(57)【要約】【課題】  耐食性の良好な希土類ボンド磁石を製造することができ、特殊な装置を必要としない、接着層を介して希土類磁石粉末表面に保護層としての金属酸化膜を形成する表面処理方法と表面処理された磁石粉末及び表面処理された磁石粉末を含むことを特徴とするボンド磁石を提供する。【解決手段】  有機溶媒中に表面に接着層を有する希土類磁石粉末を分散したスラリを作製し、次いで前記スラリ中に金属酸化膜前駆体および触媒を添加することにより、接着層を介して金属酸化膜で被覆された希土類磁石粉末とし、次いで真空中または不活性ガス雰囲気中で50〜300℃に加熱することを特徴とする希土類磁石粉末の表面処理方法を適用する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶媒中に表面に接着層を有する希土類磁石粉末を分散したスラリを作製し、次いで前記スラリ中に金属酸化膜前駆体および触媒を添加することにより、接着層を介して金属酸化膜で被覆された希土類磁石粉末とし、次いで真空中または不活性ガス雰囲気中で50〜300℃に加熱することを特徴とする希土類磁石粉末の表面処理方法。
【請求項２】
前記接着層が、希土類磁石粉末の酸化物である請求項１に記載の希土類磁石粉末の表面処理方法。
【請求項３】
前記接着層が、リン酸化合物である請求項１に記載の希土類磁石粉末の表面処理方法。
【請求項４】
前記金属酸化膜前駆体が金属アルコキシドである請求項１に記載の希土類磁石粉末の表面処理方法。
【請求項５】
前記金属酸化膜前駆体が金属アルコキシドであり、添加量が希土類磁石粉末1kgに対して0.05〜5.0mol/kgである請求項１に記載の希土類磁石粉末の表面処理方法。
【請求項６】
請求項１に記載の希土類磁石粉末の表面処理方法により金属酸化膜にて被覆されたことを特徴とする希土類磁石粉末。
【請求項７】
請求項１に記載の希土類磁石粉末の表面処理方法により作製された希土類磁石粉末を含むことを特徴とするボンド磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気特性、耐熱性、耐食性に優れた希土類磁石粉末及びボンド磁石に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、磁石としてフェライト磁石、希土類磁石などがモータをはじめとする種々の用途に多く用いられている。しかし、これらの磁石は主に焼結法により作られるため、一般に脆く、薄肉のものや複雑な形状体の作製が難しい。また、希土類磁石は酸化し易く錆が発生するため、一般的に焼結体の表面にメッキ等により錆の発生を防止する等の表面処理が必要である。更に、焼結時の収縮が15〜20%と大きいため寸法精度の高いものを得ることが難しい。従って、精度を上げるためには研磨などの後加工が必要であるという欠点がある。
【０００３】
ボンド磁石は上記の欠点を解決するもので、磁性粉に対して熱可塑性樹脂をバインダとし、これらから作製された複合体を成形してなるものである。用途としては音響機器、ＯＡ用機器のモータ等が挙げられる。近年、自動車向け、特に高温雰囲気のエンジンルーム内で使用されるモータへの適用が図られている。しかし、希土類ボンド磁石用粉末は耐食性が悪く、特に高温多湿雰囲気下で錆の発生や磁気特性の低下が顕著なため、表面処理等による改良が求められており、常温での磁気特性のみならず高耐熱性及び高耐食性が要求されている。
【０００４】
特開2000-34503号公報には、希土類磁石粉末表面に酸化ケイ素や窒化ケイ素をスパッタリング法で形成することにより耐酸化性が改善され、かつ高い磁気特性が実現されるSmFeN系ボンド磁石用合金粉末が提供できるとの開示がある。しかし、この方法を実際に適用しようとすると、スパッタリング装置を用意するための設備投資が必要となる。また、そのような大型の真空装置を使用しなければならないため、生産性に欠け、コストが上がってしまう。
