(57)【要約】【課題】  十分に優れた耐食性を有する希土類磁石及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の希土類磁石の製造方法は、希土類元素を含有する磁石素体１０の表面にイオンビームを照射することにより、その表面付近に改質領域を形成することを特徴とする。これにより、磁石素体１０の表面上に改質層２０が形成される。この製造方法により得られる希土類磁石１では、磁石素体１０が改質層２０によって保護されるので、十分に優れた耐食性が得られる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類元素を含有する磁石素体の表面にイオンビームを照射することにより、該表面付近に改質領域を形成することを特徴とする希土類磁石の製造方法。
【請求項２】
前記磁石素体の温度が２００℃を超えないように、前記イオンビームを照射することを特徴とする請求項１に記載の希土類磁石の製造方法。
【請求項３】
前記磁石素体の温度が２００℃を超えないように、前記イオンビームの照射時間、前記イオンビームの加速電圧、前記イオンビームのビーム電流、前記イオンビームの入射角及び前記磁石素体の回転速度のうち少なくとも一つを調整して、前記イオンビームを照射することを特徴とする請求項２に記載の希土類磁石の製造方法。
【請求項４】
希土類元素を含有する磁石素体と、
前記磁石素体の表面上に設けられた改質層と、
を備え、
前記改質層は、前記磁石素体に含有される磁石材料の主成分元素と同一の元素を含有することを特徴とする希土類磁石。
【請求項５】
前記改質層は、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｒ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｎ及びＮｉのうち少なくとも一つの元素を更に含有することを特徴とする請求項４に記載の希土類磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類磁石及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、２５ＭＧＯｅ（メガガウスエルステッド）以上の高エネルギー積を示す永久磁石として、いわゆるＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石（ＲはＮｄなどの希土類元素を示す。）が開発されている。例えば特許文献１では、焼結により形成されるＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が開示されている。また特許文献２では、高速急冷により形成されるＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が開示されている。しかしながら、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石は、比較的容易に酸化される希土類元素及び鉄を主成分として含有するため、その耐食性が比較的低い。それ故に、製造時及び使用時に磁石としての性能が劣化すること、及び／又は、製造された磁石の信頼性が比較的低いこと等の課題があった。このようなＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の耐食性を改善することを目的として、例えば特許文献３〜９に記載されているように、種々の保護層をその磁石表面に形成する提案がこれまでになされている。
【０００３】
より具体的には、例えば特許文献８において、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の耐食性の改善を意図して、Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１種）８原子％〜３０原子％、Ｂ２原子％〜２８原子％、Ｆｅ４２原子％〜９０原子％を主成分とし主相が正方晶相からなる永久磁石体表面に、耐食性薄膜を被覆してなる永久磁石が提案されている。このような耐食性薄膜を構成する材料としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣが例示されている。
【特許文献１】特開昭５９−４６００８号公報
【特許文献２】特開昭６０−９８５２号公報
【特許文献３】特開昭６０−５４４０６号公報
【特許文献４】特開昭６０−６３９０１号公報
【特許文献５】特開昭６０−６３９０２号公報
【特許文献６】特開昭６１−１３０４５３号公報
【特許文献７】特開昭６１−１６６１１５号公報
【特許文献８】特開昭６１−１６６１１６号公報
