(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理室内に、蒸着材料の蒸発部と、その表面に蒸着材料が蒸着される被処理物を収容するためのメッシュで形成された筒型バレルを備えた金属またはその合金の蒸着被膜を形成するための蒸着被膜形成装置であって、水平方向の回転軸線を中心に回転自在とした支持部材の回転軸線の周方向の外方に、支持軸を有する筒型バレルが支持軸によって公転自在に支持されており、支持部材を回転させることによって、支持部材の回転軸線を中心に公転運動する筒型バレルと蒸発部との間の距離が可変自在となり、かつ、筒型バレルは支持軸によって支持部材に着脱自在に支持されていることを特徴とする蒸着被膜形成装置。
【請求項２】
筒型バレルが支持部材の回転軸線の周方向の外方に環状に複数個支持されていることを特徴とする請求項１記載の蒸着被膜形成装置。
【請求項３】
真空処理室内に、蒸着材料の蒸発部と、その表面に蒸着材料が蒸着される被処理物を収容するためのメッシュで形成された水平方向の回転軸線を中心に回転自在の筒型バレルを備えた蒸着被膜形成装置であって、筒型バレルの内部が分割されて２以上の収容部が、筒型バレルを回転させることによって、収容部と蒸発部との間の距離が可変自在となるように形成されていることを特徴とする蒸着被膜形成装置。
【請求項４】
筒型バレルの内部が回転軸線から放射状に分割されて２以上の収容部が形成されていることを特徴とする請求項３記載の蒸着被膜形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の蒸着被膜形成装置を用いることを特徴とする蒸着被膜形成方法。
【請求項６】
被処理物が希土類系永久磁石であることを特徴とする請求項５記載の蒸着被膜形成方法。
【請求項７】
蒸着材料がアルミニウム、亜鉛、錫、マグネシウム、これらの金属成分の少なくとも１成分を含む合金から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする請求項５または６記載の蒸着被膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希土類系永久磁石などの被処理物の表面に、アルミニウムなどの蒸着被膜を形成するために好適な蒸着被膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石に代表されるＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石などの希土類系永久磁石は、高い磁気特性を有しており、今日様々な分野で使用されている。
しかしながら、希土類系永久磁石は、大気中で酸化腐食されやすい金属種（特にＲ）を含む。それ故、表面処理を行わずに使用した場合には、わずかな酸やアルカリや水分などの影響によって表面から腐食が進行して錆が発生し、それに伴って、磁気特性の劣化やばらつきを招くことになる。さらに、磁気回路などの装置に組み込んだ磁石に錆が発生した場合、錆が飛散して周辺部品を汚染する恐れがある。
上記の点に鑑み、希土類系永久磁石に優れた耐食性を付与することを目的として、その表面にアルミニウムなどの蒸着被膜を形成することが行われている。
従来、希土類系永久磁石表面に蒸着被膜を形成するために使用されていた装置としては、例えば、米国特許４１１６１６１号公報やGraham Legge :"Ion Vapor Deposited Coatings for Improved Corrosion Protection": Reprinted from Industrial Heating, September, 135-140, 1994に記載の装置がある。図９は、その一例の、図略の真空排気系に連なる真空処理室１０１の内部の模式的正面図（一部透視図）である。その室内上方には、例えば、ステンレス製のメッシュ金網で形成された円筒形バレル１０５が水平方向の回転軸線上の回転シャフト１０６を中心に回転自在に２個併設されている。また、その室内下方には、蒸着材料であるアルミニウムを蒸発させる蒸発部であるボート１０２が、支持テーブル１０３上に立設されたボート支持台１０４上に複数個配置されている。
そして、この装置によれば、被処理物である希土類系永久磁石１３０を円筒形バレル１０５内に複数個収容し、この円筒形バレルを矢示のごとく回転シャフト１０６を中心に回転させながら、図略の加熱手段によって所定温度に加熱されたボート１０２からアルミニウムを蒸発させ、円筒形バレル１０５内の希土類永久磁石１３０の表面にアルミニウム蒸着被膜を形成するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図９に示す蒸着被膜形成装置は、大量処理が可能であり、生産性に優れたものである。しかしながら、時として、希土類系永久磁石表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜に損傷が認められ、これが希土類系永久磁石への耐食性の付与に悪影響を及ぼし、歩留まりの向上を阻害する要因になっていた。また、時として、希土類系永久磁石表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜に突起物が生成してしまい、この突起物が接着剤を使用して磁石を部品に組み込む際の接着性に悪影響を及ぼすことがあった。