【特許文献１】特開平２０００−３４５０３号公報（第３頁右欄７〜２１行目）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、耐食性の良好な希土類ボンド磁石を製造することができ、特殊な装置を必要としない、接着層を介して希土類磁石粉末表面に保護層としての金属酸化膜を形成する表面処理方法と表面処理された磁石粉末及び表面処理された磁石粉末を含むことを特徴とするボンド磁石を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明の希土類磁石粉末は、有機溶媒中に希土類磁石粉末を分散したスラリを作製し、磁石粉末の表面に接着層を形成した後に、前記スラリ中に金属酸化膜を形成するための前駆体および触媒を添加し、次いでスラリを撹拌し、次いで真空中または不活性ガス雰囲気中で50〜300℃に加熱することを特徴とする表面処理方法によって提供され、前記表面処理をされた希土類磁石粉末を用いることによって耐食性及び耐熱性に優れたボンド磁石が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、希土類磁石粉末の表面を、接着層を介して金属酸化膜で被覆することで、磁気特性、耐熱性および耐食性を持つボンド磁石およびその製造方法を供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の表面処理方法を適用する希土類磁石粉末は特に限定されず、希土類ボンド磁石用の希土類磁石粉末であればいずれも対象になる。
具体例としてR-T-B系磁石粉末（RはYを含む希土類元素の少なくとも1種でありTはFeまたはFe及びCoである。例えばNd-Fe-B系磁石粉末等）、あるいはR’-T’-N系磁石粉末（R’はYを含む希土類元素の少なくとも1種でありT’はFeまたはFe及びCoである。例えばSm-Fe-N系磁石粉末等）が挙げられる。
【０００９】
スラリを構成する有機溶媒は希土類磁石粉末を変質させ、磁気特性を大きく低下させるものでなければ、特に限定されるものではない。例えばエタノール、メタノールまたはプロピルアルコール等のアルコール、ケトン、低級炭化水素または芳香族化合物が挙げられる。また例えば鉱油、合成油または植物油が挙げられる。
【００１０】
希土類磁石粉末と希土類磁石粉末表面に形成する金属酸化膜との接着性を保持するために、希土類磁石粉末の表面に接着層を形成する。接着層が無いと希土類磁石粉末とバインダ樹脂とを混練するとき、またはボンド磁石を成形するときに希土類磁石粉末にかかるせん断力によって希土類磁石粉末表面から金属酸化膜が剥がれ落ち、酸化を抑制したり、耐食性を向上することができない。接着層は、希土類磁石粉末の酸化、リン酸処理等により形成される。酸化による接着層は、希土類磁石粉末の粉砕時または粉砕後の酸素の溶解、酸素を含むガス下でのスラリ乾燥等により形成される。リン酸処理も同様に、希土類磁石粉末の粉砕時または粉砕後のリン酸またはリン酸塩添加等により形成される。
【００１１】
良好な耐食性を得るために、金属酸化膜の前駆体添加量は、スラリ中における希土類磁石粉末1kgに対して0.05〜5.0 mol/kg-希土類磁石粉末とし、0.1〜3.0 mol/kg-希土類磁石粉末とするのが好ましい。金属酸化膜前駆体の添加量が0.05mol/kg未満では耐食性が向上せず、5.0 mol/kg超では非磁性体である金属酸化膜の体積比率が大きくなってしまい、ボンド磁石としての磁気特性が低下してしまう。
【００１２】