【特許文献９】特開昭６１−２７０３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者らは、上記特許文献１〜９に記載のものを始めとする従来の希土類元素を含有する希土類磁石について詳細に検討を行ったところ、このような従来の希土類磁石は十分な耐食性を有していないことを見出した。すなわち、従来のＳｉＯ２膜などを保護層として設けた希土類磁石では、当該保護層にクラック等が発生する傾向にあることが判明した。さらに、これら従来の希土類磁石において、保護層と磁石素体との間で構成材料が異なるので、保護層と磁石素体との界面に熱膨張係数の差に起因する応力が生じてしまう。その結果、保護層と磁石素体との密着性が十分でなくなる傾向にあることが明らかになった。これらのことから、従来の保護層を備える希土類磁石は、腐食要因物質（酸素、水分、塩水、硫化物）が存在する実際の使用環境において必ずしも耐食性に十分優れているものとはいえなかった。
【０００５】
そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、十分に優れた耐食性を有する希土類磁石及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明の希土類磁石の製造方法は、希土類元素を含有する磁石素体の表面にイオンビームを照射することにより、その表面付近に改質領域を形成することを特徴とする。
【０００７】
この製造方法により得られる希土類磁石では、磁石素体が改質領域によって保護されるので、十分に優れた耐食性が得られる。その要因としては、例えば、イオンビームのエネルギーによって磁石素体の構成材料が非晶質化することが考えられる。さらに、例えば磁石素体周りの雰囲気中に酸化性ガスが存在している場合には、イオンビームの照射により磁石素体の表面に不動態膜が形成されるため、安定な層が形成されることが考えられる。希土類磁石は、酸化されやすい希土類元素を含有する多結晶体である。この希土類磁石を構成する結晶の一つに、希土類元素を主成分とする結晶である希土類リッチ相がある。この希土類リッチ相の寄与により、希土類磁石は強力な磁気特性を有する。しかしながら、希土類リッチ相は、非常に腐食しやすく、この相が希土類磁石の耐食性に大きな影響を与えていると考えられる。
【０００８】
本発明においては、イオンビームの照射により、磁石素体の表面付近に存在する希土類リッチ相が、選択的に又は他の結晶相と共に非晶質化すると、本発明者らは推測している。これにより、磁石素体の表面付近に存在していた非常に腐食しやすい結晶である希土類リッチ相がなくなるため、得られる希土類磁石の耐食性が十分なものになると考えられる。
【０００９】
ここで、「非晶質」とは、非結晶状態すなわち規則正しい空間的配置を有する結晶を構成せずに集合した無定形の個体をいう。また、「非晶質」には実質的な非晶質も含まれる。すなわち、非晶質は、公知の電子線回折法やＸ線回折法によって検出困難な結晶を含んでもよい。なお、一般に電子線回折法とは、物質に電子を照射し、物質を構成する各原子によって散乱された電子波が、原子の相互の位置関係によって定まった位相差により干渉した回折像から物質の構造を解析するものである。また、Ｘ線回折法とは、結晶のある範囲からのＸ線回折像を撮影し、局所的な反射強度の変化を観察して物質の構造を解析するものである。
【００１０】
また、上記製造方法により得られる希土類磁石では、磁石素体と改質領域との密着性が向上するので、耐食性が更に向上する。このような密着性が向上する要因としては、改質領域と磁石素体とでは、構成材料の主成分元素が同一であることが挙げられる。
【００１１】
また、上記希土類磁石の製造方法において、磁石素体の温度が２００℃を超えないようにイオンビームを照射すると好ましい。
【００１２】
希土類磁石の磁気特性は、磁石素体の温度が２００℃を超えると劣化する傾向にある。このため、磁石素体の温度が２００℃を超えないようにイオンビームを照射すれば、得られる希土類磁石の磁気特性が劣化することを一層防止できる。
【００１３】
さらに、磁石素体の温度が２００℃を超えないように、イオンビームの照射時間、イオンビームの加速電圧、イオンビームのビーム電流、イオンビームの入射角及び磁石素体の回転速度のうち少なくとも一つを調整して、イオンビームを照射するとより好ましい。
【００１４】
これにより、更に容易に磁石素体の温度を２００℃以下に維持することができる。
【００１５】
また、本発明の希土類磁石は、希土類元素を含有する磁石素体と、磁石素体の表面上に設けられた改質層とを備え、改質層は、磁石素体に含有される磁石材料の主成分元素と同一の元素を含有することを特徴とする。
【００１６】
この希土類磁石では、磁石素体が改質層によって保護されるので、十分に優れた耐食性が得られる。この改質層は、例えば、磁石素体の表面にイオンビームを照射し、その表面付近の領域を改質（変質）させることにより形成される。改質層の構成材料としては、例えば、磁石素体の構成材料が非晶質化したものが考えられる。さらに、例えば改質層に酸素原子が含まれる場合には、改質層の構成材料として、非晶質化と同時に酸素原子等と結びついて不動態を形成したものが考えられる。ただし、改質層の構成材料はこれらに限定されない。
【００１７】