そこで、本発明においては、希土類系永久磁石などの表面に形成されたアルミニウムなどの蒸着被膜の損傷や突起物の生成を抑制し、耐食性などの点において高品質かつ低コストの蒸着被膜形成を可能とする蒸着被膜形成装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の点に鑑み種々の検討を行った結果、希土類系磁石表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜の損傷や突起物の生成は、蒸着被膜形成工程中の磁石同士の衝突や、磁石とバレルとの擦れが主たる直接的原因であることを見出した。また、その背景には、図９に示す蒸着被膜形成装置では、円筒形バレルと蒸発部との間の距離が変化しないので、バレル内に収容された希土類系永久磁石は、常に蒸発部に近い一定の領域で攪拌され、蒸発部からの輻射熱などで加熱された状態になっており、これに起因した磁石の温度上昇によって、その表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜が軟化することにより、損傷したり、削り取られて粒状化して他の被膜部分に付着しやすくなっているという事実があることを見出した。
【０００５】
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、本発明の第一の蒸着被膜形成装置は、請求項１記載の通り、真空処理室内に、蒸着材料の蒸発部と、その表面に蒸着材料が蒸着される被処理物を収容するためのメッシュで形成された筒型バレルを備えた金属またはその合金の蒸着被膜を形成するための蒸着被膜形成装置であって、水平方向の回転軸線を中心に回転自在とした支持部材の回転軸線の周方向の外方に、支持軸を有する筒型バレルが支持軸によって公転自在に支持されており、支持部材を回転させることによって、支持部材の回転軸線を中心に公転運動する筒型バレルと蒸発部との間の距離が可変自在となり、かつ、筒型バレルは支持軸によって支持部材に着脱自在に支持されていることを特徴とする。
また、請求項２記載の蒸着被膜形成装置は、請求項１記載の蒸着被膜形成装置において、筒型バレルが支持部材の回転軸線の周方向の外方に環状に複数個支持されていることを特徴とする。
また、本発明の第二の蒸着被膜形成装置は、請求項３記載の通り、真空処理室内に、蒸着材料の蒸発部と、その表面に蒸着材料が蒸着される被処理物を収容するためのメッシュで形成された水平方向の回転軸線を中心に回転自在の筒型バレルを備えた蒸着被膜形成装置であって、筒型バレルの内部が分割されて２以上の収容部が、筒型バレルを回転させることによって、収容部と蒸発部との間の距離が可変自在となるように形成されていることを特徴とする。
また、請求項４記載の蒸着被膜形成装置は、請求項３記載の蒸着被膜形成装置において、筒型バレルの内部が回転軸線から放射状に分割されて２以上の収容部が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の蒸着被膜形成方法は、請求項５記載の通り、請求項１乃至４のいずれかに記載の蒸着被膜形成装置を用いることを特徴とする。
また、請求項６記載の蒸着被膜形成方法は、請求項５記載の蒸着被膜形成方法において、被処理物が希土類系永久磁石であることを特徴とする。
また、請求項７記載の蒸着被膜形成方法は、請求項５または６記載の蒸着被膜形成方法において、蒸着材料がアルミニウム、亜鉛、錫、マグネシウム、これらの金属成分の少なくとも１成分を含む合金から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の蒸着被膜形成装置における蒸着被膜形成対象となる被処理物の代表例としては、希土類系永久磁石が挙げられる。なぜなら、本発明の蒸着被膜形成装置は、高品質の耐食性被膜を磁石の割れや欠けを発生させることなくその表面に形成することができる点においてとりわけ適しているからである。しかしながら、被処理物は、蒸着被膜を形成することができるものであれば希土類系永久磁石に制限されるものではない。
【０００７】
本発明の蒸着被膜形成装置は、金属やその合金などの蒸着材料を使用した蒸着被膜形成に適用されるが、中でも、軟質金属や軟質金属成分を含む合金、例えば、アルミニウム、亜鉛、錫、マグネシウム、これらの金属成分の少なくとも１成分を含む合金などを使用した蒸着被膜形成に好適に適用される。特に、蒸着材料としてのアルミニウムは、形成されるアルミニウム被膜が耐食性に優れることに加え、部品組み込み時に必要とされる接着剤との接着信頼性に優れる（接着剤が本質的に有する破壊強度に達するまでに被膜と接着剤との間で剥離が生じにくい）ことから、強い接着強度が要求される希土類系永久磁石を被処理物とする場合に好適である。これらの蒸着材料を用いて形成された被膜は、それ自体においても、また、その表面に他の被膜を形成した場合においても、被処理物の耐食性向上などに寄与する。
【０００８】
本発明の蒸着被膜形成装置は、あらゆる方式による蒸着被膜形成のための装置として使用することができるが、真空蒸着法やイオンプレーティング法などで採用されるような、蒸着材料の蒸発部からの輻射熱が大きい抵抗加熱方式による蒸着被膜形成のための装置に対して効果が高い。とりわけ、通電加熱した蒸発部に蒸着材料を連続供給して溶解する方式の装置は、蒸発部全体を高温にする必要があり、結果として、蒸発部からの輻射熱が非常に大きくなるので、このような装置に対して効果が高い。
【０００９】
まず、本発明の第一の蒸着被膜形成装置について説明する。この装置は、真空処理室内に、蒸着材料の蒸発部と、その表面に蒸着材料が蒸着される被処理物を収容するためのメッシュで形成された筒型バレルを備えた蒸着被膜形成装置であって、水平方向の回転軸線を中心に回転自在とした支持部材の回転軸線の周方向の外方に筒型バレルが公転自在に支持されており、支持部材を回転させることによって、支持部材の回転軸線を中心に公転運動する筒型バレルと蒸発部との間の距離が可変自在となることを特徴とする。以下に、この蒸着被膜形成装置の一例（希土類系永久磁石表面にアルミニウム蒸着被膜を形成するための装置）の概略について図面を用いて説明する。
【００１０】
図１は、図略の真空排気系に連なる真空処理室１の内部の模式的正面図（一部透視図）である。
室内上方には、水平方向の回転軸線上の回転シャフト６を中心に回転自在とした支持部材７が２個併設されており、この支持部材７の回転シャフト６の周方向の外方に６個のステンレス製のメッシュ金網で形成された円筒形バレル５が支持軸８によって公転自在に環状に支持されている。また、室内下方には、蒸着材料であるアルミニウムを蒸発させる蒸発部であるボート２が、支持テーブル３上に立設されたボート支持台４上に複数個配置されている。
