(57)【要約】  希土類磁石の腐食を防止できると共に、耐衝撃性に優れる耐食性希土類磁石を提供するため、希土類磁石を、耐気体透過性を有するゴムの層で被覆した。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類磁石を、耐気体透過性を有するゴムの層で被覆してある耐食性希土類磁石。
【請求項２】
前記ゴムの層は、前記希土類磁石とシランカップリング剤を介して結合している請求項１に記載の耐食性希土類磁石。
【請求項３】
前記シランカップリング剤は、メタクリル基及びメルカプト基のうち少なくともいずれか一方を有する請求項２に記載の耐食性希土類磁石。
【請求項４】
前記希土類磁石は、イミダゾール基とアルコキシシリル基とを有するシラン化合物が、当該化合物及び前記シランカップリング剤のうち少なくとも一方と結合して形成した膜で被覆してあり、当該膜が前記希土類磁石と結合している請求項２に記載の耐食性希土類磁石。
【請求項５】
前記希土類磁石は、磁性イオン液体の膜、または極性基を有し、当該極性基がカップリング剤を介して前記希土類磁石と結合している油の膜で被覆してある請求項１に記載の耐食性希土類磁石。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の耐食性希土類磁石を、磁石を支持する支持部材に、接着剤を介して接着してある磁石の固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類磁石の腐食を防止する耐食性希土類磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
希土類磁石は、一般にRe-B-Fe系またはRe-Tm-B系（Reは希土類元素から選ばれた１種であり、Tmは遷移元素から選ばれた１種であることを示す）で表され、従来の合金磁石やフェライト磁石を上回る磁気特性を有することが知られている。【０００３】
このような希土類磁石は活性な金属材料から形成されるため錆びやすく、特に磁気特性を向上させるためには、主相だけでなく粒界相に多くの希土類元素や遷移元素が必要となる。このため希土類磁石において、腐食は避けられない問題であった。
例えば、Re-B-Fe系の希土類磁石の一種である主相がNd2Fe14Bからなる所謂ネオジウム磁石では、ネオジウムが多く存在するNd-Feの相が粒界相として形成されている。そして、この相が酸化されたり水蒸気と反応することにより、酸化物（Nd2O3）や水酸化物（Nd(OH)3）が形成され、粒界相の体積が膨張するため、焼結体の粒界破壊が起こり得る。
また、一方で主相の表面においては、酸素及水蒸気の存在によりFe2O3・H2Oの水和物が形成され、希土類磁石の磁気特性が低下するという問題がある。
このような問題は希土類磁石に共通する問題であり、Re-Tm-B系の熱間加工希土類磁石のPr2Fe14Bにおいてもネオジウム磁石と同様な腐食現象は起こる。【０００４】
上記の問題に対しては、希土類磁石の腐食を防止する方法として、希土類磁石の表面に、射出成形、押出し成形、トランスファー成形等によって樹脂の膜を形成させる方法や、希土類磁石の表面に樹脂の溶液を塗布して膜を形成させる方法が知られている。
また、希土類磁石の表面に燐酸塩処理やクロム酸塩処理等の化成処理を施して耐酸化性化成被膜を形成する方法（例えば、特許文献１参照）や、Zn、Alを蒸着させたり、無電解Niメッキを施す方法（例えば、特許文献２参照）、希土類磁石と防錆を行う添加物とをバインダー樹脂で結合させる方法（例えば、特許文献３参照）についても検討されている。
さらには、希土類磁石の表面に二酸化ケイ素保護膜やケイ酸塩保護膜を形成させる方法として、保護膜の上に樹脂の被膜を形成させる技術（例えば、特許文献４参照）や希土類磁石と保護膜とを樹脂バインダーで結合させる技術（例えば、特許文献５参照）が提案されている。
【特許文献１】特開昭６４−１４９０２号公報
【特許文献２】特開昭６４−１５３０１号公報
【特許文献３】特開平１−１４７８０６号公報
【特許文献４】特開昭６２−１５２１０７号公報
【特許文献５】特開平８−１１１３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記従来の射出成形等により希土類磁石の表面に樹脂の膜を形成させる方法では、通常形成される膜は０．５ｍｍ以上の厚みとなってしまうため、希土類磁石の表面から漏れ磁束量が大きく低減し、磁気エネルギーの損失が大きくなるという問題があった。一方、膜の厚みを０．５ｍｍ未満にした場合には、膜の内部にあるボイド等の欠陥部が温度衝撃等の熱応力を受けることによって破壊され易くなるため、希土類磁石が腐食される虞があった。また、希土類磁石の表面に樹脂の溶液を塗布する場合には、複数回塗布することによって厚みが３０〜４０μｍの膜を形成するが、このような膜は内部にボイド等の欠陥を有するため、温度衝撃等の熱応力によって膜が破壊等の影響を受け易く、使用環境条件が限定されていた。【０００６】
特許文献１〜３に記載されたような希土類磁石を表面処理する方法では、被膜の欠陥をなくすために、被膜の膜厚を厚くすることや、被膜を複数回繰り返して多層状に形成させることが必要であった。しかも、被膜の欠陥を完全に無くすることは難しく、希土類磁石の表面を外界の酸素及び水蒸気から完全に遮断することは困難であるため、希土類磁石は腐食されていた。【０００７】
また、希土類磁石の表面に二酸化ケイ素保護膜やケイ酸塩保護膜を形成させる方法では、希土類磁石は様々な大きさや形状を有し、希土類磁石の表面は平坦でない場合も多いため、表面に均一、緻密で強固な保護膜を形成することは困難であった。