ここで、「磁石材料の主成分元素」とは、磁石として機能するのに必要とされる元素のことをいう。例えば、本発明の希土類磁石がＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石である場合には、「磁石材料の主成分元素」はＲ、Ｆｅ及びＢであり、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石である場合には、「磁石材料の主成分元素」はＳｍ及びＣｏであり、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石である場合には、「磁石材料の主成分元素」はＳｍ、Ｆｅ及びＮである。
【００１８】
また、上記希土類磁石において、改質層は、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｒ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｎ及びＮｉのうち少なくとも一つの元素を更に含有していてもよい。
【００１９】
これらの元素は、例えば、磁石素体の表面にイオンビームを照射して、その表面付近に注入されたイオンビームの構成元素が残存したものである。このような希土類磁石では、耐食性がより一層向上する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、十分に優れた耐食性を有する希土類磁石及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面とともに本発明の好適な実施形態に係る希土類磁石及びその製造方法について説明する。なお、図面の説明においては、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００２２】
まず、図１〜図３を参照して、本発明の好適な実施形態に係る希土類磁石の構成について説明する。
【００２３】
＜希土類磁石＞
図１は、本発明の好適な実施形態に係る希土類磁石の模式斜視図であり、図２は図１の希土類磁石をI−I線により切断した際に現れる断面を模式的に表した図である。図１及び図２から明らかなとおり、本実施形態の希土類磁石１は磁石素体１０と、その磁石素体１０の表面上に設けられた改質層２０とを備える。
【００２４】
（磁石素体）
磁石素体１０は、例えば、Ｒ、鉄（Ｆｅ）及びホウ素（Ｂ）を含有するものである。Ｒは１種以上の希土類元素を示すものであり、具体的には、長周期型周期表の３族に属するスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びランタノイドからなる群より選ばれる１種以上の元素を示す。ここで、ランタノイドは、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）を指す。
【００２５】
上述した元素の磁石素体１０中の組成は、該磁石素体１０を焼結法により製造する場合、以下に説明するようなものであると好ましい。
【００２６】
Ｒとしては、上述したもののうち、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｈｏ、Ｔｂのうち１種以上の元素を含むと好ましく、さらに、Ｌａ、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｙのうち１種以上の元素を含んでも好ましい。
【００２７】
磁石素体１０中のＲの含有割合は、磁石素体１０を構成する全原子の量に対して、８〜４０原子％であると好ましい。Ｒの含有割合が８原子％未満では、結晶構造がα−鉄と同一構造の立方晶組織となるため、高い保磁力（ｉＨｃ）を有する希土類磁石１が得られない傾向にある。また、Ｒの含有割合が４０原子％を超えると、Ｒリッチな非磁性相が多くなり、希土類磁石１の残留磁束密度（Ｂｒ）が低下する傾向にある。
【００２８】
磁石素体１０中のＦｅの含有割合は、磁石素体１０を構成する全原子の量に対して、４２〜９０原子％であると好ましい。Ｆｅの含有割合が４２原子％未満であると希土類磁石１のＢｒが低下する傾向にあり、９０原子％を超えると希土類磁石１のｉＨｃが低下する傾向にある。
【００２９】
磁石素体１０中のＢの含有割合は、磁石素体１０を構成する全原子の量に対して、２〜２８原子％であると好ましい。Ｂの含有割合が２原子％未満であると結晶構造が菱面体組織となるため、希土類磁石１のｉＨｃが不十分となる傾向にあり、２８原子％を超えるとＢリッチな非磁性相が多くなるため、希土類磁石１のＢｒが低下する傾向にある。
【００３０】
また、Ｆｅの一部をコバルト（Ｃｏ）で置換して磁石素体１０を構成してもよい。このような構成にすることにより、希土類磁石１の磁気特性を損なうことなく温度特性を改善できる傾向にある。この場合、置換後のＦｅとＣｏの含有割合は、原子基準でＣｏ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）が０．５以下であると好ましい。これよりもＣｏの置換量が多いと希土類磁石１の磁気特性が低下してしまう傾向にある。
【００３１】
