(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルキル基をベンゼン環に置換基として有する芳香族カルボン酸とアミノアルコールを構成成分とする被膜を磁石単位表面積あたり０．７ｇ／ｍ２〜３ｇ／ｍ２付着させることで得られる耐食性被膜を表面に有することを特徴とする希土類系永久磁石。
【請求項２】
前記芳香族カルボン酸がカルボニル基に対してアルキル基をパラ位に有するものであることを特徴とする請求項１記載の希土類系永久磁石。
【請求項３】
前記アルキル基の炭素数が１〜６であることを特徴とする請求項１または２記載の希土類系永久磁石。
【請求項４】
前記芳香族カルボン酸がｐ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の希土類系永久磁石。
【請求項５】
前記希土類系永久磁石がＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の希土類系永久磁石。
【請求項６】
前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石がＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石であることを特徴とする請求項５記載の希土類系永久磁石。
【請求項７】
アルキル基をベンゼン環に置換基として有する芳香族カルボン酸および／またはその塩とアミノアルコールを含有する処理液を調製した後、この処理液を磁石表面に塗布して乾燥させることで得られる被膜を磁石単位表面積あたり０．７ｇ／ｍ２〜３ｇ／ｍ２付着させる工程からなることを特徴とする耐食性被膜を表面に有する希土類系永久磁石の製造方法。
【請求項８】
前記処理液のｐＨが９〜１４であることを特徴とする請求項７記載の製造方法。
【請求項９】
前記処理液がさらにホウ酸を含有することを特徴とする請求項７または８記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜でも優れた耐食性を発揮し、環境や人体に対する影響が少ない被膜を表面に有する希土類系永久磁石、および優れたコストメリットのもとに高い寸法精度で成膜することができるその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石に代表されるＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石やＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系永久磁石に代表されるＲ−Ｆｅ−Ｎ系永久磁石などの希土類系永久磁石は、資源的に豊富で安価な材料が用いられ、かつ、高い磁気特性を有していることから、特にＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石は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反応性の高い希土類金属：Ｒを含むため、大気中で酸化腐食されやすく、何の表面処理をも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存在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、磁石特性の劣化やばらつきを招く。さらに、錆が発生した磁石を磁気回路などの装置に組み込んだ場合、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、希土類系永久磁石表面に各種の耐食性被膜を形成する方法、例えば、樹脂塗装で樹脂被膜を形成する方法、湿式めっきや気相めっきで金属めっき被膜を形成する方法、リン酸塩被膜やクロム酸塩被膜などの化成被膜を形成する方法などが提案され、既に実用に供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、希土類系永久磁石が使用される電子業界や家電業界では、部品の小型化やコストダウンが進んでいる。従って磁石自体もこれに対応した小型化やコストダウンが要求されている。この要求を満たすためには、磁石の表面処理方法は、薄膜でも優れた耐食性を発揮する被膜を高い寸法精度で成膜できるものであること、それにより磁石の有効体積向上を図ることができるものであること、さらに低コストなものであることが必要である。また、今日、環境や人体に対する配慮が不可欠であり、この観点からは、処理液や被膜自体の環境や人体に対する影響を考慮することが必要である。