特に特許文献４に記載された技術では、反応活性なシリルイソシアネートを用いているが、この技術では均一な膜成長をさせることが困難であり、凹凸を有する膜が形成され易かった。また、珪酸塩を希土類磁石表面の凹凸に物理吸着させるだけでは結合力が弱く、強固な膜を形成させることができなかった。特許文献５に記載された技術では、エチルシリケートを用いたゾル−ゲル反応またはプラズマ粒子化学蒸着法により、保護膜を形成する技術が開示されているが、均一、緻密で強固な保護膜を形成することはできなかった。
したがって、膜によって酸素や水蒸気等を完全に遮断することは難しく、膜自体も剥がれやすいため、結果として希土類磁石は腐食されていた。【０００８】
また、希土類磁石は焼結によって作製されるものであるが、焼結時には磁石の体積が収縮するため、希土類磁石を製造する際には機械加工によって寸法精度を確保している。しかし、このような機械加工による加工面では、多くの物理的欠陥層を有しており、この欠陥層が脱落し易い状態にある。よって、従来の希土類磁石に膜を形成させる方法では、膜自体の結合力や膜と希土類磁石との結合力が弱いため、膜を形成させる前に希土類磁石の表面の物理的欠陥層をバレル研磨等により脱落させる必要が生じ、余計な費用がかかっていた。【０００９】
さらに、希土類磁石は、機械的応力に対して脆い焼結体であるため、落下等に対して損傷し易く、扱い難いという問題もあった。そして、これについては、希土類磁石に前記従来の膜を形成させたとしても耐衝撃性を向上させることはできなかった。【００１０】
本発明は上記問題に鑑み案出されたものであり、希土類磁石の腐食を防止できると共に、耐衝撃性に優れる耐食性希土類磁石を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係る耐食性希土類磁石の第１特徴構成は、希土類磁石を、耐気体透過性を有するゴムの層で被覆した点にある。【００１２】
つまり、この構成によれば、希土類磁石を外界から遮断することができ、水蒸気や酸素等により希土類磁石が腐食されるのを防止することができる。【００１３】
希土類磁石を被覆するゴムの層は弾性を有するため、耐食性希土類磁石に外部から機械的応力が加えられた場合には、ゴムが弾性変形して応力を緩和させることができる。このため、希土類磁石の耐衝撃性を高めることができる。【００１４】
耐気体透過性を有するゴムとしては、ブチルゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、ニトリルゴム等から選択される少なくとも一種のゴムが例示される。【００１５】
本発明に係る耐食性希土類磁石の第２特徴構成は、前記ゴムの層は、前記希土類磁石とシランカップリング剤を介して結合している点にある。【００１６】
つまり、この構成によれば、希土類磁石とゴムの層との結合強度を高めることができ、希土類磁石からゴムの層が剥がれ難くすることができる。さらには、ゴムのネットワーク構造に基づく共有結合力に希土類磁石とゴムの層との結合力が加わることによって、希土類磁石の物理的欠陥層も脱落し難くなるため、ゴムの層を被覆させる際の物理的欠陥層を脱落させる研磨処理等を省略することができる。【００１７】
本発明に係る耐食性希土類磁石の第３特徴構成は、前記シランカップリング剤は、メタクリル基及びメルカプト基のうち少なくともいずれか一方を有する点にある。【００１８】
つまり、この構成によれば、これらの官能基は、特にゴムと強固に結合することができるため、希土類磁石とゴムの層との結合力をより強くすることができる。【００１９】
本発明に係る耐食性希土類磁石の第４特徴構成は、前記希土類磁石は、イミダゾール基とアルコキシシリル基とを有するシラン化合物が、当該化合物及び前記シランカップリング剤のうち少なくとも一方と結合して形成した膜で被覆してあり、当該膜が前記希土類磁石と結合している点にある。【００２０】
つまり、構成によれば、イミダゾール基とアルコキシシリル基とを有するシラン化合物は、シラノール基の縮重合反応によって、希土類磁石の表面にシロキサンのネットワーク構造を有する緻密な分子膜を形成する。このため、このような分子膜を有する希土類磁石に、耐気体透過性を有するゴムの層を設けることにより、耐食性をより向上させることができる。【００２１】
また、イミダゾール基とアルコキシシリル基とを有するシラン化合物は、希土類磁石とは、アルコキシシリル基の加水分解で生成したシラノール基が希土類磁石の表面に水素結合するか、もしくはイミダゾール基の窒素が、希土類磁石の活性相を形成する合金に配位し、共有結合して錯体を形成することにより結合する。このため、イミダゾール基とアルコキシシリル基とを有するシラン化合物によって形成された膜は、希土類磁石から剥がれ難くすることができる。【００２２】
さらには、イミダゾール基は、自らが希土類磁石と結合する他、シロキサンのネットワーク構造を形成する際の触媒としても作用することができるため、シランカップリング剤の加水分解性シリル基に対しても、加水分解を促進し、シランカップリング同士、またはイミダゾール基とアルコキシシリル基とを有するシラン化合物とにより、シロキサンのネットワークを形成させる。このため、希土類磁石とゴムの層の結合力はさらに強くなる。【００２３】
本発明に係る耐食性希土類磁石の第５特徴構成は、前記希土類磁石は、磁性イオン液体の膜、または極性基を有し、当該極性基がカップリング剤を介して前記希土類磁石と結合している油の膜で被覆してある点にある。【００２４】