金属酸化膜前駆体としては、アルキル金属等の有機金属化合物、テトラエトキシシラン等の金属アルコキサイド、塩化チタン等のハロゲン化物、ホウ酸等の水酸化物などがある。特に制限されないが、大気中でも比較的安定であることと、スラリを構成する有機溶媒への溶解度が高いことから、この中でも金属アルコキサイドが好ましい。
【００１３】
本発明に用いる触媒は特に限定されない。例えば、水のみまたは、水及び有機溶媒（アルコール等）に可溶な酸性またはアルカリ性化合物が好ましい。酸性の化合物としては、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、ポリリン酸等が有用である。また、アルカリ性の化合物としてはアンモニア及び水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、トリアチルアミン、モノエタノールミン等の有機アミン等が有用である。
【００１４】
以上の金属酸化膜前駆体、水または/及び触媒を添加し、混合した後のスラリを室温からスラリを構成する有機溶媒の沸点までの温度下で撹拌する。更に、真空中または不活性ガス雰囲気中で50〜300℃に加熱して乾燥する。次いで室温まで冷却する。加熱温度が50℃未満では耐食性が悪くなり、加熱温度が300℃超では希土類磁石粉末の熱減磁が無視できなくなる。
【実施例】
【００１５】
以下に本発明の実施例を示し、発明の形態を詳細に示す。尚、発明の内容はこれに示される内容に何ら限定されるものではない。
【００１６】
（実施例１）
Ａ）接着層付希土類磁石粉末の調製：100メッシュアンダーの2-17型Sm2Fe17N3粗粉をイソプロピルアルコール（以後、IPAと略す）を溶媒とし、大気と接触するホールディングタンクを有する湿式ボールミルにより微粉砕して平均粒径2.5μm（空気透過法により測定）のSm2Fe17N3微粉2kgの表面にSm2Fe17N3の酸化膜からなる接着層が形成されたスラリを作製した。
Ｂ）希土類磁石粉末の表面処理：前記スラリのうちSm2Fe17N3微粉20g相当に金属酸化膜前駆体としてテトライソプロポキシジルコニウム9.8g（1.5mol/kg-希土類磁石粉末）、触媒として水を0.027g（0.05mol/mol-金属酸化膜前駆体）を添加し、室温で3時間撹拌した後、窒素気流中室温で乾燥した。次にロータリーポンプで真空排気しつつ200℃で1時間加熱し、次いで室温まで冷却して本発明による金属酸化膜被覆Sm2Fe17N3微粉を得た。
Ｃ）耐食性の評価：前記金属酸化膜被覆Sm2Fe17N3微粉を80℃、相対湿度（RH）90％に保持した恒温恒湿槽に入れて13時間保持し、次いで室温の大気中に戻す恒温恒湿試験を行った。表1に示すように恒温恒湿試験前／後の金属酸化膜被覆Sm2Fe17N3微粉の室温の固有保磁力Hcj（VSMにより測定）の変化幅は小さく、本発明の表面処理方法により良好な耐食性が付与されたのがわかる。
【００１７】
（実施例２〜１０）
Ａ）接着層付希土類磁石粉末の調製：実施例１と同様にSm2Fe17N3微粉のスラリを作製した。
Ｂ）希土類磁石粉末の表面処理：表1に示す如く金属酸化膜前駆体と触媒を加えた他は、実施例１と同様に表面処理を行い、金属酸化膜被覆Sm2Fe17N3微粉を得た。
Ｃ）耐食性の評価：実施例1と同様に恒温恒湿試験を行った結果を表1に示す。
【００１８】
【表１】
2005089844.tif 000002
【００１９】
（実施例１１〜２０）
Ａ）接着層付希土類磁石粉末の調製：100メッシュアンダーの2-17型Sm2Fe17N3粗粉を、IPAを溶媒とし、湿式ボールミルにより微粉砕して平均粒径2.5μm（空気透過法により測定）のSm2Fe17N3微粉2kgが分散したスラリを作製した。これに85wt%のリン酸水溶液50gを添加し、70℃で1時間撹拌してリン酸皮膜からなる接着層からなるが形成されたスラリを作製した。