支持テーブル３の下方内部には、蒸着材料であるアルミニウムのワイヤー９が繰り出しリール１０に巻回保持されている。アルミニウムワイヤー９の先端はボート２の内面に向かって臨ませた耐熱性の保護チューブ１１によってボート２の上方に案内されている。保護チューブ１１の一部には切り欠き窓１２が設けられており、この切り欠き窓１２に対応して設けられた繰り出しギア１３がアルミニウムワイヤー９に直接接触し、アルミニウムワイヤー９を繰り出すことによってボート２内にアルミニウムが絶えず供給されるように構成されている。
【００１１】
図２は、水平方向の回転軸線上の回転シャフト６を中心に回転自在とした支持部材７の回転シャフト６の周方向の外方に６個のステンレス製のメッシュ金網で形成された円筒形バレル５が支持軸８によって公転自在に環状に支持されていることを示す模式的斜視図である（２連で支持されているので支持されている円筒形バレルの合計数は１２個）（磁石は未収容）。
【００１２】
回転シャフト６を中心に支持部材７を回転させると（図１矢印参照）、支持部材７の回転シャフト６の周方向の外方に支持軸８によって支持されている円筒形バレル５は、これに対応して、回転シャフト６を中心に公転運動する。その結果、個々の円筒形バレルと支持部材の下方に配置された蒸発部との間の距離が変動することになり、以下の効果が発揮される。
即ち、支持部材７の下部に位置した円筒形バレルは蒸発部に接近している。従って、この円筒形バレルに収容された希土類系永久磁石３０に対しては、その表面にアルミニウム蒸着被膜が効率よく形成される。一方、蒸発部から遠ざかった円筒形バレルに収容された希土類系永久磁石は、蒸発部から遠ざかった分だけ加熱状態から開放されて冷却される。従って、この間、その表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜の軟化が抑制される。このように、この蒸着被膜形成装置を用いれば、アルミニウム蒸着被膜の効率的形成と形成されたアルミニウム蒸着被膜の軟化抑制を同時に達成することが可能となる。
【００１３】
図３は、図２に示した支持部材に支持された円筒形バレルの態様以外の態様を示す模式的斜視図である。水平方向の回転軸線上の回転シャフト３６を中心に回転自在とした支持部材３７の回転シャフト３６の周方向の外方に６個のステンレス製のメッシュ金網で形成された円筒形バレル３５が支持軸３８によって公転自在に環状に支持されている（２連で支持されているので支持されている円筒形バレルの合計数は１２個）（磁石は未収容）。
【００１４】
図４は、図３に示した態様において使用される円筒形バレル３５の模式的斜視図である。円筒形バレル３５は長手方向に沿って開閉自在であり、図略の蝶番を介して開閉自在の対称体に構成された上籠部３５ａと下籠部３５ｂからなり、支持部材３７がバレルを支持するための支持軸３８を有する。このような円筒形バレル３５を使用すれば希土類系永久磁石の出し入れを容易に行うことができるので、磁石の出し入れの際の磁石の割れや欠けの発生を抑制することができる。なお、このような円筒形バレル３５を連続使用した場合、蒸着処理に伴う熱履歴の影響によってバレルを形成するメッシュが変形してしまうことにより、上籠部３５ａと下籠部３５ｂの間に隙間が生じてしまい、その隙間から磁石が脱落する恐れがある。従って、下籠部３５ｂの開口部の長手方向には被処理物脱落防止板３９を取り付けることが望ましい（被処理物脱落防止板は上籠部３５ａの開口部の長手方向に取り付けてもよい）。また、蒸着処理時には、上籠部３５ａと下籠部３５ｂは図略のクリップで止められて使用される。また、円筒形バレル３５の内部に、その長手方向に垂直に網状や板状の区画壁を設け、各区画室内に希土類系永久磁石を１つずつ収容し、磁石同士が互いに離間した状態で蒸着処理されるようにしてもよい。
【００１５】
図５は、図３に示した態様における支持部材３７の円筒形バレル３５の支持様式を示す模式的部分正面図である。円筒形バレル３５は支持軸３８を支持部材３７に挟持させることによって支持される。支持部材３７の支持軸３８の挟持は、例えば、バネの反発力を利用した機構のように弾性的に行わせて、円筒形バレル３５を支持部材３７から着脱自在に支持させることが望ましい。
【００１６】
図１で示したような本発明の第一の蒸着被膜形成装置は、上述の効果を発揮するとともに、以下の利点を有する点において都合がよい。
即ち、大量処理を行う場合でも、従来の蒸着被膜形成装置における１個の円筒形バレルに磁石を大量に収容するよりも、この蒸着被膜形成装置における各円筒形バレルに分割して少量ずつ収容する方が、バレル内での磁石同士の衝突回数を減少させ、また、衝突エネルギーを低減させることができるので、磁石の割れや欠けの発生を抑制することが可能となる。
また、弓型形状の磁石や大型磁石などのように、従来の蒸着被膜形成装置におけるＲ（曲率半径）が大きい円筒形バレルに収容して蒸着処理した場合、バレル内面に沿って滑り落ちてしまい、片面のみが常に蒸発部に面するといった現象が起こりやすい被処理物であっても、この蒸着被膜形成装置における、従来の円筒形バレルのＲよりも小さいＲの各円筒形バレルに収容して蒸着処理することにより、攪拌を均一に行うことができるようになるので、膜厚差の少ない均一な被膜形成が可能となる。
また、円筒形バレルごとに異なる形状の磁石や異なる大きさの磁石を収容し、各円筒形バレルを支持部材の回転軸線の周方向の外方に環状に固定して蒸着処理を行うことができるようになるので、複数種類の磁石の蒸着処理を一度に行うことが可能となる。
また、それぞれメッシュ形状が異なる複数の円筒形バレルを組み合わせて使用し、各円筒形バレルを支持部材の回転軸線の周方向の外方に環状に固定して蒸着処理を行うことでバレルごとの蒸着効率を可変自在とすることができるようになるので、各円筒形バレルに収容した磁石ごとに異なる膜厚の蒸着被膜を形成することが可能となる。