さらに、Ｂの一部を炭素（Ｃ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）及び銅（Ｃｕ）からなる群より選ばれる１種以上の元素で置換して磁石素体１０を構成してもよい。かかる構成にすることにより、希土類磁石１の生産性が向上し、その生産コストを削減できる傾向にある。この場合、これらＣ、Ｐ、Ｓ及び／若しくはＣｕの含有量は、磁石素体１０を構成する全原子の量に対して４原子％以下であると好ましい。Ｃ、Ｐ、Ｓ及び／若しくはＣｕの含有量が４原子％よりも多いと、希土類磁石１の磁気特性が劣化する傾向にある。
【００３２】
また、希土類磁石１の保磁力の向上、生産性の向上及び低コスト化の観点から、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、アンチモン（Ｓｂ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、ガリウム（Ｇａ）、銅（Ｃｕ）及び／又はハフニウム（Ｈｆ）等のうちの１種以上の元素を添加して、磁石素体１０を構成してもよい。この場合、上記元素の添加量は磁石素体１０を構成する全原子の量に対して１０原子％以下とすると好ましい。これらの元素の添加量が１０原子％を超えると希土類磁石１の磁気特性が低下する傾向にある。
【００３３】
磁石素体１０中には、不可避的不純物として、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）及び／又はカルシウム（Ｃａ）等が、磁石素体１０を構成する全原子の量に対して３原子％以下の範囲内で含有されていてもよい。
【００３４】
磁石素体１０は、図３に示すように、実質的に正方晶系の結晶構造を有する主相５０と、希土類元素を比較的多く含む希土類リッチ相６０と、ホウ素を比較的多く含むホウ素リッチ相７０とを含有して形成されている。磁性相である主相５０の粒径は１〜１００μｍ程度であると好ましい。希土類リッチ相６０及びホウ素リッチ相７０は非磁性相であり、主に主相５０の粒界に存在している。これら非磁性相６０、７０は、磁石素体１０中に通常、０．５体積％〜５０体積％程度含有されている。
【００３５】
（改質層）
本実施形態において、改質層２０は、磁石素体１０の表面にイオンビームを照射することにより形成される。すなわち、イオンビームを照射すると、磁石素体１０の表面付近に、腐食要因物質に対する耐性を有した改質領域が形成される。この改質領域は、既に磁石素体１０とは異なる相及び／又は元素組成を有しているので、磁石素体１０の表面上に改質層２０として形成されたこととなる。このような改質層２０が磁石素体１０を被覆することによって、磁石素体１０は腐食要因物質から保護される。したがって、希土類磁石１は十分に優れた耐食性を有するようになる。さらに、改質層２０が磁石素体１０の表面全体を被覆すると、希土類磁石１の耐食性がより向上するので好ましい。
【００３６】
改質層２０が、腐食要因物質に対して優れた耐性を有する要因の一つとしては、例えば、改質層２０が非晶質化されていることが考えられる。これにより、非常に腐食しやすい相である希土類リッチ相６０が、改質層２０に含有され難くなるため、改質層２０の上記耐性が向上すると、本発明者らは推測している。あるいは、結晶相としても比較的不安定な希土類リッチ相６０が、イオンビームの衝突エネルギーによって、選択的に又は他の結晶相と共に非晶質化することに起因するとも考えられる。また、例えば改質層２０が酸素原子を含有する場合には、改質層２０の構成材料として、非晶質化と同時に酸素原子等と結びついて不動態を形成したものが考えられる。ただし、要因はこれらに限定されない。
【００３７】
また、磁石素体１０と改質層２０との境界付近では、結晶相（結晶粒子）と非晶質相（非晶質粒子）とが混在しているとも推測される。この場合、改質層２０は上述の通り、公知の電子線回折法やＸ線回折法によって検出困難な結晶相を含んでもよい。さらに、結晶相及び非晶質相のうちの結晶相の含有割合が、磁石素体１０から改質層２０へ、連続的に変化してもよい。この場合、本実施形態における改質層２０は、上述と同様に、公知の電子線回折法やＸ線回折法などによって検出困難な結晶を含んでもよい。
【００３８】
上述のように、改質層２０は磁石素体１０とは異なる相及び／又は元素組成を有しているものの、磁石材料の主成分元素については同一の元素を含有する。具体的には、磁石素体１０がＲ、鉄（Ｆｅ）及びホウ素（Ｂ）を含有する場合、改質層２０はＲ、鉄（Ｆｅ）及びホウ素（Ｂ）を含有する。この場合、磁石素体１０と改質層２０との密着性が向上するので、より一層優れた耐食性を有する希土類磁石１が得られる。これは、改質層２０が磁石素体１０と強固に結合し、境界面での歪み等を防止することができるためと考えられる。
【００３９】
さらに、改質層２０に含有される各主成分元素の組成比は、上述の磁石素体１０について説明した組成比と実質的に同様であると好ましい。この場合、改質層２０が磁石素体１０とより一層強固に結合するので、希土類磁石１の耐食性が更に向上する。
【００４０】