つまり、この構成によれば、磁性イオン液体は、吸湿性がなく、各種ガスも溶解することがないため、水蒸気や水素ガスのような分子の小さいガスが透過することもない。また、磁性イオン液体は、強酸性、強アルカリ性以外の液体に対して反応しないため腐食され難く、高温時でも蒸気圧がほとんどないため蒸発し難く、耐熱性も３００℃に近い。このため、磁性イオン液体は、幅広い環境下で使用することができる。さらに、磁性イオン液体は常磁性体であるため、磁性イオン液体の膜は、希土類磁石に磁気吸着させることができ、希土類磁石から剥離し難くすることができる。したがって、磁性イオン液体で被覆した希土類磁石に耐気体透過性を有するゴムの層を設けることにより、希土類磁石を外界から遮断して、耐食性をより向上させることができる。【００２５】
磁性イオン液体としては、陽イオンとして１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、１−オクチル−３−メチルイミダゾリウム、１−オクチル−３−メチルイミダゾリウムを有し、陰イオンとして[FeCl4]-を有する塩化鉄（ＩＩＩ）酸１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、塩化鉄（ＩＩＩ）酸１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、塩化鉄（ＩＩＩ）酸１−オクチル−３−メチルイミダゾリウム、塩化鉄（ＩＩＩ）酸１−デシル−３−メチルイミダゾリウム等が好ましい。【００２６】
また、希土類磁石が、油の膜で被覆したものである場合には、希土類磁石の表面全体を油の膜によって被覆しているため、水蒸気や各種ガスが透過することを防止することができる。また、油の極性基が、希土類磁石とカップリング剤を介して結合することができるため、油と希土類磁石との結合力が強くなり、油の膜が希土類磁石から剥がれ難くすることができる。したがって、油の膜で被覆した希土類磁石に耐気体透過性を有するゴムの層を設けることにより、希土類磁石を外界から遮断して、耐食性をより向上させることができる。【００２７】
本発明に係る磁石の固定構造の特徴構成は、前記耐食性希土類磁石を、磁石を支持する支持部材に、接着剤を介して接着した点にある。【００２８】
つまり、この構成によれば、使用環境の温度が変化して希土類磁石が大きく体積変化する場合であっても、ゴムの弾性変形によって、その体積変化に追随することができる。したがって、希土類磁石の体積変化が妨げられることによって発生する不具合を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明に係る耐食性希土類磁石は、図１に示すように、希土類磁石を、耐気体透過性を有するゴムの層で被覆したものである。これにより、希土類磁石を外界から遮断することができ、水蒸気や酸素等により希土類磁石が腐食されるのを防止することができる。【００３０】
希土類磁石を被覆するゴムの層は弾性を有するため、耐食性希土類磁石に外部から機械的応力が加えられた場合には、ゴムが弾性変形して応力を緩和させることができる。このため、希土類磁石の耐衝撃性を高めることができる。【００３１】
本発明に係る耐食性希土類磁石のゴムの層を構成するゴムは、耐気体透過性を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、ブチルゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、ニトリルゴム等から選択される少なくとも一種のゴムが好ましく適用できる。中でも、ブチルゴムは、特に好ましく、２５℃における水素ガスの透過性が、天然ゴムを１００とした場合に約１０である。このため、水素ガスや酸素ガス、水蒸気等を透過し難く、これらが希土類磁石に接触することによって起こる腐食や膨張破壊を防止することができる。また、ブチルゴムは、耐熱限界温度が１４０℃であり、高温で熱劣化し難いため、耐熱性にも優れている。【００３２】
ゴムの層の厚みは、特に限定されず、任意に設定可能であるが、落下した際の損傷を防ぐ観点からは、１０μｍ以上あることが好ましい。一方で、ゴムの層が厚くなり過ぎると希土類磁石の表面からの漏れ磁束量が減少する傾向があり、薄くなる過ぎると希土類磁石の表面を外界から遮断することが困難になるため、数十μｍ〜数百μｍ程度がより好ましい。【００３３】
本発明に係る耐食性希土類磁石のゴムの層は、希土類磁石とシランカップリング剤を介して結合していることが好ましい。これにより、希土類磁石とゴムの層との結合強度を高めることができ、希土類磁石からゴムの層が剥がれ難くすることができる。さらには、ゴムのネットワーク構造に基づく共有結合力に希土類磁石とゴムの層との結合力が加わることによって、希土類磁石の物理的欠陥層も脱落し難くなるため、ゴムの層を被覆させる際の物理的欠陥層を脱落させる研磨処理等を省略することができる。【００３４】
本発明において使用するシランカップリング剤は、使用するゴムの種類等に応じて選択でき、特に限定されるものではないが、例えば、ゴムと結合可能な官能基として、ビニル基、エポキシ基、メタクリル基、アミノ基、メルカプト基等を有するものが適用できる。中でも、メタクリル基及びメルカプト基のうち少なくともいずれか一方を有することが好ましい。これらの官能基は、特にゴムと強固に結合することができるため、希土類磁石とゴムの層との結合力をより強くすることができる。また、シランカップリング剤は、加水分解性シリル基を有するものが適用でき、加水分解性基としては、例えば、クロル基、アルコキシ基、アセトキシ基、イソプロペノキシ基等が例示される。これらの加水分解性シリル基は加水分解によって、シラノール基を生成し、希土類磁石と結合することができるようになる。【００３５】