また、従来は、磁石同士の衝突回数を減少させるために、バレル内に磁石とともに収容することがあったダミー（例えば、直径１０ｍｍのセラミックスボールが挙げられる）を使用する方法を採用する場合があったが、この蒸着被膜形成装置を使用することでその必要がなくなり、磁石への被膜形成効率を向上させることが可能となる。このことは、結果として、磁石温度の上昇抑制、蒸着被膜の損傷抑制や突起物生成抑制などの効果をもたらす。
また、磁石を保護するためのホルダー（例えば、線状部材を、隙間を存して巻回して両端に渦巻き線状面を備えるスプリング状の筒状体に形成し、この筒状体内に磁石を収容自在としたものが挙げられる）に磁石を収容するといったような手間を省くことが可能となる。
【００１７】
また、円筒形バレルを支持部材から着脱自在にしておくことには、以下のような利点がある。
即ち、磁石の出し入れを任意の場所で行うことが可能となるので、利便性が向上するとともに、出し入れの際の磁石の割れや欠けの発生を抑制することが可能となる。
また、円筒形バレルの連続使用回数が増すに連れて、蒸着材料の蒸発部に面したメッシュ面に蒸着材料が優先的に付着してしまい、それに伴ってメッシュの開口率が徐々に減少したり、バレルの開閉部に蒸着材料が付着することによってバレルの開閉が徐々に困難になったりする恐れがある。従って、円筒形バレルは、適宜、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性水溶液で洗浄し、付着した蒸着材料を溶解して除去することが望ましいが、円筒形バレルを支持部材から着脱自在とし、さらに蒸発部に面するメッシュ面を可変自在とする手段を設けることにより、以下の効果が得られる。即ち、円筒形バレルを支持部材から着脱自在とし、さらに前記手段として、例えば、支持軸の断面形状を多角形状や楕円形状とすることにより、支持部材から一度取り外した円筒形バレルを再び支持部材に固定し直す際、蒸発部に面していなかったメッシュ面を蒸発部に面するように固定することができるようになる。従って、メッシュ面への蒸着材料の付着を分散化することができるので、アルカリ水溶液を使用した蒸着材料の除去作業の回数を低減することが可能となる。例えば、図３〜図５に示したように支持軸を板状体とすれば、一方のメッシュ面への蒸着材料の付着が進んだ時点で円筒形バレルを支持部材から取り外し、蒸発部に面していた蒸着材料の付着が進んだメッシュ面を支持部材の内方（即ち、図３〜図５に示した円筒形バレルの場合では、支持部材の外方に位置する蒸発部とは反対の中心方向）に向け、蒸着材料の付着の少ないメッシュ面が蒸発部に向くように円筒形バレルを支持部材に固定し直して（即ち、図３〜図５に示した円筒形バレルの場合では、円筒形バレルを回転軸線に平行に１８０度回転させて固定する）蒸着処理を行うことができるので、上記の効果が得られる。
さらに、円筒形バレルの大きさをハンドリング容易なものとすることにより、蒸着被膜形成工程とその前後工程（例えば、前工程としてはブラスト処理が、後工程としてはピーニング処理やその後の化成被膜形成処理が挙げられる）の各工程にて１つのバレルを一貫して使用することができるようになる。従って、各工程間における磁石の移し替え作業を行う必要がなくなるので、磁石を移し替える際に起こりうる磁石の割れや欠けの発生を抑制することが可能となることに加えて移し替え作業の手間を省くことが可能となる。
【００１８】
なお、図１および図２に示す蒸着被膜形成装置においては、真空処理室１の室内上方に円筒形バレル５を支持する支持部材７が配置され、室内下方に蒸発部であるボート２が配置されているが、支持部材と蒸発部との位置関係は、この位置関係に限定されるものではなく、支持部材を回転させることによって、円筒形バレルと蒸発部との間の距離が可変自在となるような位置関係であれば、支持部材と蒸発部は真空処理室内のどのような場所に配置されていてもかまわない。しかしながら、支持部材の外方に蒸発部を配置すれば、支持部材と蒸発部との間の距離の設定を真空処理室の内部空間の中で広範囲に行うことができるので、蒸着被膜の効率的形成と形成された蒸着被膜の軟化抑制を行うために望ましい距離の設定が容易に行うことが可能となり、また、蒸着材料を溶融しながら蒸発させて蒸着被膜形成を行う場合であっても、各部材の配置を容易に設定でき、取り扱いにも優れたものとなる。
また、図１および図２に示す蒸着被膜形成装置においては、１個の支持部材７の片面に６個の円筒形バレル５が支持されているが（２連で支持されているので支持されている円筒形バレルの合計数は１２個）、支持部材に支持される円筒形バレルの個数はこれに限るものではなく、１個であってもかまわない。
また、円筒形バレル５は、支持部材７を回転させることによって、支持部材７の回転シャフト６を中心に公転運動するとともに自体公知の機構によって自転運動するように支持されていてもよい。
また、バレルの形状は、筒型であれば円筒形に限定されるものではなく、断面が６角形や８角形などの多角筒形であってもよい。
また、円筒形バレル５を支持部材７から着脱自在とするとともに、支持部材７を真空処理室１から着脱自在としてもよい。
また、メッシュとしては、ステンレス製やチタン製のメッシュ金網などが挙げられる。メッシュの材質としてステンレスやチタンが望ましいのは、材質強度に優れることや、バレルに付着した蒸着材料の除去作業に使用されるアルカリ性水溶液に対する耐久性に優れることなどからである。なお、メッシュは、平板の打ち抜きやエッチングによって得られた網状板を使用して作成されたものであってもよいし、線状体を編んで作成されたものであってもよい。