また、改質層２０は、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｒ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｎ及びＮｉのうち少なくとも一つの元素を含有すると、希土類磁石１の耐食性がより一層向上するので好ましい。これらの元素は、例えば磁石素体１０の表面に、これらの元素に係るイオンビームを照射することにより、改質層２０に注入される。希土類磁石１の耐食性がより一層向上する要因の一つとしては、これらの元素が改質層２０を更に化学的に安定化させるためと考えているが、これに限定されない。
【００４１】
特に、改質層２０がＳｉ及びＺｒのうち少なくともいずれか一方の元素を含有すると、希土類磁石１の耐硫化性が向上するので、結果として、希土類磁石１の耐食性が更に向上することとなる。
【００４２】
なお、これらの元素はイオン化されていてもよいし、イオン化されてなくてもよい。また、改質層２０は、上述のもの以外の元素を含んでもよい。
【００４３】
また、磁石素体１０に含有される各元素の含有割合は特に限定されない。しかしながら、例えば、磁石素体１０の構成材料がＮｄ−Ｆｅ−Ｂである場合、改質層２０の構成材料が下記一般式（１）で表される元素組成を有すると、耐食性の更なる向上の観点から好ましい。ただし、Ａは注入されたイオンの構成元素を示す。Ａとしては、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｒ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｎ又はＮｉ等を例示できる。
【００４４】
ＮｄｘＦｅｙＢｚＡ１７−ｘ−ｙ−ｚ…（１）
（１．８≦ｘ≦２．２、１３．８≦ｙ≦１４．２、０．８≦ｚ≦１．２）
【００４５】
なお、改質層２０の存在を確認するためには、例えば、断面ＳＥＭ又はＴＥＭ等を用いることができる。これにより、改質層２０の膜厚も確認できる。改質層２０の膜厚は、耐食性の更なる向上の観点から、３０〜３００ｎｍ程度であると好ましい。
【００４６】
また、改質層２０中の各構成材料の含有量はＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザー法）、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）、ＡＥＳ（オージェ電子分光法）若しくはＥＤＳ（エネルギー分散型蛍光Ｘ線分光法）等の公知の組成分析法を用いて確認することができる。さらに、エッチング等の公知の手法を用いて露出させた希土類磁石１中の磁石素体１０及び改質層２０を、あるいは、希土類磁石１を切断することにより現れる断面を、上記の組成分析法を用いて分析することにより、磁石素体１０及び改質層２０の構成材料の組成分布を把握することができる。
【００４７】
本実施形態に係る希土類磁石１では、磁石素体１０の表面上に保護層を形成しなくても十分に優れた耐食性が得られる。この場合、保護層と磁石素体との界面に応力が発生することもないので、保護層が剥離するといった問題も回避できる。さらに、保護層にクラックが発生することによる磁石素体の劣化も回避できる。
【００４８】
以上説明した希土類磁石１は、ラインプリンター、自動車用スターター及びモーター、特殊モーター、サーボモーター、磁気記録装置用ディスク駆動、リニアアクチュエーター、ボイスコイルモーター、装置用モーター、工業用モーター、スピーカー及び核磁気共鳴診断用磁石などに好適に用いられる。特に自動車用モーター等のオイルが飛沫するような環境で使用する場合においては、改質層２０が硫化物、水分、塩水などの種々の腐食要因物質に対する耐性を有していると一層好ましい。
【００４９】
次に、本発明の好適な実施形態に係る希土類磁石１の製造方法について説明する。希土類磁石１は、例えば、以下の工程を順に経ることによって得られる。
【００５０】
＜希土類磁石の製造方法＞
（磁石素体準備工程）
磁石素体１０は、例えば以下に述べるような焼結法により製造される。まず、磁石素体１０の構成元素を含有する所望の組成物を鋳造し、インゴットを得る。続いて、得られたインゴットを、スタンプミル等を用いて粒径１０〜１００μｍ程度に粗粉砕し、次いで、ボールミル等を用いて０．５〜５μｍ程度の粒径に微粉砕して粉末を得る。
【００５１】
次に、得られた粉末を、好ましくは磁場中にて成形して成形体を得る。この場合、磁場中の磁場強度は１０ｋＯｅ以上であると好ましく、成形圧力は１〜５トン／ｃｍ２程度であると好ましい。
【００５２】
続いて得られた成形体を、１０００〜１２００℃で０．５〜５時間程度焼結し、急冷する。なお、焼結雰囲気は、Ａｒガス等の不活性ガス雰囲気であると好ましい。そして、好ましくは不活性ガス雰囲気中で、５００〜９００℃にて１〜５時間熱処理（時効処理）を行い、続いて着磁を行うことにより上述したような磁石素体１０が得られる。
【００５３】
また、磁石素体１０は、上述した以外にも、例えば公知の超急冷法、温間脆性加工法、鋳造法、メカニカルアロイング法によっても用意され得る。さらに、磁石素体１０は、市販のものを用意してもよい。
【００５４】
（改質層形成工程）
次に、磁石素体１０の表面に、イオンビームを照射する。これにより、磁石素体１０の表面付近に改質領域が形成され、磁石素体１０の表面上に設けられる改質層２０となる。
