(57)【要約】【課題】ネオジム磁石の表面コーティング装置及びコーティング方法を提供すること。【解決手段】本発明に係るネオジム磁石の表面コーティング装置はダブルグロープラズマ表面冶金を基本原理とし、真空室、及び当該真空室内に設けられた平行で互いに絶縁した電源極と陰極、電源極と陰極を囲う断熱柵、真空室上方の陽極、真空室下方のアルゴンガス入口、真空室後方の真空システム、真空室外側の温度計測システムを含む。【選択図】図１
2016148108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネオジム磁石の表面コーティング装置であって、
真空室を有し、前記真空室の内部には、互いに絶縁し、かつ等距離に配置された電源極と陰極が設けられ、
前記電源極と前記陰極の外側には断熱柵が設置され、
前記真空室の内部上方かつ前記断熱柵の外側に陽極が設けられ、
前記陽極と前記陰極はそれぞれパルスバイアス電源の正極と負極に接続され、
前記陽極と前記電源極はそれぞれ直流バイアス電源の正極と負極に接続され、かつ前記陽極は接地されており、
前記真空室の後方には真空システムが設けられ、
前記真空室の底部にはアルゴンガス入口が設けられ、
前記真空室の前方には真空室炉門が設けられ、
前記真空室炉門には観察窓が設置され、
前記真空室の外側で、かつ前記観察窓に対向するように光学温度計が設置されている、
ことを特徴とするネオジム磁石の表面コーティング装置。
【請求項２】
前記電源極と陰極とは平行であり、電源極の表面と対応する陰極の表面との距離は５〜２００ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１に記載のネオジム磁石の表面コーティング装置。
【請求項３】
前記電源極及び陰極は、平板式、縦型、又は筒型である、
ことを特徴とする請求項１に記載のネオジム磁石の表面コーティング装置。
【請求項４】
ネオジム磁石の表面コーティング方法であって、
真空室と、前記真空室内に設置された電源極、陰極、陽極を有し、
前記ネオジム磁石を脱脂し、酸洗後、乾燥機に載置して乾燥させ、
前記電源極はプレコート金属ターゲット材料からなり、前記陰極を前記ネオジム磁石として、前記ネオジム磁石の表面と対応する前記電源極の表面との距離を５〜２００ｍｍに維持し、
前記真空室を３×１０−３−９×１０−１Ｐａまで真空排気し、その後、前記真空室内に１０〜１００Ｐａまでアルゴンガスを注入し、
陰極電源をＯＮにして前記ネオジム磁石のグロープラズマ洗浄を行い、洗浄終了後に前記陰極電圧をＯＦＦにし、
電源極電源をＯＮにして前記電源極の前記ターゲット材料のグロープラズマ洗浄を行い、洗浄終了後に前記電源極電圧をＯＦＦにし、
前記電源極電圧と前記陰極電圧をＯＮにし、前記電源極と前記陰極との電圧差を、前記電源極の電圧が前記陰極の電圧よりも高い状態で０〜５００ｖの差に維持し、
前記ネオジム磁石の表面が所定温度に達した後、前記電源極と前記陰極の電圧増加を停止して温度を安定させ、この状態を一定時間維持して保温し、
前記保温終了後、全ての電源をＯＦＦにしてネオジム磁石を室温まで冷却する、
ことを特徴とするネオジム磁石の表面コーティング方法。
【請求項５】
前記所定温度は、４００〜１０００℃である、
ことを特徴とする請求項４に記載のネオジム磁石の表面コーティング方法。
【請求項６】
前記一定時間は、１〜１００時間である、
ことを特徴とする請求項４に記載のネオジム磁石の表面コーティング方法。
【請求項７】
前記ネオジム磁石の表面にコーティングされる被膜厚は、１〜５０μｍである、
ことを特徴とする請求項４に記載のネオジム磁石の表面コーティング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はネオジム磁石の表面加工技術分野に関し、具体的にはネオジム磁石の表面コーティング装置及び表面コーティング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネオジム磁石は１９８３年に出現した第三世代希土類原料を用いた磁石であり、通常、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ主相及び結晶粒界のＮｄリッチ相からなるが、耐食性に問題があり、磁性構造が温度の影響を受けやすいという課題がある。そのため、真空コーティング法等を用いて、ネオジム磁石の表面に防腐性金属膜層と機能性金属膜層を被膜することが行われている。真空コーティング方法は比較的安全であり、汚染が少なく、磁石の損傷も小さい。
【０００３】