このような、例えば、メルカプト基とアルコキシシリル基を有するシランカップリング剤は、希土類磁石にブチルゴムの層を形成させる場合には、メルカプト基がブチルゴムの不飽和結合部やブチルゴムに存在する硫黄等の加硫剤のラジカルと反応することで、ブチルゴムと結合する。一方、アルコキシシリル基は、加水分解によって生成したシラノール基が希土類磁石の表面と水素結合すると共に、シラノール基同士がシロキサンのネットワーク構造を形成する。シランカップリング剤は、このようにして、希土類磁石とゴムの層とを結合させることができる。【００３６】
本発明に係る耐食性希土類磁石は、靭性を有しない希土類磁石に対して好ましく適用でき、その種類は限定されないが、希土類元素としてネオジウムを含む希土類磁石に対して適用することが好ましい。希土類元素としてネオジウムを含む希土類磁石は、希土類磁石の中でも特に腐食され易く、このような希土類磁石に対しても腐食されるのを防止することができる。【００３７】
このような耐食性希土類磁石の製造方法は、例えば、以下の方法により作製することができる。まず、カーボンブラック等の補強剤、オイルによる軟化剤、その他加工助剤や増量剤をゴム生地に加えて混練する。その後、押し出し成形し、加硫工程において加硫を行う。そして、得られたゴムを切断し、二つの容器に分けた溶剤に、ゴムの固形分がそれぞれ約１５mass％と約２０mass％となるように加えて混合し、粘度がそれぞれ約１５０センチポイズと約２５０センチポイズとなる二種類の溶液を調製する。この際、溶液に微量の消泡剤を添加するとよい。さらに、それぞれの溶液にシランカップリング剤を２ｗｔ％の割合となるように添加し、真空脱泡しながら混合する。【００３８】
このようにして得られた二種類の溶液のうち、まず、粘度が約２５０センチポイズの溶液に希土類磁石を浸漬して、溶液が入った容器全体を真空脱泡し、１分後に引き上げ、１５０℃で１０分間放置して、希土類磁石の表面に付着した溶液を半乾燥させる。続いて、粘度が約１５０センチポイズの溶液に希土類磁石を同様に浸漬し、１分後に磁石を引き上げ、１６０℃で３０分間放置し、乾燥させると共に、シランカップリング剤を反応させる。このような方法により、図１に示すように、希土類磁石に、例えば、２００μｍ程度の厚みのゴムの層を形成させることができる。
なお、上記のゴムを作製する方法において使用する補強剤、軟化剤等の加工助剤や加硫剤等は、特に限定されるものではなく、従来公知のものを任意に選択して使用することができる。【００３９】
本発明に係る耐食性希土類磁石の製造方法において、ゴムを溶解させる溶剤は、特に限定されないが、ゴムが有する溶解度パラメータ（以下、「ＳＰ値」と称する）に近いＳＰ値を持つ溶剤で溶解させることが好ましい。例えば、ブチルゴムの場合、ＳＰ値は７．７〜８．１である。このＳＰ値に近い溶剤として、ＳＰ値が７．８の塩化ビニルモノマ、酢酸イソペンチル、２，６−ジメチル−４−ヘプタン、ＳＰ値が７．６のｎ−オクタン、ＳＰ値が７．４のジエチルエーテル、ＳＰ値が７．３のｎ−へキサン等が挙げられる。シランカップリング剤を溶解させることを考慮すると、極性を有する酢酸イソペンチルまたは２，６−ジメチル−４−ヘプタンを溶剤として用いることが特に好ましい。【００４０】
本発明に係る耐食性希土類磁石に使用する希土類磁石は、従来公知の方法、例えば、インゴット作製した後、水素を吸着させて数ミクロンオーダの粒子に粉砕し、磁界を印加させながら成形して焼結させ、さらに時効処理して焼結に伴う歪みを除去することにより製造することができる。【００４１】
本発明において使用する希土類磁石は、イミダゾール基とアルコキシシリル基とを有するシラン化合物が、当該化合物及びシランカップリング剤のうち少なくとも一方と結合して形成した膜で被覆したものであってもよい。すなわち、イミダゾール基とアルコキシシリル基とを有するシラン化合物は、シラノール基の縮重合反応によって、希土類磁石の表面にシロキサンのネットワーク構造を有する緻密な分子膜を形成する。このため、このような分子膜を有する希土類磁石に、耐気体透過性を有するゴムの層を設けることにより、耐食性をより向上させることができる。【００４２】
また、イミダゾール基とアルコキシシリル基とを有するシラン化合物は、希土類磁石とは、アルコキシシリル基の加水分解で生成したシラノール基が希土類磁石の表面に水素結合するか、もしくはイミダゾール基の窒素が、希土類磁石の活性相を形成する合金に配位し、共有結合して錯体を形成することにより結合する。このため、イミダゾール基とアルコキシシリル基とを有するシラン化合物によって形成された膜は、希土類磁石から剥がれ難くすることができる。【００４３】
さらには、イミダゾール基は、自らが希土類磁石と結合する他、シロキサンのネットワーク構造を形成する際の触媒としても作用することができるため、シランカップリング剤の加水分解性シリル基に対しても、加水分解を促進し、シランカップリング同士、またはイミダゾール基とアルコキシシリル基とを有するシラン化合物とにより、シロキサンのネットワークを形成させる。このため、希土類磁石とゴムの層の結合力はさらに強くなる。【００４４】
イミダゾール基とアルコキシシリル基とを有するシラン化合物としては、特に限定はされないが、例えば、下記式（Ｉ）及び（ＩＩ）に示すようなシラン化合物を適用することができる。なお、下記式（Ｉ）及び（ＩＩ）では、メトキシシリル基を例として示したが、メトキシシリル基に限定されるものではなく、エトキシシリル基、プロポキシシリル基、ブトキシシリル基等、様々なアルコキシシリル基を有するものが適用される。