【００５５】
図４は、イオンビーム処理を行うためのイオンビーム処理装置２００を模式的に示す図である。イオンビーム処理装置２００は、磁石素体１０にビームを照射するビーム処理室２１０と、ビーム源となるプラズマを生成させるプラズマ生成室２２０とを備えるものである。ビーム処理室２１０内には、プラズマ生成室２２０に対面するように磁石素体１０を載置するためのステージ２１２が設置されている。プラズマ生成室２２０とステージ２１２との間には、プラズマ生成室２２０側から、後述するグリッド２５０、ニュートライザー２６０、シャッター２７０がこの順で配設されている。また、ビーム処理室２１０は、バルブ２１４を介してＴＭＰ（ターボモルキュラーポンプ）、クライオポンプ等の排気系（図示せず。）に接続されており、ビーム処理室２１０内部及びプラズマ生成室２２０内部が所定の真空度に減圧調整されている。
【００５６】
プラズマ生成室２２０では、例えばボンベ２３０からプラズマ生成室２２０内に導入された原料ガスを、プラズマ生成室２２０内の熱電子放出用のフィラメント２２２と、陽極兼用のプラズマ生成室壁面２２４との間のアーク放電によって電離させてプラズマを生成させる。このとき、フィラメント２２２は、フィラメント電源２２６によって加熱されており、フィラメント２２２とプラズマ生成室壁面２２４との間には、直流のアーク電源（イオン化電源）２２８からアーク放電用のアーク電圧が印加されている。なお、金属部材を加熱により蒸発させてイオン化させることで得られるガスを原料ガスとしてもよい。
【００５７】
さらに、プラズマ生成室２２０の外側に設けられたマグネット２４０により、プラズマ生成室２２０内に磁場が形成されるので、プラズマをプラズマ生成室２２０に閉じ込めることができる。これにより、低ガス圧領域でも放電開始に必要な高電場が得られ、プラズマ生成を促進させることができる。
【００５８】
生成されたプラズマ中のイオンは、プラズマ生成室２２０とビーム処理室２１０との境界に配設されたグリッド２５０によってビーム処理室２１０側に向かって加速され、これによりイオンビームが生成される。グリッド２５０は、例えば、引出し電極、加速電極及び減速電極の３枚の多孔電極からなり、所定の電圧が印加されている。この電圧がイオンビームの加速電圧となる。
【００５９】
そして、グリッド２５０を通過したイオンビームは、ステージ２１２上の磁石素体１０に衝突し、磁石素体１０表面の処理が行われる（イオンボンバード）。
【００６０】
このようなイオンビーム処理を用いて改質層２０を形成するには、磁石素体１０に所定時間イオンビームを照射し、さらに、別の表面がシャッター２７０に対向するように、磁石素体１０を載置し直し、同様の処理を行う。このような処理を繰り返し、磁石素体１０の六面全てに同様の照射を行うことにより、磁石素体１０全面を被覆する改質層２０が形成されることとなる。以上のようにして、希土類磁石１が製造される。
【００６１】
本実施形態に係る希土類磁石の製造方法により得られる希土類磁石１では、磁石素体１０が改質層２０によって保護されるので、十分に優れた耐食性が得られる。このような改質層２０が形成される要因としては、上述のように、例えば、イオンビームの衝突エネルギーによって磁石素体１０の構成材料が非晶質化されることが考えられる。これにより、非常に腐食しやすい相である希土類リッチ相６０が、改質層２０に含有され難くなるため、改質層２０の上記耐性が向上すると、本発明者らは推測している。あるいは、結晶相としても比較的不安定な希土類リッチ相６０が、イオンビームの衝突エネルギーによって、選択的に又は他の結晶相と共に非晶質化することに起因するとも考えられる。また、例えば磁石素体１０周りの雰囲気中に酸化性ガスが存在している場合には、イオンビームの照射により磁石素体１０の表面に不動態膜が形成されるため、安定な層が形成されることが考えられる。ただし、要因はこれらに限定されない。
【００６２】
また、上記イオンビーム処理においては、磁石素体１０の温度が２００℃を超えないようにイオンビームを照射することが好ましい。一般に、希土類磁石の磁気特性は、磁石素体の温度が２００℃を超えると劣化する傾向にある。このため、磁石素体１０の温度が２００℃を超えないようにイオンビームを照射すれば、得られる希土類磁石１の磁気特性が劣化することを十分に防止できる。なお、希土類磁石１の磁気特性が劣化する原因の一つとしては、磁石素体１０全体における希土類リッチ相６０が不安定となり、主相の配向性が乱れてしまうことが挙げられる。
【００６３】
磁石素体１０の温度を２００℃以下に維持するためには、イオンビームの照射時間、イオンビームの加速電圧、イオンビームのビーム電流、イオンビームの入射角及び磁石素体の回転速度のうち少なくとも一つを調整してイオンビームを照射するとより好ましい。また、磁石素体１０の温度を２００℃以下に維持する観点から、イオンビームの加速電圧は、２００〜８００Ｖであると好ましく、イオンビームのビーム電流は、１〜１８０ｍＡであると好ましい。イオンビームの照射時間は、１〜３０分間であると好ましい。イオンビームの入射角は、０〜４５°であると好ましい。ここで、イオンビームの入射角とは、イオンビームの入射方向が、当該イオンビームが入射する磁石素体１０の表面の法線方向となす角（鋭角）を意味する。磁石素体１０の回転速度は、１０〜３０ｒｐｍであると好ましい。