また、メッシュの開口率（メッシュの面積に対する開口部の面積の割合）は、被処理物の形状や大きさにも依存するが、５０％〜９５％が望ましく、６０％〜８５％がより望ましい。開口率が５０％よりも小さいと、メッシュ自体が蒸発部と被処理物間の障壁となってしまい、蒸着効率が低下してしまう恐れがあり、開口率が９５％よりも大きいと、メッシュが蒸着処理時やその他の取り扱いの際に変形したり破損したりしてしまう恐れがあるからである。なお、メッシュの線径は、その開口率や強度を考慮して選定されるものであるが、一般には、０．１ｍｍ〜１０ｍｍが望ましい。さらに、取り扱いの容易性などを考慮すると、０．３ｍｍ〜５ｍｍがより望ましい。本発明の第一の蒸着被膜形成装置によれば、大量処理を行う場合、従来の蒸着被膜形成装置における１個の円筒形バレルに磁石を大量に収容するよりも、この蒸着被膜形成装置における各円筒形バレルに分割して少量ずつ収容する方が、メッシュにかかる加重が小さくなるのでその変形が起こりにくい。従って、メッシュの線径を小さくして開口率を高めることができるので、蒸着効率を向上させることが可能となる。
【００１９】
次に、本発明の第二の蒸着被膜形成装置について説明する。この装置は、真空処理室内に、蒸着材料の蒸発部と、その表面に蒸着材料が蒸着される被処理物を収容するためのメッシュで形成された水平方向の回転軸線を中心に回転自在の筒型バレルを備えた蒸着被膜形成装置であって、筒型バレルの内部が分割されて２以上の収容部が、筒型バレルを回転させることによって、収容部と蒸発部との間の距離が可変自在となるように形成されていることを特徴とする。以下に、この蒸着被膜形成装置の一例（希土類系永久磁石表面にアルミニウム蒸着被膜を形成するための装置）の概略について図面を用いて説明する。
【００２０】
図６は、図略の真空排気系に連なる真空処理室５１の内部の模式的正面図（一部透視図）である。
室内上方には、ステンレス製のメッシュ金網で形成された、水平方向の回転軸線上の回転シャフト５６を中心に回転自在の円筒形バレル５５が２個併設されている。この円筒形バレル５５は、その内部が回転軸線から放射状に６分割されて断面が扇形の収容部が形成されている。また、室内下方には、蒸着材料であるアルミニウムを蒸発させる蒸発部であるボート５２が、支持テーブル５３上に立設されたボート支持台５４上に複数個配置されている。
支持テーブル５３の下方内部には、蒸着材料であるアルミニウムのワイヤー５９が繰り出しリール６０に巻回保持されている。アルミニウムワイヤー５９の先端はボート５２の内面に向かって臨ませた耐熱性の保護チューブ６１によってボート５２の上方に案内されている。保護チューブ６１の一部には切り欠き窓６２が設けられており、この切り欠き窓６２に対応して設けられた繰り出しギア６３がアルミニウムワイヤー５９に直接接触し、アルミニウムワイヤー５９を繰り出すことによってボート５２内にアルミニウムが絶えず供給されるように構成されている。
【００２１】
図７は、ステンレス製のメッシュ金網で形成された、水平方向の回転軸線上の回転シャフト５６を中心に回転自在の、内部が回転軸線から放射状に６分割されて断面が扇形の収容部が形成された円筒形バレル５５を示す模式的斜視図である（磁石は未収容）。
【００２２】
回転シャフト５６を中心に円筒形バレル５５を回転させると（図６矢印参照）、円筒形バレルの内部に形成された個々の収容部と、その下方に配置された蒸発部との間の距離が変動することになり、以下の効果が発揮される。
即ち、円筒形バレル５５の下部に位置した収容部は蒸発部に接近している。従って、この収容部に収容された希土類系永久磁石８０に対しては、その表面にアルミニウム蒸着被膜が効率よく形成される。一方、蒸発部から遠ざかった収容部に収容された希土類系永久磁石は、蒸発部から遠ざかった分だけ加熱状態から開放されて冷却される。従って、この間、その表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜の軟化が抑制される。このように、この蒸着被膜形成装置を用いれば、アルミニウム蒸着被膜の効率的形成と形成されたアルミニウム蒸着被膜の軟化抑制を同時に達成することが可能となる。
【００２３】
図６で示したような本発明の第二の蒸着被膜形成装置は、上記の効果を発揮するとともに、以下の利点を有する点において都合がよい。
即ち、大量処理を行う場合でも、従来の蒸着被膜形成装置における円筒形バレルに磁石を大量に収容するよりも、この蒸着被膜形成装置における各収容部に分割して少量ずつ収容する方が、バレル内での磁石同士の衝突回数を減少させ、また、衝突エネルギーを低減させることができるので磁石の割れや欠けの発生を抑制することが可能となる。
また、従来は、磁石同士の衝突回数を減少させるために、バレル内に磁石とともに収容することがあったダミー（例えば、直径１０ｍｍのセラミックスボールが挙げられる）を使用する方法を採用する場合があったが、この蒸着被膜形成装置を使用することでその必要がなくなり、磁石への被膜形成効率を向上させることが可能となる。このことは、結果として、磁石温度の上昇抑制、蒸着被膜の損傷抑制や突起物生成抑制などの効果をもたらす。
また、磁石を保護するためのホルダー（例えば、線状部材を、隙間を存して巻回して両端に渦巻き線状面を備えるスプリング状の筒状体に形成し、この筒状体内に磁石を収容自在としたものが挙げられる）に磁石を収容するといったような手間を省くことが可能となる。
【００２４】
なお、図６および図７に示す蒸着被膜形成装置においては、真空処理室５１の室内上方に内部が回転軸線から放射状に６分割されて断面が扇形の収容部が形成された円筒形バレル５５が配置され、室内下方に蒸発部であるボート５２が配置されているが、円筒形バレルと蒸発部との位置関係は、この位置関係に限定されるものではなく、円筒形バレルを回転させることによって、収容部と蒸発部との間の距離が可変自在となるような位置関係であれば、円筒形バレルと蒸発部は真空処理室内のどのような場所に配置されていてもかまわない。