【化１】
2007077602.tif 000003
【化２】
2007077602.tif 000004
【００４５】
このような耐食性希土類磁石は、例えば、以下の方法により作製することができる。分子膜は、水蒸気や各種ガスが浸透しない程度の膜厚であればよく、数十〜１００ｎｍ程度の膜を形成するだけでよい。このため、イミダゾール基とアルコキシシリル基とを有するシラン化合物を０．５ｗｔ％程度、シランカップリング剤を２ｗｔ％程度の濃度になるように溶剤に混合した溶液に希土類磁石を３０分間程度浸漬し、前記シラン化合物とシランカップリング剤とを磁石表面に吸着させる。この後、希土類磁石を引き上げ、溶剤の沸点以上の温度で３０分間程度放置して、溶剤を蒸発させ、前記シラン化合物とシランカップリング剤とを希土類磁石の表面で化学結合させると共に、シロキサンのネットワーク構造を形成させる。その後、希土類磁石を、２〜３ｍｍＨｇの雰囲気下で１時間程度放置し、シロキサンのネットワーク構造内の溶剤を除去する。そして、希土類磁石に分子膜を形成した後、溶液にシランカップリング剤を加えないことの他は、上記の方法と同様の手順によりゴムの層を形成させる。このようにして、希土類磁石を分子膜とゴムの層とで被覆することができる。【００４６】
本発明に係る耐食性希土類磁石の製造方法において、前記シラン化合物及びシランカップリング剤を溶解させる溶剤は、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、エーテル、ジクロルメタン、アルコール等、任意に選択可能であるが、耐食性の観点からは、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、エーテル、ジクロルメタン等、吸湿性がないものが好ましい。なお、例えば、溶剤としてトルエンを使用する場合には、１３０℃で３０分間程度処理すれば、トルエンを蒸発させると共に、シラノール基の縮重合反応を進行させることができる。【００４７】
同様に耐食性の観点から、前記シラン化合物は、水酸基を有しない上記式（Ｉ）のシラン化合物の方が吸湿性を有しないため好ましい。さらに、分子膜を作製した後においては、溶媒はシロキサンのネットワーク構造内に残存しない方が好ましく、上記のような低圧処理等により完全に除去することが好ましい。【００４８】
また、本発明において使用する希土類磁石は、磁性イオン液体の膜で被覆したものであってもよい。磁性イオン液体は、吸湿性がなく、各種ガスも溶解することがないため、水蒸気や水素ガスのような分子の小さいガスが透過することもない。また、磁性イオン液体は、強酸性、強アルカリ性以外の液体に対して反応しないため腐食され難く、高温時でも蒸気圧がほとんどないため蒸発し難く、耐熱性も３００℃に近い。このため、磁性イオン液体は、幅広い環境下で使用することができる。さらに、磁性イオン液体は常磁性体であるため、磁性イオン液体の膜は、希土類磁石に磁気吸着させることができ、希土類磁石から剥離し難くすることができる。したがって、図２に示すように、磁性イオン液体で被覆した希土類磁石に耐気体透過性を有するゴムの層を設けることにより、希土類磁石を外界から遮断して、耐食性をより向上させることができる。【００４９】
このような磁性イオン液体は、特に限定はされないが、[FeXMYNZCl4]n-（但し、Ｍ，Ｎはそれぞれ遷移金属原子であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，ｎはｘ，ｙ，ｚにより定まる数値である。）で表される陰イオンから選ばれる少なくとも１種の陰イオンを備えるものを使用することができる。具体的には、陰イオンとして、ｘ＝１，ｙ＝ｚ＝０，ｎ＝１である[FeCl4]-を有し、陽イオンとして１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、１−オクチル−３−メチルイミダゾリウム、１−デシル−３−メチルイミダゾリウムを有する塩化鉄（ＩＩＩ）酸１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、塩化鉄（ＩＩＩ）酸１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、塩化鉄（ＩＩＩ）酸１−オクチル−３−メチルイミダゾリウム、塩化鉄（ＩＩＩ）酸１−デシル−３−メチルイミダゾリウムが例示される。なお、１位のアルキル基は、特に限定されないが、炭素数が多い方が、疎水性度が高まるため好ましく、１位のアルキル基は、炭素数が６〜２０であることが好ましい。【００５０】
磁性イオン液体の膜の厚みは、特に制限はないが、ミクロンオーダであることが好ましい。すなわち、厚みがミクロンオーダの膜であれば、磁性イオン液体にかかる重力よりも希土類磁石の磁性イオン液体に対する磁気吸着力がより大きくなるため、磁性イオン液体の膜が希土類磁石からさらに剥がれ難くなる。【００５１】
このような耐食性希土類磁石は、例えば、以下の方法により作製することができる。すなわち、まず、希土類磁石を磁性イオン液体に浸漬する。上記の例示した磁性イオン液体の場合、３０℃において１４〜１５ｍＰａ・ｓの粘度を有するが、希土類磁石を浸漬した場合には、液体としての粘度に加えて磁気的な吸引力が加わるため、低粘度の液体でありながら、１０μｍを越える厚みで磁性イオン液体を吸着させることができる。そして、磁性イオン液体が磁気吸着した希土類磁石を、回転装置に固定して回転させ、その遠心力により磁性イオン液体の一部を飛散させて、例えば５μｍ程度の厚みの膜とする。この場合、磁性イオン液体の厚みは、磁性イオン液体に働く遠心力と希土類磁石と磁性イオン液体との磁気吸引力の大きさとの関係を考慮することにより設定することができる。そして、希土類磁石に磁性イオン液体を形成した後、上記の方法と同様の手順によりゴムの層を形成させる。このようにして、希土類磁石を磁性イオン液体とゴムの層とで被覆することができる。なお、磁性イオン液体は、シランカップリング剤とは反応しないため、ゴムの層を形成させる際のゴム溶液には、シランカップリング剤は加えない。【００５２】
