(57)【要約】  本発明の希土類磁石は、表面積／体積の比が２ｍｍ-1以上、体積が１００ｍｍ3以下の希土類磁石である。この磁石は、機械加工により形成された表面と、この表面の少なくとも一部を覆う金属膜とを備えており、金属膜は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種の金属または合金から形成されている。本発明によれば、機械的加工による磁石特性の劣化を改善し、苛酷な環境下においても優れた耐食性を発揮する超小型希土類永久磁石が提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面積／体積の比が２ｍｍ-1以上、体積が１００ｍｍ3以下の希土類磁石であって、
機械加工により形成された表面と、
前記表面の少なくとも一部を覆う金属膜と、
を備えており、
前記金属膜は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種の金属または合金から形成されている、希土類磁石。
【請求項２】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石材料（Ｒは少なくとも１種類の希土類元素）から構成され、
前記希土類元素Ｒは、ＮｄおよびＰｒの少なくとも一方を必須元素として含有する、請求項１に記載の希土類磁石。
【請求項３】
表面積／体積の比が２ｍｍ-1以上、体積が１００ｍｍ3以下の希土類磁石を製造する方法であって、
機械加工により形成された表面を用意する工程（Ａ）と、
前記表面の少なくとも一部を覆うように金属膜を前記表面上に堆積する工程（Ｂ）と、
を含み、
前記金属膜は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種の金属または合金から形成されている、希土類磁石の製造方法。
【請求項４】
前記工程（Ａ）は、希土類磁石素材に対し、切断、穴あけ、研削、および／または表面研磨の処理を行なう工程を含む、請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記工程（Ｂ）は、
前記機械加工により形成された表面を有する希土類磁石素材を減圧槽内に支持する工程（ｂ１）と、
前記希土類磁石素材の前記表面に対し、前記金属または合金の蒸気又は微粒子を飛来させる工程（ｂ２）と、
を含む、請求項３または４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記工程（ｂ２）は、前記金属または合金からなる複数のターゲットをスパッタする工程を含む、請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記工程（ｂ２）は、
前記金属または合金を溶融し、蒸発させることにより、微粒子を生成する工程と、
前記微粒子をイオン化して前記表面に衝突させる工程を含む、請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｂ１）は、複数の前記希土類磁石素材を搭載した支持部材を前記減圧槽内に配置する工程を含む請求項５から７のいずれかに記載の製造方法。
【請求項９】
前記工程（ｂ２）は、前記支持部材の運動を行なうことにより、前記支持部材に対する前記希土類磁石素材の相対位置関係を変化させる工程を含む、請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（ｂ２）は、前記支持部材の運動を行なうことにより、前記支持部材上で前記希土類磁石素材を転動させる工程を含む、請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記支持部材の運動は、前記支持部材の回転および／または振動である請求項９または１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記支持部材上に搭載される前記希土類磁石素材の個数は１００以上である、請求項８に記載の製造方法。
【請求項１３】
表面積／体積の比が２ｍｍ-1以上、体積が１００ｍｍ3以下の希土類焼結磁石であって、
磁界配向方向に配向したＲ−Ｆｅ−Ｂ系強磁性相（Ｒは少なくとも１種類の希土類元素）と、
前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系強磁性相の粒界に位置する粒界相と、
機械加工によって形成された加工表面と、
を備え、
前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は、表面粗さＲａが０．３μｍ以下となるように研磨されている、希土類焼結磁石。
【請求項１４】
前記加工表面のうち前記磁界配向方向に平行な面の面積は、前記加工表面の総面積の５０％以下である、請求項１３に記載の希土類焼結磁石。
【請求項１５】
前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面に立てた法線と前記磁界配向方向との角度は３０°以下である、請求項１３または１４に記載の希土類焼結磁石。