しかしながら、前述の既に提案されているような方法では以上のような時代の流れに対応することは困難であると言わざるを得ない。樹脂被膜を形成する方法や金属めっき被膜を形成する方法には、高い寸法精度での薄膜形成を行うことが容易ではなく、また、複雑な工程を要するためにコストが高いといった問題がある。さらに、湿式めっきで金属めっき被膜を形成する方法には、めっき液が磁石腐食の原因となるといった問題があり、気相めっきで金属めっき被膜を形成する方法には、磁石の形状が複雑な場合などではその表面への金属めっき被膜の付き廻り性が悪くなるといった問題がある。リン酸塩被膜やクロム酸塩被膜などの化成被膜を形成する方法では、薄膜で優れた耐食性を発揮させることが困難である。さらに、クロム酸塩被膜は被膜自体の環境や人体に対する影響が懸念される。
そこで本発明は、薄膜でも優れた耐食性を発揮し、環境や人体に対する影響が少ない被膜を表面に有する希土類系永久磁石、および優れたコストメリットのもとに高い寸法精度で成膜することができるその製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記の点に鑑みて種々の検討を行った結果、アルキル基をベンゼン環に置換基として有する芳香族カルボン酸とアミノアルコールを含有する処理液を希土類系永久磁石表面に塗布して乾燥させることで、薄膜でも優れた耐食性を発揮する被膜を高い寸法精度で成膜することができることを知見した。
【０００５】
本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、本発明の希土類系永久磁石は、請求項１記載の通り、アルキル基をベンゼン環に置換基として有する芳香族カルボン酸とアミノアルコールを構成成分とする被膜を磁石単位表面積あたり０．７ｇ／ｍ２〜３ｇ／ｍ２付着させることで得られる耐食性被膜を表面に有することを特徴とする。
また、請求項２記載の希土類系永久磁石は、請求項１記載の希土類系永久磁石において、前記芳香族カルボン酸がカルボニル基に対してアルキル基をパラ位に有するものであることを特徴とする。
また、請求項３記載の希土類系永久磁石は、請求項１または２記載の希土類系永久磁石において、前記アルキル基の炭素数が１〜６であることを特徴とする。
また、請求項４記載の希土類系永久磁石は、請求項１乃至３のいずれかに記載の希土類系永久磁石において、前記芳香族カルボン酸がｐ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸であることを特徴とする。
また、請求項５記載の希土類系永久磁石は、請求項１乃至４のいずれかに記載の希土類系永久磁石において、前記希土類系永久磁石がＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石であることを特徴とする。
また、請求項６記載の希土類系永久磁石は、請求項５記載の希土類系永久磁石において、前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石がＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石であることを特徴とする。
また、本発明の耐食性被膜を表面に有する希土類系永久磁石の製造方法は、請求項７記載の通り、アルキル基をベンゼン環に置換基として有する芳香族カルボン酸および／またはその塩とアミノアルコールを含有する処理液を調製した後、この処理液を磁石表面に塗布して乾燥させることで得られる被膜を磁石単位表面積あたり０．７ｇ／ｍ２〜３ｇ／ｍ２付着させる工程からなることを特徴とする。
また、請求項８記載の製造方法は、請求項７記載の製造方法において、前記処理液のｐＨが９〜１４であることを特徴とする。
また、請求項９記載の製造方法は、請求項７または８記載の製造方法において、前記処理液がさらにホウ酸を含有することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の希土類系永久磁石は、アルキル基をベンゼン環に置換基として有する芳香族カルボン酸とアミノアルコールを構成成分とする被膜を磁石単位表面積あたり０．７ｇ／ｍ２〜３ｇ／ｍ２付着させることで得られる耐食性被膜を表面に有することを特徴とするものである。アルキル基をベンゼン環に置換基として有する芳香族カルボン酸とアミノアルコールがどのような結合形態をとって被膜を構成しているのかは必ずしも明確ではないが、両者を構成成分とする被膜は薄膜でも優れた耐食性を発揮する。
【０００７】
本発明における耐食性被膜は、例えば、アルキル基をベンゼン環に置換基として有する芳香族カルボン酸および／またはその塩とアミノアルコールを含有する処理液を調製した後、この処理液を磁石表面に塗布して乾燥させることで得られる被膜を磁石単位表面積あたり０．７ｇ／ｍ２〜３ｇ／ｍ２付着させる工程により形成される。
【０００８】