さらに、本発明において使用する希土類磁石は、極性基を有し、当該極性基がカップリング剤を介して希土類磁石と結合している油の膜で被覆したものであってもよい。希土類磁石の表面全体を油の膜によって被覆しているため、水蒸気や各種ガスが透過することを防止することができる。また、油の極性基が、希土類磁石とカップリング剤を介して結合することができるため、油と希土類磁石との結合力が強くなり、油の膜が希土類磁石から剥がれ難くすることができる。したがって、油の膜で被覆した希土類磁石に耐気体透過性を有するゴムの層を設けることにより、希土類磁石を外界から遮断して、耐食性をより向上させることができる。しかも、油の極性基は、ゴムの層とカップリング剤を介して結合することができるため、油の膜とゴムの層との結合も強固なものとなる。【００５３】
極性基を有する油は、表１に示す特性を有するものが好ましく、例えば、ポリオールエステル等を適用することができる。
極性基としては、上記ポリオールエステルが有する水酸基、エステル基の他、アミド基、カルボニル基、シアノ基、ウレタン基等が例示され、特に限定されない。【００５４】
【表１】
2007077602.tif 000005
【００５５】
ポリオールエステルは、ネオペンチル構造をもつ多価アルコールと脂肪酸とが結合するエステル化反応によって生成される。ポリオールエステルの耐加水分解性は、脂肪酸の種類によって決まり、特に限定はされないが、例えば、脂肪酸として、吉草酸、イソ吉草酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、イソオクタン酸、２−エチルへキシル酸、ペラルゴン酸、イソノナン酸、デカン酸等が適用することができる。中でも、２−エチルヘキシル酸が耐加水分解性に優れているため、特に好ましい。一方、ポリオールエステルの粘度は、多価アルコールの種類によって決まり、特に限定はされないが、粘性が低くなる多価アルコールとして、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ネオペンチルグリコール等が例示できる。このような多価アルコールを用いれば、常温におけるポリオールエステルの粘度を、４０〜５０ｃＳｔにすることができる。このため、ディッピング法によって、希土類磁石をミクロンオーダの膜で被覆することができる。【００５６】
上記の油と希土類磁石を結合させるカップリング剤としては、チタン系、アルミニウム系、シラン系等のカップリング剤を使用することができるが、特に、沸点が高く、疎水性であるものが好ましく、このようなカップリング剤として、例えば、上記式（Ｉ）及び（ＩＩ）のシラン化合物を適用することができる。このシラン化合物は、上記の通り、希土類磁石と結合すると共に、膜を形成する油とは、油の極性基とシラノール基との相互作用により結合する。【００５７】
ポリオールエステルと前記シラン化合物を用いた耐食性希土類磁石は、例えば、以下の方法により作製することができる。すなわち、まず、前記シラン化合物を０．５ｗｔ％程度、シランカップリング剤を２ｗｔ％程度の濃度になるように溶剤に混合した溶液に希土類磁石を３０分間程度浸漬し、前記シラン化合物とシランカップリング剤とを磁石表面に吸着させる。続いて、この希土類磁石を、８０〜１００℃に昇温したポリオールエステルに１時間程度浸漬し、この後、溶媒を蒸発させると共に、ポリオールエステルと前記シラン化合物とを化学反応させて、希土類磁石の表面に前記シラン化合物を介してポリオールエステルを結合させる。その後、希土類磁石を、２〜３ｍｍＨｇの雰囲気下で１時間程度放置し、溶剤を除去する。このようにして、希土類磁石に厚みが１０μｍ程度の油の膜を形成することができる。そして、希土類磁石に油の膜を形成した後、上記の方法と同様の手順により、シランカップリング剤を介してゴムの層を形成させる。このようにして、希土類磁石を油の膜とゴムの層とで被覆することができる。【００５８】
前記分子膜を作製する場合と同様に、前記シラン化合物を溶解させる溶剤は、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、エーテル、ジクロルメタン等、吸湿性がないものが好ましく、前記シラン化合物は、上記式（Ｉ）のような吸湿性を有しないものが好ましい。また、溶媒は、油の膜内に残存しないように、可能な限り除去することが好ましい。【００５９】
また、油の膜を形成させた後、ゴムの層を形成させる際のゴムの溶液には、前記シラン化合物を混合させることができる。これにより、油の膜とゴムの層との間にもシロキサンのネットワーク構造による分子膜を作製することができるため、耐食性をさらに向上させることができる。この場合、前記シラン化合物はゴムの溶液に０．５ｗｔ％程度混合すればよい。【００６０】
（実施例）
以下、希土類磁石として、希土類元素にネオジウムを含む所謂ネオジウム磁石を用いた実施例について説明する。【００６１】
（実施例１）