【請求項１６】
前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は平坦である請求項１５に記載の希土類焼結磁石。
【請求項１７】
前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は前記磁界配向方向を垂直に横切っている請求項１６に記載の希土類焼結磁石。
【請求項１８】
厚さ方向が前記磁界配向方向に平行であり、かつ厚さが１ｍｍ以下の平板形状を有しており、
前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は、平板形状の上面および下面の少なくとも一方である、請求項１３に記載の希土類焼結磁石。
【請求項１９】
前記加工表面の少なくとも一部を覆う金属膜を備え、
前記金属膜は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種の金属または合金から形成されている、請求項１３から１８のいずれかに記載の希土類磁石。
【請求項２０】
表面積／体積の比が２ｍｍ-1以上、体積が１００ｍｍ3以下の希土類焼結磁石を製造する方法であって、
磁界配向方向に配向したＲ−Ｆｅ−Ｂ系強磁性相（Ｒは少なくとも１種類の希土類元素）と、前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系強磁性相の粒界に位置する粒界相とを備える希土類焼結磁石ブロックを用意する工程と、
前記希土類焼結磁石ブロックに対して機械加工を施すことにより、前記磁界配向方向を横切る面を含む加工表面を形成する工程と、
前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面を研磨することにより、研磨面の表面粗さＲａを０．３μｍ以下にする工程と、
を含む希土類焼結磁石の製造方法。
【請求項２１】
前記加工表面のうち前記磁界配向方向に平行な面の面積は、前記加工表面の総面積の５０％以下である、請求項２０に記載の製造方法。
【請求項２２】
前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面に立てた法線と前記磁界配向方向との角度を３０°以下に設定する請求項２０または２１に記載の製造方法。
【請求項２３】
前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面を平坦に加工する請求項２２に記載の製造方法。
【請求項２４】
前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は前記磁界配向方向を垂直に横切っている請求項２３に記載の製造方法。
【請求項２５】
厚さ方向が前記磁界配向方向に平行であり、かつ厚さが１ｍｍ以下の平板形状を有しており、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は、平板形状の上面および下面の少なくとも一方となるように、前記焼結磁石ブロックを加工する請求項２０に記載の製造方法。
【請求項２６】
Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種の金属または合金から形成されている金属膜を前記加工表面の少なくとも一部に堆積する工程を更に含む、請求項２０から２５のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削などの機械的加工を受けた表面を有する焼結磁石およびその製造方法に関しており、特に、体積Ｖ（ｍｍ3）に対する全表面積Ｓ（ｍｍ2）の比Ｓ／Ｖが２ｍｍ-1以上である超小型希土類磁石およびその製造方法に関し、特に超小型モータなどに好適に用いられる超小型の希土類−鉄−ホウ素系磁石（Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系）磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類焼結磁石は、永久磁石の中で最も性能の高い磁石として知られており、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）や磁気断層撮影装置（ＭＲＩ）用の磁気回路などに幅広く使用されている。【０００３】
従来、磁気回路に組み込まれるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の１個あたりの重量は１００ｇ〜１ｋｇ程度であり、用途によっては１ｋｇを超える大型のものもあった。しかしながら、近年、光ピックアップや超小型モータなどの用途に小型の焼結磁石が用いられるようになってきた。このような小型の焼結磁石には、重量が１ｇを下回るものもある。【０００４】