耐食性被膜の原料となるアルキル基をベンゼン環に置換基として有する芳香族カルボン酸としては、カルボニル基に対してアルキル基をパラ位に有するものが好適に使用される。置換基としてのアルキル基は形成された被膜表面における撥水性に寄与するようであり、その効果はアルキル基がカルボニル基に対してパラ位に位置する場合においてとりわけ発揮されるようである。アルキル基の炭素数に特段の制限はないが、原料としての調達容易性やアミノアルコールとの反応性を考慮すると、炭素数が１〜６のものが望ましい。このような芳香族カルボン酸の具体例としては、ｐ−メチル安息香酸、ｐ−エチル安息香酸、ｐ−プロピル安息香酸、ｐ−イソプロピル安息香酸、ｐ−ブチル安息香酸、ｐ−ｓｅｃ−ブチル安息香酸、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸、ｐ−ペンチル安息香酸、ｐ−ヘキシル安息香酸などが挙げられる。また、これらの塩としては、ナトリウム塩やカリウム塩などのアルカリ金属塩、カルシウム塩などのアルカリ土類金属塩などが挙げられる。
【０００９】
耐食性被膜の原料となるアミノアルコールとしては、炭素数が２〜６のものが好適に使用される。アミノアルコールはそのアミノ基で磁石表面と結合する一方、その水酸基でアルキル基をベンゼン環に置換基として有する芳香族カルボン酸のカルボニル基とエステル結合し、磁石表面に強固な結合性を有する被膜の形成に寄与するようである。アミノアルコールの具体例としては、２−アミノエタノール、２−アミノプロパノール、２−アミノブタノールなどが挙げられる。
【００１０】
耐食性被膜を形成するための処理液は、アルキル基をベンゼン環に置換基として有する芳香族カルボン酸および／またはその塩とアミノアルコールを水に溶解することにより調製される。処理液中の各原料の濃度は、優れた成膜性を確保するとともに良好な作業性を確保する観点からはいずれも１ｇ／Ｌ〜１００ｇ／Ｌとすることが望ましく、３０ｇ／Ｌ〜９０ｇ／Ｌとすることがより望ましい。処理液のｐＨは処理液による磁石腐食を抑制する観点から９〜１４に調整することが望ましく、１０〜１２に調整することがより望ましい。通常、アルキル基をベンゼン環に置換基として有する芳香族カルボン酸および／またはその塩とアミノアルコールを水に溶解すること自体で処理液のｐＨは９〜１４になるが、必要ならば水酸化ナトリウムなどのアルカリを使用してｐＨを調整してもよい。
【００１１】
処理液にはホウ酸を含有させてもよい。ホウ酸を含有させることにより、処理液中における各原料の混ざり具合がよくなり、より均質な耐食性被膜を形成することが可能となる。処理液中のホウ酸の濃度は１ｇ／Ｌ〜１００ｇ／Ｌとすることが望ましい。
【００１２】
以上のようにして調製された処理液を磁石表面に塗布して乾燥させる。この工程は、例えば、この処理液を磁石表面にスプレー塗装したり、処理液中に磁石を浸漬して浸漬塗装したりした後、８０℃〜１２０℃の温度条件下で１０分間〜１時間加熱することにより行えばよい。
【００１３】
本発明における耐食性被膜は、磁石単位表面積あたりの付着量が０．７ｇ／ｍ２〜３ｇ／ｍ２となるように形成する。望ましくは０．７ｇ／ｍ２〜１．３ｇ／ｍ２となるように形成する。０．７ｇ／ｍ２よりも少ないと耐食性被膜としての性能を十分に発揮できない恐れがある一方、３ｇ／ｍ２よりも多いと磁石表面全体に対する均一付着性の確保が困難になり、被膜表面に形成ムラなどを発生させてしまう恐れがあるからである。
【００１４】
本発明に適用される希土類系永久磁石としては、例えば、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石やＲ−Ｆｅ−Ｎ系永久磁石などの公知の希土類系永久磁石が挙げられる。中でもＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石、とりわけＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石は、前述のように、磁気特性が高く、量産性や経済性に優れている上に、被膜との優れた密着性を有する点において望ましいものである。これらの希土類系永久磁石における希土類元素（Ｒ）は、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｂ、Ｓｍのうち少なくとも１種、あるいはさらに、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙのうち少なくとも１種を含むものが望ましい。
また、通常はＲのうち１種をもって足りるが、実用上は２種以上の混合物（ミッシュメタルやジジムなど）を入手上の便宜などの理由によって使用することもできる。
さらに、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｈｆ、Ｇａのうち少なくとも１種を添加することで、保磁力や減磁曲線の角型性の改善、製造性の改善、低価格化を図ることが可能となる。また、Ｆｅの一部をＣｏで置換することによって、得られる磁石の磁気特性を損なうことなしに温度特性を改善することができる。
なお、本発明に適用される希土類系永久磁石は、焼結磁石であってもボンド磁石であってもよい。