ゴムとしてブチルゴムを用い、上記の方法により、図１に示すように、ネオジウム磁石を約２００μｍの厚みのブチルゴムの層で被覆した耐食性希土類磁石を作製し、表２に示す試験を行った。【００６２】
（実施例２）
上記式（Ｉ）に示したシラン化合物を用い、上記の方法により、ネオジウム磁石を約１００ｎｍの厚みの分子膜で被覆した後、さらに実施例１と同様にブチルゴムの層で被覆した耐食性希土類磁石を作製し、表２に示す試験を行った。【００６３】
（実施例３）
磁性イオン液体として、塩化鉄（ＩＩＩ）酸１−オクチル−３−メチルイミダゾリウムを用い、上記方法により、ネオジウム磁石を約５μｍの厚みの磁性イオン液体の膜で被覆した後、さらに実施例１と同様にブチルゴムの層で被覆した図２に示すような耐食性希土類磁石を作製し、表２に示す試験を行った。【００６４】
（実施例４）
極性基を有する油としてポリオールエステルを用い、カップリング剤として、上記式（Ｉ）に示したイミダゾールシラン化合物を用いて、上記方法により、ネオジウム磁石を約１０μｍの厚みの油の膜で被覆した後、さらに実施例１と同様にブチルゴムの層で被覆した耐食性希土類磁石を作製し、表２に示す試験を行った。【００６５】
（実施例５）
極性基を有する油としてポリオールエステルを用い、カップリング剤として、上記式（Ｉ）に示したイミダゾールシラン化合物を用いて、上記方法により、ネオジウム磁石を約１０μｍの厚みの油の膜で被覆した後、さらに実施例２と同様に分子膜とブチルゴムの層とで被覆した耐食性希土類磁石を作製し、表２に示す試験を行った。【００６６】
表面強度の試験は、希土類磁石の取り扱い易さを示す指標になるものである。落下衝撃試験後の評価は、目視確認の他、表２に示す過飽和水蒸気試験１により、落下衝撃の損傷度合いを調べる。【００６７】
緻密性の試験は、希土類磁石を使用する環境下での遮断性能を示す指標になるものである。温湿度サイクル試験では、結露状態で希土類磁石を使用する場合を想定し、希土類磁石を、湿度８５％Ｒ．Ｈ．の条件下で、２５℃から８５℃へ０．２５時間で昇温し、８５℃で６時間保持した後、−３０℃まで０．５時間で冷却して、−３０℃で３時間保持し、さらに２５℃まで０．２５時間で昇温して、２５℃で２時間保持するという温湿度サイクルの環境下に曝した時の遮断性能を評価するものである。沸騰試験では、希土類磁石が自動車のラジエータの冷却水中に浸漬されているような場合を想定し、水蒸気の透過性を評価するものである。また、過飽和水蒸気試験では、高圧水蒸気の透過性を評価するものであり、水素ガス透過試験では、燃料電池に用いられるモータを想定し、高圧の水素ガスの耐透過性を評価するものである。なお、水素ガスは最も小さい分子であるため、被膜の耐透過性能は水素ガスの透過性を調べることで足りる。【００６８】
反応性は、希土類磁石が反応して表面が破壊されるか否かを調べるものである。塩水浸漬試験では、塩水に対する耐腐食性を評価するものである。加圧酸素ＬＬＣ溶液浸漬試験では、希土類磁石が自動車のラジエータの冷却水中に浸漬されて使用され、冷却水中の不凍液（ＬＬＣ溶液）が酸化されている場合を想定し、ＬＬＣ溶液に２気圧の酸素ガスを強制的に送り込み、１００℃以上で一定時間処理することにより、強制的に酸化させたＬＬＣ溶液に対する反応性を評価するものである。イオン性液体浸漬試験は、希土類磁石が自動車のラジエータの冷却水中に浸漬されて使用され、ラジエータ自体が腐食されてＬＬＣ溶液中に金属イオンや酸性イオンが混入している場合を想定し、金属イオンとしてＣｕ２＋イオンを用い、酸性イオンとしてＣｌ−イオンとＳＯ４２−イオンとを用いて、それぞれのイオンを所定濃度で溶解させた水溶液に対する反応性の評価をするものである。【００６９】
【表２】
2007077602.tif 000006
【００７０】
その結果、表３に示す通りであった。
落下衝撃試験では、全ての実施例について損傷が見られなかった。希土類磁石を厚み２００μｍのブチルゴムの層で被覆することにより、機械的強度が向上することが分かった。
煮沸試験２、過飽和水蒸気試験２、水素ガス透過性試験２、加圧酸素LLC溶液浸漬試験２、イオン性液体浸漬試験２では、実施例１の磁石の表面に変化が見られた。実施例２では、煮沸試験２、過飽和水蒸気試験２において、わずかに磁石表面に変化が見られ、水素ガス透過性試験２、加圧酸素LLC溶液浸漬試験２、イオン性液体浸漬試験２では磁石表面に変化が見られた。また、実施例４では、加圧酸素LLC溶液浸漬試験２において、わずかに磁石表面に変化が見られ、イオン性液体浸漬試験２において、ごくわずかに磁石表面に変化が見られた。その他の試験については、いずれの実施例の耐食性希土類磁石も特に変化はなかった。【００７１】
【表３】
2007077602.tif 000007
【００７２】
このように、本発明に係る弾性を有する希土類磁石は、いずれの場合も従来の希土類磁石に比べて、耐食性及び耐衝撃性が向上していることが分かった。そして、本発明に係る耐食性希土類磁石のうち、いずれの耐食性希土類磁石を使用するかは、用途に応じて適宜選択することができる。例えば、耐水素ガス透過性や酸性溶液、イオン性液体に対する高い耐食性が求められない環境下で使用する場合には、実施例１を用いることができる。【００７３】