このように小型で軽量の磁石を採用する磁気回路は、最終製品の小型化・軽量化の要求に応えながら、最終製品の機能を低下させないことが求められる。したがって、このような磁気回路に用いられる磁石は、小型であっても強力な磁石特性を発揮することが求められる。このため、小型磁石の分野でも高性能なＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石に対する需要がますます高まりつつある。【０００５】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の保磁力は、その内部組織がＮｄ2Ｆｅ14Ｂ主相の周りを薄いＮｄリッチ副相が取り囲んだ微細組織を有することによって発生し、その結果、高い磁気エネルギー積の得られることが知られている。【０００６】
しかしながら、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を実際のモータなどに使用する場合には、研削加工によって最終的な仕上げ寸法や同心度を得ることが行われるため、微小な研削クラックや酸化などによって磁石表面層のＮｄリッチ相が損傷を受け、その結果として磁石表面部分の磁気特性が磁石内部の数分の一にまで低下してしまう。【０００７】
この現象は、特に体積に対する表面積比率が大きな微小磁石において著しい。例えば（ＢＨ）maxが３６０ｋＪ／ｍ3である一辺が１０ｍｍの角ブロック磁石を１ｍｍ×１ｍｍ×２ｍｍの直方体に切断し研削した場合、（ＢＨ）maxは２４０ｋＪ／ｍ3程度に低下し、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石本来の特性が得られない。【０００８】
また、焼結磁石の表面には、どうしても機械加工によって保磁力が失われた加工変質層が形成されてしまう。このような加工変質層では磁石の保磁力が失われているため、着磁しても磁石として機能しない。焼結磁石の体積が十分に大きい場合には、たとえ加工変質層が存在したとしても、その体積比率が小さいので、加工変質層によって磁石全体の特性が劣化することは殆どない。しかし、焼結磁石の体積が小さくなると、加工変質層の体積比率が大きくなるため、その影響が無視できなくなる。【０００９】
しかしながら、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は、小型になればなるほど、本来の優れた磁石特性を発揮しにくくなるという問題点を有している。その理由は、小型化に伴って磁石表面における加工変質層の体積比率が増加するためである。より詳細に説明すると、焼結磁石の表面には、どうしても機械加工によって保磁力が失われた加工変質層が形成されてしまう。このような加工変質層では磁石の保磁力が失われているため、着磁しても磁石として機能しない。焼結磁石の体積が充分に大きい場合には、たとえ加工変質層が存在したとしても、その体積比率が小さいため、加工変質層によって磁石全体の特性が劣化することは殆ど無い。しかし、焼結磁石の体積が小さくなると、加工変質層の体積比率が大きくなるため、その影響を無視できなくなる。【００１０】
ここで、機械的加工後の焼結磁石の体積をＶ、焼結磁石の全表面積をＳ、加工変質層の厚さをｄとする。すると、加工変質層の体積は近似的にＳｄで表される。このため、焼結磁石の体積Ｖに対する加工変質層の体積比率は、Ｓｄ／Ｖとなる。焼結磁石全体のうち、保磁力が失われていない部分の体積は、Ｖ−Ｓｄで表される。このため、加工後の磁石全体の残留磁束密度の値は加工前の値に（Ｖ−Ｓｄ）／Ｖ＝１−Ｓｄ／Ｖを掛け合わせたものになる。すなわち、ある磁石のＳｄ／Ｖの値は、その磁石の加工変質層が磁気特性に与える影響の大きさを示す指標となる。【００１１】
Ｓｄ／Ｖは、Ｓ／Ｖとｄとの積であり、前者は磁石の形状のみによって決まる因子、後者は加工変質層の加工履歴によって決まる因子である。磁石体積が小さくなるほど、Ｓ／Ｖが大きくなるため、ｄを小さくすることが求められる。【００１２】
以下、焼結磁石の表面になんらかの処理を行なう従来の技術を説明する。【００１３】
特許文献１は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石を実用形状に加工した後、５００〜９００℃で時効処理を行う永久磁石の製造方法を開示している。【００１４】
特許文献２は、その熱処理方法の改善として、薄型セラミックスで磁石を挟んで加熱する方法を開示している。【００１５】
特許文献３は、被加工面に希土類金属（Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）を被着させ、拡散反応によって形成された改質層を有する永久磁石材料を開示している。【００１６】
特許文献４および特許文献５は、チタン、窒化チタン、炭化チタン、酸化チタン等の金属チタンまたはチタン系化合物膜を希土類鉄系磁石表面に形成することを開示している。【００１７】
特許文献６は、Ｎｄ、Ｆｅ、ＢおよびＯの少なくとも１種の元素とＴｉを含む化合物被膜を設けることを開示している。【００１８】
特許文献７は、耐食性を向上させるため、焼結後の熱処理（６００〜７００℃）で残留応力を減少（磁気特性向上）させることを開示している。この方法によると、その後、バフ研磨、酸洗等で表面に現れた希土類を除去している。【００１９】