また、図６および図７に示す蒸着被膜形成装置においては、円筒形バレル５５の内部が回転軸線から放射状に６分割されて断面が扇形の収容部が形成されているが、円筒形バレルの内部に形成される収容部は、円筒形バレルを回転させることによって、収容部と蒸発部との間の距離が可変自在となるものであれば、どのような分割形態によって形成されたものであってもかまわない。また、収容部を形成する仕切りは網状のものであってもよいし、板状のものであってもよい。なお、各収容部の内部に、その長手方向に垂直に網状や板状の区画壁を設け、各区画室内に希土類系永久磁石を１つずつ収容し、磁石同士が互いに離間した状態で蒸着処理されるようにしてもよい。
また、バレルの形状は、筒型であれば円筒形に限定されるものではなく、断面が６角形や８角形などの多角筒形であってもよい。
また、円筒形バレル５５を真空処理室５１から着脱自在としてもよい。
また、メッシュとしては、ステンレス製やチタン製のメッシュ金網などが挙げられる。メッシュの材質としてステンレスやチタンが望ましいのは、材質強度に優れることや、バレルに付着した蒸着材料の除去作業に使用されるアルカリ性水溶液に対する耐久性に優れることなどからである。なお、メッシュは、平板の打ち抜きやエッチングによって得られた網状板を使用して作成されたものであってもよいし、線状体を編んで作成されたものであってもよい。
また、メッシュの開口率（メッシュの面積に対する開口部の面積の割合）は、被処理物の形状や大きさにも依存するが、５０％〜９５％が望ましく、６０％〜８５％がより望ましい。開口率が５０％よりも小さいと、メッシュ自体が蒸発部と被処理物間の障壁となってしまい、蒸着効率が低下してしまう恐れがあり、開口率が９５％よりも大きいと、メッシュが蒸着処理時やその他の取り扱いの際に変形したり破損したりしてしまう恐れがあるからである。なお、メッシュの線径は、その開口率や強度を考慮して選定されるものであるが、一般には、０．１ｍｍ〜１０ｍｍが望ましい。さらに、取り扱いの容易性などを考慮すると、０．３ｍｍ〜５ｍｍがより望ましい。
【００２５】
【実施例】
本発明の蒸着被膜形成装置を以下の実施例と比較例によってさらに詳細に説明するが、本発明の蒸着被膜形成装置はこれに限定されるものではない。なお、以下の実施例と比較例は、例えば、米国特許４７７０７２３号公報や米国特許４７９２３６８号公報に記載されているようにして、公知の鋳造インゴットを粉砕し、微粉砕後に成形、焼結、熱処理、表面加工を行うことによって得られた１４Ｎｄ−７９Ｆｅ−６Ｂ−１Ｃｏ組成の各種形状の焼結磁石（以下、磁石体試験片と称する）を用いて行った。
【００２６】
実施例１：
図１および図２で示した蒸着被膜形成装置を用いて以下の実験を行った。ここで、円筒形バレルは、直径１１０ｍｍ×長さ５３０ｍｍのステンレス製で、メッシュの開口率が７９．４％（開口部となる目開きが一辺が９．０ｍｍの正方形で、線径が１．１ｍｍ）のものであり、１個の支持部材に６個（２連で合計１２個）着脱自在に支持されている。
３０ｍｍ×１５ｍｍ×６ｍｍ寸法の磁石体試験片に対し、ショットブラスト加工を行い、前工程の表面加工で生じた試験片表面の酸化層を除去した。この酸化層が除去された磁石体試験片を１２個の円筒形バレルの各々に６９個（このうちの５個の磁石は、サーモラベル（商品名：日油技研工業株式会社製）をアルミニウム箔に貼付したものをサーモラベル側を内面にして巻き付けてある磁石である）ずつ収容し（１２個の円筒形バレルでは合計８２８個収容）、円筒形バレルを支持部材に固定した。真空処理室内を１×１０−３Ｐａ以下に真空排気した後、支持部材を１．５ｒｐｍで回転させながら、Ａｒガス圧１Ｐａ、バイアス電圧−５００Ｖの条件下、２０分間スパッタリングして磁石体試験片表面を清浄化した。続いて、Ａｒガス圧１Ｐａ、バイアス電圧−１００Ｖの条件下、蒸着材料としてアルミニウムワイヤーを用い、これを加熱して蒸発させ、イオン化し、１２分間イオンプレーティング法にて磁石体試験片表面にアルミニウム蒸着被膜を形成した。サーモラベルを貼り付けた磁石体試験片の平均最高到達温度を測定したところ、１７０℃であった。
磁石体試験片を放冷後、その表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜の損傷や突起物の生成や試験片自体の割れや欠けなどによる磁石素材露出部が確認されないものについて、その膜厚を測定した結果（ｎ＝１０の平均値）を表１に示す。
なお、アルミニウム蒸着被膜の膜厚は、蛍光Ｘ線膜厚計（ＳＦＴ−７０００：セイコー電子社製）を用いて測定した。
アルミニウム蒸着被膜を表面に有する磁石体試験片を円筒形バレルに収容したまま移し替えることなく、その円筒形バレルをブラスト加工装置に取り付け、Ｎ２ガスからなる加圧気体とともに、平均粒径１２０μｍ、モース硬度６（ビッカース硬度５００〜５５０）の球状ガラスビーズ粉末を、噴射圧１．５ｋｇ／ｃｍ２にて５分間噴射して、ショットピーニングを行った。ショットピーニングを行ったアルミニウム蒸着被膜を有する磁石体試験片について、被膜の損傷や突起物の生成や試験片自体の割れや欠けなどによる磁石素材露出部が確認されるもの（不良品）の個数を検査した。結果を表１に示す。
磁石体試験片表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜の損傷や突起物の生成や試験片自体の割れや欠けなどによる磁石素材露出部が確認されないものについて、温度８０℃×相対湿度９０％の高温高湿度条件下に放置するという耐食性加速試験を行った結果（ｎ＝５）を表１に示す。
表１から明らかなように、本発明の第一の蒸着被膜形成装置を用いて磁石体試験片表面にアルミニウム蒸着被膜を形成することにより、アルミニウム蒸着被膜の損傷や突起物の生成や試験片自体の割れや欠けなどを抑制できることや、優れた耐食性を付与できることが明らかとなった。
【００２７】
実施例２：
図６および図７で示した蒸着被膜形成装置を用いて以下の実験を行った。ここで、円筒形バレルは、直径３５５ｍｍ×長さ１２００ｍｍのステンレス製で、メッシュの開口率が７９．４％（開口部となる目開きが一辺が９．０ｍｍの正方形で、線径が１．１ｍｍ）のものであり、内部が回転軸線から放射状に６分割されて断面が扇形の収容部が形成されたものである。