本発明に係る耐食性希土類磁石は、磁石を支持する支持部材に接着剤を介して固定する磁石の固定構造に適用することができる。すなわち、一般に、希土類磁石は、磁化容易軸方向とこれに垂直な方向とで線膨張率が異なる。例えば、ネオジウム・鉄・ボロン磁石では、磁化容易軸方向の線膨張率は５．２×１０−６/℃であり、これに垂直な方向の線膨張率は−０．８×１０−６/℃である。このように、磁化容易軸方向とこれに垂直な方向では、熱膨張が異なっており、このような磁石では、温度上昇によって磁化容易軸方向は膨張するのに対し、これに垂直方向では縮小する。このため、希土類磁石を支持部材に接着剤によって固定した後、永久磁石が熱膨張や熱収縮すると、希土類磁石は接着剤によりその動きが抑制され、応力が発生して不具合が生じる虞があった。そこで、本発明に係る耐食性希土類磁石を磁石の固定構造に適用すれば、使用環境の温度が変化して希土類磁石が大きく体積変化する場合であっても、ゴムの弾性変形によって、その体積変化に追随することができる。したがって、希土類磁石の体積変化が妨げられることにより、不具合が発生することを防止することができる。【００７４】
以下、本発明に係る耐食性希土類磁石を適用した磁石の固定構造の一実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、図３に示すような直流モータ（以下、「モータ」と称する）１に適用した場合を例として説明する。【００７５】
モータ１は、支持部材としてのハウジング２と、ハウジング２に取り付けられた本発明の耐食性希土類磁石３と、ハウジング２の内部に挿入されたロータ４とを備えて構成され、ロータ４には、ロータ４が回転する際の回転軸となるシャフト５と、電流を流してロータ４を磁化させるためのコイル６とが設けられている。ハウジング２はヨークを兼ねるものであり、ハウジング２と耐食性希土類磁石３とは接着剤によって接着されている。なお、耐食性希土類磁石３はブチルゴムの層７によって希土類磁石８を被覆したものであり、ブチルゴムの層７は希土類磁石８とシランカップリング剤を介して結合している。【００７６】
耐食性希土類磁石３の厚みは、ハウジング２と耐食性希土類磁石３との周方向の加工精度に準じて設定される。例えば、その加工精度が±５０μｍであれば、両者の最大公差は１００μｍになる。この１００μｍの最大公差を、ゴムの反発力を有する状態、すなわちゴムを弾性変形させたままで耐食性希土類磁石３をハウジング２に固定するためには、ゴムの層の厚みは少なくとも２００μｍ程度とすればよい。【００７７】
ここで、モータ１の組立工程の一例を示すと、まず、ハウジング２に耐食性希土類磁石３を挿入し、接着剤により接着して、耐食性希土類磁石３をハウジング２に固定する。そして、ハウジング２と耐食性希土類磁石３を備えるハウジング部材に、ロータ４とシャフト５とコイル６とを備え、サブアセンブリされたロータ部材と、サブアセンブリされたエンドベルキャップ部材（図示せず）とを挿入して、ハウジング部材に固定する。なお、モータ１のその他の構成は、従来公知のものと同様である。【００７８】
以上の通り、本発明に係る耐食性希土類磁石３をモータ１に適用することにより、例えば、モータ１を自動車等に使用して幅広い温度変化があったとしても、ブチルゴムの層７は形状変化自在であるため、希土類磁石８の体積変化に追随することができ、モータ１に不具合が発生することはない。また、ブチルゴムの層７は希土類磁石８とシランカップリング剤を介して強固に結合しているため、モータ１が稼動しても、遠心力によってブチルゴムの層７が希土類磁石８が引き剥がされることはない。【００７９】
また、本発明に係る耐食性希土類磁石３は、モータ１の用途や使用環境に応じて、ゴムの層のゴムの種類、厚み等、任意に設定可能であり、ゴムの層に加えて、上記の分子膜、磁性イオン液体の膜、油の膜等を形成させることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明に係る耐食性希土類磁石は、優れた耐食性と耐衝撃性を有するため、従来の希土類磁石が用いられる用途はもちろんのこと、これまで希土類磁石が適用できなかった用途等、様々な用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係る耐食性希土類磁石の断面の模式図
【図２】本発明に係る耐食性希土類磁石の断面の模式図
【図３】本実施形態に係るモータの構成を示す断面図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年8月15日(2006.8.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理的欠陥層を有する焼結希土類磁石を、耐気体透過性を有するゴムを含有する溶液に浸漬して真空脱泡することにより、少なくとも前記物理的欠陥層を前記ゴムの層で被覆させた耐食性希土類磁石。
【請求項２】
前記ゴムの層は、前記焼結希土類磁石とシランカップリング剤を介して結合している請求項１に記載の耐食性希土類磁石。
【請求項３】
前記シランカップリング剤は、メタクリル基及びメルカプト基のうち少なくともいずれか一方を有する請求項２に記載の耐食性希土類磁石。
【請求項４】
前記焼結希土類磁石は、イミダゾール基とアルコキシシリル基とを有するシラン化合物が、当該化合物及び前記シランカップリング剤のうち少なくとも一方と結合して形成した膜で被覆してあり、当該膜が前記焼結希土類磁石と結合している請求項２に記載の耐食性希土類磁石。
【請求項５】
前記焼結希土類磁石は、磁性イオン液体の膜、または極性基を有し、当該極性基がカップリング剤を介して前記焼結希土類磁石と結合している油の膜で被覆してある請求項１に記載の耐食性希土類磁石。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の耐食性希土類磁石を、磁石を支持する支持部材に、接着剤を介して接着してある磁石の固定構造。
【国際調査報告】
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