現在、ネオジム磁石の表面コーティング方法として、一般的にマルチアークイオンプレーティング（ｍｕｌｔｉ−ａｒｃ  ｉｏｎ  ｐｌａｔｉｎｇ）、マグネトロンスパッタリング、磁気制御マルチアークイオンプレーティングが採用されているが、上記方法を用いてコーティングを行う際、ターゲット材料が制限される（ターゲット材料は磁気を伝導してはならない）一方で、ターゲット材料の利用率が低く、貴金属のコーティングを要する場合、コストが非常に高くなると言う課題がある。
【０００４】
また、真空蒸着を用いてネオジム磁石の表面に一層の金属膜層を形成することも行われている。蒸着の場合、ターゲット材料の利用率がマルチアークイオンプレーティング、マグネトロンスパッタリング、磁気制御マルチアークイオンプレーティングよりも高いものの、融点が高いターゲット材料に対しては、蒸着時に真空室内温度が高くなりすぎて、ネオジム磁石の磁性組織に変化が生じ、磁化後の性能に影響を及ぼす等の課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２３６０７１号公報
【特許文献２】特開平１０−２８４３１２号公報
【特許文献３】特開平５−２９５５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記した従来技術が有する課題を解決するネオジム磁石の表面コーティング装置及び表面コーティング方法を提供することである。
【０００７】
特に本発明は、従来のネオジム磁石の表面真空コーティングにおいて、ターゲット材料の利用率が低く、真空室内の温度が高くなりすぎるという問題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ネオジム磁石の表面コーティング装置であって、真空室を有し、前記真空室の内部には、互いに絶縁し、かつ等距離に配置された電源極と陰極が設けられ、前記電源極と前記陰極の外側には断熱柵が設置され、前記真空室の内部上方かつ前記断熱柵の外側に陽極が設けられ、前記陽極と前記陰極はそれぞれパルスバイアス電源の正極と負極に接続され、前記陽極と前記電源極はそれぞれ直流バイアス電源の正極と負極に接続され、かつ前記陽極は接地されており、前記真空室の後方には真空システムが設けられ、前記真空室の底部にはアルゴンガス入口が設けられ、前記真空室の前方には真空室炉門が設けられ、前記真空室の外側で、かつ前記観察窓に対向するように光学温度計が設置されている、ことを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記電源極と陰極とは平行であり、電源極の表面と対応する陰極の表面との距離は５〜２００ｍｍである、ことを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記電源極と前記陰極は、平板式、縦型、又は筒型である、ことを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、ネオジム磁石の表面コーティング方法であって、真空室と、前記真空室内に設置された電源極、陰極、陽極を有し、前記ネオジム磁石を脱脂し、酸洗後、乾燥機に載置して乾燥させ、前記電源極はプレコート金属ターゲット材料からなり、前記陰極を前記ネオジム磁石として、前記ネオジム磁石の表面と対応する前記電源極の表面との距離を５〜２００ｍｍに維持し、前記真空室を３×１０−３−９×１０−１Ｐａまで真空排気し、その後、前記真空室内に１０〜１００Ｐａまでアルゴンガスを注入し、陰極電源をＯＮにして前記ネオジム磁石のグロープラズマ洗浄を行い、洗浄終了後に前記陰極電圧をＯＦＦにし、電源極電源をＯＮにして前記電源極の前記ターゲット材料のグロープラズマ洗浄を行い、洗浄終了後に前記電源極電圧をＯＦＦにし、前記電源極電圧と前記陰極電圧をＯＮにし、前記電源極と前記陰極との電圧差を、前記電源極の電圧が前記陰極の電圧よりも高い状態で０〜５００ｖの差に維持し、前記ネオジム磁石の表面が所定温度に達した後、前記電源極と前記陰極の電圧増加を停止して温度を安定させ、この状態を一定時間維持して保温し、前記保温終了後、全ての電源をＯＦＦにしてネオジム磁石を室温まで冷却する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のネオジム磁石の表面コーティング装置及び表面コーティング方法によれば、ネオジム磁石表面に形成される金属膜層の厚さが均一であり、金属ターゲット材料の利用率が高く、全コーティング過程において温度が相対的に低いことで磁石の損傷が小さく、コーティング過程の操作性に優れ、汚染が少なく、人体に無害であり、装置全体の構造が簡素であり、かつターゲット材料の制限が小さい、と言う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の構造を表す説明図である。
【図２】平板式の電源極、陰極の設置構造を表す説明図である。