【００６４】
なお、イオンビームの加速電圧は、グリッド２５０によって調整することができる。イオンビームの入射角は、ステージ２１２をイオンビームの入射方向に対して傾斜させることによって調整することができる。磁石素体１０の回転速度は、ステージ２１２を回転させる速度を変化させることによって調整することができる。ステージ２１２は、イオンビームの入射方向を回転軸として回転する。また、イオンビームの照射時間は、磁石素体１０の手前に配設されたシャッター２７０の開閉によって調整することができる。
【００６５】
また、プラズマ生成室２２０内に導入される原料ガスとしては、例えば、不活性ガス（Ａｒ、Ｎ２、Ｘｅ、Ｎｅ等）、金属元素（Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｒ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｎｉ等）を含有するガス等が挙げられる。例えば、原料ガスとしてＡｒを用いると、Ａｒイオンを含むイオンビームが生成される。また、原料ガスとしてＴｉを含有するガスを用いると、Ｔｉイオンを含むイオンビームが生成される。
【００６６】
原料ガスとして金属元素を含有するガスを用いると、当該金属元素を含有する改質層２０が形成される。このような改質層２０を有する希土類磁石１は耐食性に一層優れたものとなる。その要因の一つとしては、これらの元素が改質層２０を更に化学的に安定化させるためと考えているが、これに限定されない。
【００６７】
特に、原料ガスとしてＳｉ及びＺｒのうち少なくともいずれか一方の元素を含有するガスを用いると、Ｓｉ及びＺｒのうち少なくともいずれか一方の元素を含有する改質層２０が形成される。このような改質層２０を有する希土類磁石１では耐硫化性が向上するので、結果として、希土類磁石１の耐食性が更に向上することとなる。
【００６８】
なお、改質層２０に注入された元素はイオン化されていてもよいし、イオン化されてなくてもよい。
【００６９】
また、本実施形態に係る希土類磁石の製造方法により得られる希土類磁石１では、磁石素体１０の表面上に保護層を形成しなくても十分に優れた耐食性が得られる。このため、保護層を形成する際に、当該保護層の構成材料からなるパーティクルによって保護層にピンホールが発生してしまうといった問題を回避できる。また、そのようなパーティクルが保護層形成装置内に付着することによって必要となる保護層形成装置の定期的な清掃作業が不要となる。以上のことから、本実施形態に係る希土類磁石の製造方法を用いれば、生産性を向上できると共に生産コストも低減できる。
【００７０】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００７１】
例えば、本発明の別の実施形態の希土類磁石の形状は、図示したような直方体に限定されず、用途に応じた形状を有していればよい。具体的には、ハードディスク装置の駆動部分若しくは自動車用モータに用いられる場合、円弧状切片の断面を有する柱形であってもよい。また、工業用加工機械に用いられる場合は、リング状や円板状の形状であってもよい。
【００７２】
また、別の実施形態の磁石素体１０の構成材料としては、１種以上の希土類元素とＣｏとを含有するもの、あるいは１種以上の希土類元素とＦｅと窒素（Ｎ）とを含有するものなどが挙げられる。具体的には、例えば、Ｓｍ−Ｃｏ５系若しくはＳｍ２−Ｃｏ１７系（数字は原子比を表す。）などのＳｍとＣｏとを含有するもの、あるいは、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系などのＳｍとＦｅとＮとを含むものなどが挙げられる。磁石素体１０がＳｍとＣｏとを含有する場合、改質層２０にもＳｍとＣｏとが含有される。また、磁石素体１０がＳｍとＦｅとＮとを含む場合、改質層２０にもＳｍとＦｅとＮとが含まれる。
【００７３】
上記の構成材料を用いた場合においても、改質層に含有される元素の組成比が、磁石素体に含有される主成分元素の組成比と実質的に同一であると好ましい。具体的には、例えば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石の場合は、その磁石素体の主成分元素であるＳｍ、Ｆｅ及びＮについて、磁石素体中のそれらの元素の組成比と、改質層中のそれらの元素の組成比とが、実質的に同一であると好ましい。
【００７４】
また、別の実施形態の希土類磁石では、改質層２０の表面上に保護層が設けられているとしてもよい。この場合、希土類磁石の耐食性が更に向上する。
【００７５】
また、別の実施形態の希土類磁石の製造方法では、着磁前の成形体にイオンビームを照射してもよい。この場合であっても、上述の改質層を備えた希土類磁石が得られるので、希土類磁石の耐食性を向上できる。
【実施例】
【００７６】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００７７】