実施例１で使用した磁石体試験片と同一寸法の磁石体試験片に対し、ショットブラスト加工を行い、前工程の表面加工で生じた試験片表面の酸化層を除去した。この酸化層が除去された磁石体試験片を円筒形バレルの各収容部に１３８個（このうちの５個の磁石は、サーモラベルをアルミニウム箔に貼付したものをサーモラベル側を内面にして巻き付けてある磁石である）ずつ収容した（円筒形バレル全体では合計８２８個収容）後、実施例１と同様にして磁石体試験片表面にアルミニウム蒸着被膜を形成した。サーモラベルを貼り付けた磁石体試験片の平均最高到達温度を測定したところ、１７０℃であった。
磁石体試験片を放冷後、その表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜の損傷や突起物の生成や試験片自体の割れや欠けなどによる磁石素材露出部が確認されないものについて、その膜厚を測定した結果（ｎ＝１０の平均値）を表１に示す。
なお、アルミニウム蒸着被膜の膜厚の測定方法は、実施例１と同様である。
アルミニウム蒸着被膜を表面に有する磁石体試験片をアルミニウム製バットに移し替え、その後、ブラスト加工装置に投入し、実施例１と同様にしてショットピーニングを行った。ショットピーニングを行ったアルミニウム蒸着被膜を有する磁石体試験片について、不良品の個数を検査した。結果を表１に示す。
磁石体試験片表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜の損傷や突起物の生成や試験片自体の割れや欠けなどによる磁石素材露出部が確認されないものについて、実施例１と同様の耐食性加速試験を行った結果（ｎ＝５）を表１に示す。
表１から明らかなように、本発明の第二の蒸着被膜形成装置を用いて磁石体試験片表面にアルミニウム蒸着被膜を形成することにより、アルミニウム蒸着被膜の損傷や突起物の生成や試験片自体の割れや欠けなどを抑制できることや、優れた耐食性を付与できることが明らかとなった。
【００２８】
比較例１：
直径３５５ｍｍ×長さ１２００ｍｍのステンレス製で、メッシュの開口率が７９．４％（開口部となる目開きが一辺が９．０ｍｍの正方形で、線径が１．１ｍｍ）の円筒形バレルを使用した従来の蒸着被膜形成装置（図９参照。但し、蒸発部に関する構成は図１で示した蒸着被膜形成装置と同じ）を用いて以下の実験を行った。
実施例１で使用した磁石体試験片と同一寸法の磁石体試験片に対し、ショットブラスト加工を行い、前工程の表面加工で生じた試験片表面の酸化層を除去した。この酸化層が除去された磁石体試験片を円筒形バレルに８２８個（このうちの５個の磁石は、サーモラベルをアルミニウム箔に貼付したものをサーモラベル側を内面にして巻き付けてある磁石である）収容した後、実施例１と同様にして磁石体試験片表面にアルミニウム蒸着被膜を形成した。サーモラベルを貼り付けた磁石体試験片の平均最高到達温度を測定したところ、２２０℃であった。
磁石体試験片を放冷後、その表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜の損傷や突起物の生成や試験片自体の割れや欠けなどによる磁石素材露出部が確認されないものについて、その膜厚を測定した結果（ｎ＝１０の平均値）を表１に示す。
なお、アルミニウム蒸着被膜の膜厚の測定方法は、実施例１と同様である。
アルミニウム蒸着被膜を表面に有する磁石体試験片をアルミニウム製バットに移し替え、その後、ブラスト加工装置に投入し、実施例１と同様にしてショットピーニングを行った。ショットピーニングを行ったアルミニウム蒸着被膜を有する磁石体試験片について、不良品の個数を検査した。結果を表１に示す。
磁石体試験片表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜の損傷や突起物の生成や試験片自体の割れや欠けなどによる磁石素材露出部が確認されないものについて、実施例１と同様の耐食性加速試験を行った結果（ｎ＝５）を表１に示す。
表１から明らかなように、従来の蒸着被膜形成装置を用いて磁石体試験片表面にアルミニウム蒸着被膜を形成した場合、本発明の蒸着被膜形成装置を使用した場合に比較して不良品の個数が遥かに多く、耐食性についても劣っていた。
【００２９】
本発明者らは、アルミニウム蒸着被膜は、磁石温度の上昇とともに被膜硬度が低下することを明らかにしているが、以上の結果は、被膜形成時の磁石の温度上昇の程度の相違に起因しているものと判断された。
【００３０】
【表１】
0004560971.tif 000002
【００３１】
実施例３：
図１および図２で示した蒸着被膜形成装置を用いて以下の実験を行った。ここで、２連の一方には、直径１１０ｍｍ×長さ５３０ｍｍのステンレス製で、メッシュの開口率が７９．４％（開口部となる目開きが一辺が９．０ｍｍの正方形で、線径が１．１ｍｍ）の円筒形バレル（バレルＡ）が、他方には、直径１１０ｍｍ×長さ５３０ｍｍのステンレス製で、メッシュの開口率が６２．０％（開口部となる目開きが一辺が４．１ｍｍの正方形で、線径が１．１ｍｍ）の円筒形バレル（バレルＢ）がそれぞれ６個ずつ支持部材に着脱自在に支持されている。
６個のバレルＡの各々に実施例１で使用した磁石体試験片と同一寸法の磁石体試験片（ショットブラスト加工を行い、前工程の表面加工で生じた試験片表面の酸化層を除去したもの）を６９個ずつ収容し（６個のバレルＡでは合計４１４個収容）、６個のバレルＢの各々に１０ｍｍ×８ｍｍ×４ｍｍ寸法の磁石体試験片（ショットブラスト加工を行い、前工程の表面加工で生じた試験片表面の酸化層を除去したもの）を５００個ずつ収容し（６個のバレルＢでは合計３０００個収容）、円筒形バレルを支持部材に固定した後、実施例１と同様にして磁石体試験片表面にアルミニウム蒸着被膜を形成した。