【００１５】
本発明の耐食性被膜の表面に、更に別の被膜を積層形成してもよい。このような構成を採用することによって、耐食性被膜の特性を増強・補完したり、更なる機能性を付与したりすることができる。
【００１６】
【実施例】
本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１７】
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１７Ｎｄ−１Ｐｒ−７５Ｆｅ−７Ｂ組成（ａｔ％）の縦２０ｍｍ×横４０ｍｍ×高さ２ｍｍ寸法の平板状焼結磁石（以下、磁石体試験片と称する）の表面に各種の被膜を以下のようにして形成した。なお、形成された被膜の磁石単位表面積あたりの付着量は、下記式で示される重量法により測定した。
【００１８】
付着量（ｇ／ｍ２）＝（Ａ−Ｂ）／Ｃ
式中：Ａは処理液を塗布して乾燥させた後の磁石体試験片重量（ｇ）
Ｂは処理液を塗布する前の磁石体試験片重量（ｇ）
Ｃは磁石体試験片の表面積（ｍ２）
【００１９】
実施例１：
ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸と２−アミノエタノールを水に溶解し、前者の濃度が６０ｇ／Ｌで後者の濃度が７０ｇ／Ｌの処理液を調製した（ｐＨ１０．５）。得られた処理液中にショットブラストと溶剤脱脂にて表面を清浄化した磁石体試験片を浸漬して浸漬塗装した後、１００℃の温度条件下で５分間熱風乾燥させると、磁石単位表面積あたりの付着量が０．８３ｇ／ｍ２の被膜が磁石体試験片表面に形成された。この被膜を表面に有する磁石体試験片に対し、温度８０℃×相対湿度９０％の高温高湿条件下に５０時間存置するという耐食性加速試験を行い、試験後の磁石体試験片表面積における赤錆発生面積の比率を測定したところ、その比率は１％以下であり（ｎ＝５の平均値）、過酷条件下においても赤錆発生が極めて少なかった。従って、この被膜は要求される耐食性を十分に満足する耐食性被膜であることがわかった。
【００２０】
実施例２〜実施例４、参考例１と参考例２：
ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸と２−アミノエタノールとホウ酸を水に溶解し、各々の濃度が６０ｇ／Ｌ、７０ｇ／Ｌ、７０ｇ／Ｌの処理液を調製した（ｐＨ１０．５）。この処理液は実施例１の処理液よりも処理液中における各原料の混ざり具合が良好であった。得られた処理液中にショットブラストと溶剤脱脂にて表面を清浄化した磁石体試験片を浸漬して浸漬塗装するに際し、種々の引き上げ速度で引き上げた後、表１に示した方法で乾燥させて、表１に示した磁石単位表面積あたりの付着量である被膜を磁石体試験片表面に形成した。この被膜を表面に有する磁石体試験片に対し、実施例１と同じ条件で行った耐食性加速試験の結果を表１に示す（ｎ＝５の平均値）。
【００２１】
【表１】
0003976126.tif 000002
【００２２】
表１から明らかなように、被膜の付着量が多くなるほど磁石体試験片表面積における赤錆発生面積の比率は少なくなり、耐食性被膜としての機能が高まった。
【００２３】
比較例１：
２−アミノエタノールを水に溶解し、その濃度が７０ｇ／Ｌの処理液を調製した（ｐＨ１２）。得られた処理液中にショットブラストと溶剤脱脂にて表面を清浄化した磁石体試験片を浸漬して浸漬塗装した後、１００℃の温度条件下で５分間熱風乾燥させると、磁石単位表面積あたりの付着量が０．０１ｇ／ｍ２の被膜が磁石体試験片表面に形成された。この被膜を表面に有する磁石体試験片に対し、実施例１と同じ条件で耐食性加速試験を行ったところ、赤錆発生面積の比率は６０％であり（ｎ＝５の平均値）、磁石体試験片の大半に赤錆が発生した。
【００２４】
比較例２：
安息香酸と２−アミノエタノールとホウ酸を水に溶解し、各々の濃度が６０ｇ／Ｌ、７０ｇ／Ｌ、７０ｇ／Ｌの処理液を調製した（ｐＨ１０．５）。得られた処理液中にショットブラストと溶剤脱脂にて表面を清浄化した磁石体試験片を浸漬して浸漬塗装した後、１００℃の温度条件下で５分間熱風乾燥させると、磁石単位表面積あたりの付着量が０．８３ｇ／ｍ２の被膜が磁石体試験片表面に形成された。この被膜を表面に有する磁石体試験片に対し、実施例１と同じ条件で耐食性加速試験を行ったところ、赤錆発生面積の比率は５％であり（ｎ＝５の平均値）、原料としてｐ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸を使用した被膜と比較して耐食性が劣っていた。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、薄膜でも優れた耐食性を発揮し、環境や人体に対する影響が少ない被膜を表面に有する希土類系永久磁石、および優れたコストメリットのもとに高い寸法精度で成膜することができるその製造方法が提供される。