Ｂ）希土類磁石粉末の表面処理：表2に示す如く金属酸化膜前駆体と触媒を加えた他は、実施例１と同様に表面処理を行い、金属酸化膜被覆Sm2Fe17N3微粉を得た。
Ｃ）耐食性の評価：実施例1と同様に恒温恒湿試験を行った結果を表2に示す。
【００２０】
【表２】
2005089844.tif 000003
【００２１】
（比較例１）
Ａ）接着層付希土類磁石粉末の調製：酸素に触れることなく取り扱った100メッシュアンダーの2-17型Sm2Fe17N3粗粉を、脱気した上に十分窒素を吹き込んで酸素を排除したIPAを溶媒とし、気相部を含まない湿式ボールミルにより微粉砕して平均粒径2.5μm（空気透過法により測定）のSm2Fe17N3微粉2kgが分散したスラリを作製した。
Ｂ）希土類磁石粉末の表面処理：表3に示す如く金属酸化膜前駆体と触媒を加えた他は、実施例１と同様に表面処理を行い、金属酸化膜被覆Sm2Fe17N3微粉を得た。
Ｃ）耐食性の評価：実施例1と同様に恒温恒湿試験を行った結果を表3に示す。
【００２２】
（比較例２）
Ａ）接着層付希土類磁石粉末の調製：実施例１と同様にSm2Fe17N3微粉のスラリを調製した。スラリを大気中で乾燥し、実施例1と同様に恒温恒湿試験を行った結果を表3に示す。
Ｂ）耐食性の評価：スラリを大気中で乾燥し、実施例1と同様に恒温恒湿試験を行った結果を表3に示す。
【００２３】
（比較例３）
Ａ）接着層付希土類磁石粉末の調製：実施例１１と同様にSm2Fe17N3微粉のスラリを調製した。
Ｂ）耐食性の評価：スラリを大気中で乾燥し、実施例1と同様に恒温恒湿試験を行った結果を表3に示す。
【００２４】
（比較例４）
Ａ）接着層付希土類磁石粉末の調製：実施例１と同様にSm2Fe17N3微粉のスラリを作製した。
Ｂ）希土類磁石粉末の表面処理：表3に示す如く金属酸化膜前駆体と触媒を加えた他は、実施例１と同様に表面処理を行い、金属酸化膜被覆Sm2Fe17N3微粉を得た。
Ｃ）耐食性の評価：実施例1と同様に恒温恒湿試験を行った結果を表3に示す。
【００２５】
【表３】
2005089844.tif 000004
【００２６】
（実施例２１）
実施例１で作製した金属酸化膜被覆Sm2Fe17N3微粉を用いて、ボンド磁石を作製した。
金属酸化膜被覆Sm2Fe17N3微粉9kg(90重量%)と、バインダ樹脂としてナイロン１２(製品名L1640：ダイセル・デグサ社製)の粉末0.95kg(9.5重量%)と、滑剤としてステアリン酸の粉末0.05kg(0.5重量%)をV型混合器で混合し、混合物を作製した。この混合物を2軸連続押出成形機を用いて加熱温度240℃で混練、成形し、ストランドカッターでペレットを作製した。更に、ペレットを射出成形機を用いて、加熱温度250℃の磁場中で配向した状態で成形し、直径28mm厚さ0.4mmの円盤状のボンド磁石成形体を作製した。
このボンド磁石について相対湿度（RH）90％に保持した恒温恒湿槽に入れて16時間保持し、次いで室温の大気中に戻す恒温恒湿試験を行い、室温のHcjをVSMにより測定した。結果を表４に示す。
【００２７】
（比較例５）
比較例１で作製したSm2Fe17N3微粉を用いて、実施例５と同様にボンド磁石を作製、恒温恒湿試験を行い、室温のHcjをVSMにより測定した。結果を表４に示す。
【００２８】
【表４】
2005089844.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のボンド磁石は、音響機器、ＯＡ用機器のモータに用いられるボンド磁石のみならず、高温雰囲気のエンジンルーム内で使用される自動車用モータ、更には小型モータ、小型スピーカ等に利用出来る。