磁石体試験片を放冷後、その表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜の損傷や突起物の生成や試験片自体の割れや欠けなどによる磁石素材露出部が確認されないものについて、その膜厚を測定した結果（ｎ＝１０の平均値：測定方法は実施例１と同様）、バレルＡに収容して蒸着処理した磁石体試験片の表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜の膜厚は６．９μｍ、バレルＢに収容して蒸着処理した磁石体試験片の表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜の膜厚は６．５μｍであり、異なる形状の２種類の磁石体試験片に対して安定な蒸着処理を一度に行うことができた。
【００３２】
実施例４：
実施例１と同様の蒸着被膜形成装置を用いて以下の実験を行った。外Ｒ２５ｍｍ×中央厚み２ｍｍ×弦３０ｍｍ×長さ３２ｍｍ寸法の弓型形状の磁石体試験片（形状の概要は図８を参照のこと）に対し、ショットブラスト加工を行い、前工程の表面加工で生じた試験片表面の酸化層を除去した。この酸化層が除去された磁石体試験片を１２個の円筒形バレルの各々に７５個ずつ収容し（１２個の円筒形バレルでは合計９００個収容）、円筒形バレルを支持部材に固定した後、蒸着時間を２０分間としたこと以外は実施例１と同様にして磁石体試験片表面にアルミニウム蒸着被膜を形成した。
磁石体試験片を放冷後、その表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜の損傷や突起物の生成や試験片自体の割れや欠けなどによる磁石素材露出部が確認されないものについて、その外径面と内径面の膜厚を測定した結果（ｎ＝１０の平均値：測定方法は実施例１と同様）を表２に示す。また、実施例１と同様の方法と基準で評価した不良品の個数を表２に示す。
表２から明らかなように、本発明の第一の蒸着被膜形成装置を用いて磁石体試験片表面にアルミニウム蒸着被膜を形成することにより、磁石体試験片は均一に攪拌され、アルミニウム蒸着被膜の損傷や突起物の生成や試験片自体の割れや欠けなどを発生させることなく、外径面と内径面に両者間で膜厚差の少ない均一な被膜を形成することができた。
【００３３】
比較例２：
比較例１と同様の蒸着被膜形成装置を用いて以下の実験を行った。実施例４で使用した磁石体試験片と同一寸法の弓型形状の磁石体試験片に対し、ショットブラスト加工を行い、前工程の表面加工で生じた試験片表面の酸化層を除去した。
この酸化層が除去された磁石体試験片を円筒形バレルに９００個収容した後、実施例４と同様にして磁石体試験片表面にアルミニウム蒸着被膜を形成した。
磁石体試験片を放冷後、その表面に形成されたアルミニウム蒸着被膜の損傷や突起物の生成や試験片自体の割れや欠けなどによる磁石素材露出部が確認されないものについて、その外径面と内径面の膜厚を測定した結果（ｎ＝１０の平均値：測定方法は実施例１と同様）を表２に示す。また、実施例１と同様の方法と基準で評価した不良品の個数を表２に示す。
表２から明らかなように、従来の蒸着被膜形成装置を用いて磁石体試験片表面にアルミニウム蒸着被膜を形成した場合、本発明の第一の蒸着被膜形成装置を使用した場合に比較して不良品の個数が遥かに多く、外径面に形成された被膜と内径面に形成された被膜との間には大きな膜厚差があった。
【００３４】
【表２】
0004560971.tif 000003
【００３５】
【発明の効果】
本発明の第一の蒸着被膜形成装置によれば、従来の蒸着被膜形成装置と異なり、筒型バレルと蒸発部との間の距離が可変自在であるので、この筒型バレルに収容した被処理物表面への蒸着被膜の効率的形成と形成された蒸着被膜の軟化抑制を同時に達成することが可能となる。従って、被処理物表面に形成される蒸着被膜の損傷や突起物の生成を抑制し、耐食性などの点において高品質かつ低コストの蒸着被膜形成が可能となる。
また、本発明の第二の蒸着被膜形成装置によれば、筒型バレルの内部に形成された収容部と蒸発部との間の距離が可変自在である。従って、この蒸着被膜形成装置も、上記の本発明の第一の蒸着被膜形成装置と同様の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一の蒸着被膜形成装置の一例の真空処理室の内部の模式的正面図（一部透視図）。
【図２】  同装置の一例の支持部材に支持された円筒形バレルの態様を示す模式的斜視図。
【図３】  同装置の一例のその他の支持部材に支持された円筒形バレルの態様を示す模式的斜視図。
【図４】  図３に示した態様において使用される円筒形バレルの模式的斜視図。
【図５】  図３に示した態様における支持部材の円筒形バレルの支持様式を示す模式的部分正面図。
【図６】  本発明の第二の蒸着被膜形成装置の一例の真空処理室の内部の模式的正面図（一部透視図）。
【図７】  同装置の一例の内部が分割された円筒形バレルの模式的斜視図。
【図８】  実施例４で使用した弓型形状の磁石の概要を示す図。
【図９】  従来の蒸着被膜形成装置における真空処理室の内部の模式的正面図（一部透視図）。
【符号の説明】
１、５１、１０１  真空処理室
２、５２、１０２  ボート（蒸発部）
５、３５、５５、１０５  円筒形バレル
６、３６、５６、１０６  回転シャフト
７、３７  支持部材
８、３８  支持軸
９、５９  アルミニウムワイヤー
３０、８０、１３０  希土類系永久磁石
３５ａ  上籠部
３５ｂ  下籠部
３９  被処理物脱落防止板
【図１】
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【図２】
0004560971.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004560971.tif 000008
【図６】
0004560971.tif 000009
【図７】
0004560971.tif 000010
【図８】
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【図９】
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