【図３】縦型の電源極、陰極の設置構造を表す説明図である。
【図４】筒型の電源極、陰極の設置構造を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本願発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。ここに挙げる実施例は本発明の解釈に用いられるものであり、装置構造の図面は本発明の基本構造を代表的に例示するにとどまり、本発明の範囲を制限するものではない。
【００１５】
図１、２は、本発明の実施例１を示すものであり、電源極２と陰極３の構造に平板式とした例を示している。真空室８内において、上部に陽極１が設置され、その下側には、互いに絶縁し等距離に配置された陰極３と電源極２が設置され、両者は互いに平行であり、電源極２の表面と陰極３の表面の距離は５〜２００ｍｍである。
【００１６】
陰極３と電源極２の外側には断熱柵１２が設置されており、陽極１と陰極３はそれぞれパルスバイアス電源９の正極と負極に接続し、陽極１と電源極２はそれぞれ直流バイアス電源１０の正極と負極に接続し、陽極１は接地されている。
【００１７】
真空室８後方に真空システム１１が設置され、アルゴンガス入口７は真空室８の底部に位置し、真空室８の前方には真空室炉門４が取り付けられており、真空室炉門４の中央部付近には観察窓５が設けられ、当該観察窓５に対向する位置に光学温度計６が設置されており、陰極３の温度を真空室外部から測定可能となっている。
【００１８】
電源極２はプレコート金属であり、例えばジスプロシウム、テルビウム、ホルミウム、プラセオジム、ネオジム、ニオブ、モリブデン、銅、チタン、アルミニウム、コバルト又はその合金からなり、陰極３は表面処理を行うネオジム磁石である。
【００１９】
図３は、本発明の実施例２であり、電源極２と陰極３を縦型としたものであり、それ以外の構造は実施例１と同様である。
【００２０】
図４は、本発明の実施例３であり、電源極２と陰極３を筒型構造としたものであり、それ以外の構造は実施例１と同様である。
【００２１】
本発明は、上記のとおりダブルグロープラズマ表面冶金を基本原理としており、実施例１〜３の装置を用いた表面コーティング方法は次の通りである。
【００２２】
まず、表面処理を行うネオジム磁石の脱脂を行い、酸洗後、乾燥機に載置して乾燥させる。プレコート金属ターゲット材料を電源極とし、ネオジム磁石を陰極とする。その際のネオジム磁石表面と金属ターゲット材料電源極との距離は５〜２００ｍｍの間に維持する。真空室を３×１０−３〜９×１０−１Ｐａまで真空排気し、その後、真空室内に１０〜１００Ｐａまでアルゴンガスを注入する。
【００２３】
下準備が整った段階で、陰極電源をＯＮにし、徐々に電圧を上げて、ネオジム磁石のグロープラズマ洗浄を行い、洗浄終了後に陰極電圧をＯＦＦにしてゼロまで下げる。続いて、電源極電源をＯＮにして電源極電圧を上げ、電源極ターゲット材料のグロープラズマ洗浄を行い、洗浄終了後に電源極電圧をＯＦＦにしてゼロまで下げる。続いて、電源極電圧と陰極電圧をＯＮにし、徐々に電圧を上げて、電源極と陰極との電圧差を常に０〜５００ｖの間に維持する。この場合、常に電源極電圧が陰極電圧よりも高い状態とする。ネオジム磁石表面が所定の温度（４００〜１０００℃）に達した後、電源極と陰極の電圧増加を停止し、所定の温度を一定時間（１〜１０時間）維持して保温する。
【００２４】
保温終了後、電源をＯＦＦにしてネオジム磁石を室温まで冷却して、ネオジム磁石を真空室から取り出す。その後、所要のコーティング膜が被覆されているかどうか膜層厚を測定して最終製品とする。被覆するコーティング膜の厚さは、１〜５０μｍである。
【００２５】
以上、本発明のネオジム磁石の表面コーティング装置及び表面コーティング方法によれば、ネオジム磁石表面に形成される金属膜層の厚さを均一にしつつ、金属ターゲット材料の利用率が高く、全コーティング過程において温度が相対的に低いことで磁石の損傷が小さく、コーティング過程の操作性に優れ、汚染が少なく、人体に無害であり、装置全体の構造が簡素であり、かつターゲット材料の制限を小さくすることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１  陽極
２  電源極
３  陰極
４  真空室炉門
５  観察窓
６  光学温度計
７  アルゴンガス入口
８  真空室
９  パルスバイアス電源
１０  直流バイアス電源
１１  真空システム
１２  断熱柵
【図１】
2016148108.tif 000003
【図２】
2016148108.tif 000004
【図３】
2016148108.tif 000005
【図４】
2016148108.tif 000006