＜希土類磁石の製造方法＞
（実施例１）
まず、粉末冶金法によって作製した１４Ｎｄ−１Ｄｙ−７Ｂ−７８Ｆｅ（数字は原子比を表す。）の組成をもつ焼結体に対し、Ａｒガス雰囲気中で６００℃、２時間熱処理を施した。次いで、熱処理後の焼結体を５６×４０×８（ｍｍ）の大きさのほぼ直方体に切断加工し、さらにバレル研磨処理により面取りを行って磁石素体を得た。
【００７８】
次に、得られた磁石素体を、アルカリ性の脱脂液を用いて洗浄した後、３％硝酸水溶液を用いて磁石素体の表面を活性化し、さらに十分に水洗した。
【００７９】
続いて、図４に示すものと同様のイオンビーム処理装置を用いて磁石素体の表面（６面全て）にイオンビーム処理を１０分間施した。このとき、ビーム処理室内及びプラズマ生成室内を２×１０−６Ｐａに減圧した後、プラズマ生成室にＡｒガスを流量２０ｓｃｃｍで導入し、フィラメント電源を５０Ｖ、２０Ａ、イオン化電源を２０Ｖ、０．５Ａにしてプラズマを発生させた。また、グリッドに１ｋＶ程度の電圧をかけ、Ａｒイオンを含むイオンビームを生成した。イオンビームの入射角を１５°とし、磁石素体（ステージ）の回転速度を１５ｒｐｍとした。このようにして実施例１の希土類磁石を得た。
【００８０】
（実施例２）
磁石素体を十分に水洗するまでは実施例１と同様にして、磁石素体の作製及びその表面の洗浄を行った。
【００８１】
続いて、図４に示すものと同様のイオンビーム処理装置を用いて磁石素体の表面にイオンビーム処理を５分間施した。このとき、ビーム処理室内及びプラズマ生成室内を１×１０−４Ｐａに減圧した後、プラズマ生成室内にＴｉ金属部材を載置したＢＮ製るつぼを置き、抵抗加熱によりＴｉ金属部材を蒸発させてイオン化し、フィラメント電源を４０Ｖ、５０Ａにしてプラズマを発生させた。また、グリッドに１ｋＶ程度の電圧をかけ、Ｔｉイオンを含むイオンビームを生成した。このようにして実施例２の希土類磁石を得た。
【００８２】
（比較例１）
磁石素体を十分に水洗するまでは実施例１と同様にして、磁石素体の作製及びその表面の洗浄を行った。
【００８３】
その後、ニッケルでめっき処理して、膜厚１５μｍのニッケルめっき層（保護層）を磁石素体の表面上に形成した。このようにして比較例１の希土類磁石を得た。
【００８４】
＜評価及び結果＞
（結晶状態の確認）
実施例２の希土類磁石を切断した。そして、この切断により露出した断面について、ＴＥＭ観察を行った。その結果、実施例２の希土類磁石について、磁石素体の表面付近（改質領域）において、Ｔｉが存在していることを確認した。
【００８５】
（耐食性評価）
得られた実施例１、２及び比較例１の希土類磁石について、加湿高温試験（ＰＣＴ試験）を行うことで希土類磁石の耐食性評価を行った。ＰＣＴ試験では、試料を水蒸気雰囲気、１２０℃、２気圧の加湿高温環境中に２４時間保存した後に腐食状態の確認等を行った。
【００８６】
実施例１、２の希土類磁石では、上記耐食性評価の結果、腐食等の外観異常及び重量減少等は認められなかった。さらに、ＰＣＴ試験後の各希土類磁石の磁束を測定し、ＰＣＴ試験前の磁束（初期値）に対する減少率（フラックスロス、磁束損失）を測定した。その結果、実施例１、２の希土類磁石では、いずれの場合もフラックスロスが０．２４％以下であり、測定誤差範囲内であった。
【００８７】
一方、比較例１の希土類磁石では、上記耐食性評価の結果、磁石素体の発錆等の外観異常及び０．２１％の重量減少が認められた。さらに、ＰＣＴ試験後の希土類磁石のフラックスロスを測定した結果、比較例１の希土類磁石では、フラックスロスが１２．５％と大きな値であった。
【００８８】
また、実施例１、２及び比較例１の希土類磁石を、水蒸気雰囲気、１２０℃、２気圧の加湿高温環境中に１００時間保存した。その後、希土類磁石のフラックスロスを測定した結果、実施例１、２の希土類磁石では、フラックスロスがそれぞれ０．５％、０．２％であった。一方、比較例１の希土類磁石では、フラックスロスが３．５％であった。
【００８９】
上記耐食性評価の結果から、実施例１、２の希土類磁石は、比較例１の希土類磁石に比べて十分な耐食性を有していることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の好適な実施形態に係る希土類磁石を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の好適な実施形態に係る希土類磁石を示す概略断面図である。
【図３】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の相構成を示す模式拡大図である。
【図４】本発明の好適な実施形態に係る希土類磁石の製造方法に用いられるイオンビーム処理装置を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１…希土類磁石、１０…磁石素体、２０…改質層。
【図１】
2005285795.tif 000003
【図２】
2005285795.tif 000004
【図３】
2005285795.tif 000005
【図４】
2005285795.tif 000006