特許文献８は、機械的研磨または化学研磨によって加工変質層の一部または全部を除去したＲ−ＴＭ（遷移金属）−Ｂ系磁石を開示している。この磁石では表面から深さ５μｍまでに位置する磁石層に含まれるＲ（希土類）量が磁石全体のＲ量よりも小さくなっている。【００２０】
特許文献９は、研削加工を行ったＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の被研削加工面にＳｍおよびＣｏを主成分とする薄膜層を形成することを開示している。【００２１】
特許文献１０は、表面粗さＲｍａｘが３μｍ未満の表面に薄膜を設けたＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を開示している。【００２２】
特許文献１１は、加工後の磁石表面に高融点金属（実施例ではＴａ、粒径１００ミクロン以下）を塗すこと、および、高融点金属の粒子の中に磁石を埋没させ、７００〜９００℃で溶体化することを開示している。【００２３】
特許文献１２は、加工後磁石表面にＰｄまたはＰｄ金属層を蒸着等で表面に付着させた後、レーザービームで加工変質層を溶融して角形性を改善する方法を開示している。Ｐｄを使用する理由はメッキ性向上のためである。【００２４】
特許文献１３は、Ｓ／Ｖの値が２ｍｍ-1以上で、かつ体積が１００ｍｍ3以下の機械加工された希土類磁石を開示している。特許文献１３では、加工によって形成された変質損傷部を改質するため、希土類金属を磁石表面から拡散し、それによって磁石表面に露出している結晶粒子の半径に相当する値よりも深くに希土類金属を浸透させている。
【特許文献１】特開昭６１−１４０１０８号公報
【特許文献２】特開昭６３−２３５４０５号公報
【特許文献３】特開昭６２−７４０４８号公報
【特許文献４】特開昭６３−９９０８号公報
【特許文献５】特開昭６３−９９１９号公報
【特許文献６】特開昭６３−１６８００９号公報
【特許文献７】特開平２−３７７０２号公報
【特許文献８】特開平９−２７０３１０号公報
【特許文献９】特開２００１−９３７１５号公報
【特許文献１０】特開２００２−７５７１６号公報
【特許文献１１】特開２００１−１９６２０９号公報
【特許文献１２】特開２００２−２１２６０２号公報
【特許文献１３】特開２００４−３０４０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
近年、超小型磁石の需要が増えてきている。例えば、光ピックアップや超小型モータ等の用途に加えて、心臓外科または脳外科手術の分野でも需要が高まっている。これらの先端医療分野では、小型の高性能磁石を血管カテーテルの先端に取り付け、体外からの磁場印加によって血管の分岐点におけるカテーテルの進行方向を制御する技術が検討されている。また、磁気誘導手術システムでは、体内の特定の場所に超小型磁石を埋め込み、位置マーカーとして用いることが検討されている。このような用途に用いられる超小型磁石は、例えば直径０．３ｍｍ、長さ２ｍｍの円柱形状を有することが求められる。この場合、Ｓ／Ｖの値は１０ｍｍ-1を越える。このような磁石は、小型であっても十分な機能を発揮するように高い磁気特性を備えている必要がある。【００２６】
しかしながら、磁石のサイズを小さくした場合、大型の状態では発揮されえる磁石特性が充分に発揮されない問題がある。【００２７】
特許文献１、２に開示されている技術によれば、磁石表面の酸化により、磁石特性が劣化する可能性が大きい。【００２８】
特許文献３は、焼結磁石の被研削加工面の加工変質層に希土類金属薄膜層を形成し、拡散反応により改質層を形成することを開示している。具体的には長さ２０ｍｍ×幅５ｍｍ×厚み０．１５ｍｍの薄い試験片にスパッタ膜を形成した実験結果を開示しているが、得られる（ＢＨ）maxは高々２００ｋＪ／ｍ3である。また、アニールによる拡散の際に表面酸化が生じ、その後の表面処理に支障を来す。【００２９】
特許文献４、５、６は、腐食しやすい希土類鉄系磁石への耐食性の付与を目的とする技術を開示しているが、加工劣化の回復については何も記載していない。【００３０】
特許文献７では、加工後に時効処理や酸洗を行なうことを興じているが、加工時の面粗さによっては、十分な角型性の回復効果が得られない。【００３１】
特許文献８に記載されている技術によれば、形成される加工変質層の厚さが約１０μｍ以上と推定されるため、研磨に時間がかかる。また、高速研磨を行なうと、加工変質層が新たに生じてしまう。さらに、化学研磨では酸液が焼結磁石の空孔に残存して腐食痕を発生しやすいなどの問題もある。【００３２】
特許文献９に記載されている技術によれば、熱処理によってＳｍが磁石内部に拡散した場合にＮｄ2Ｆｅ14Ｂ相の結晶磁気異方性を低下させてしまうことになる。【００３３】
特許文献１０に記載されている方法は、最終的にはメッキを行っており、小型の希土類磁石の場合、水素の影響が問題となるため、特性回復は難しい。【００３４】
特許文献１１に記載されている技術によれば、熱処理を行う限り、希土類磁石表面の酸化を抑制することは困難であり、特性の回復は難しい。【００３５】
特許文献１２に記載の方法は、Ｐｄ金属やレーザービームによる加工変質層の溶融はコスト的に問題がある。【００３６】
特許文献１３に記載の方法は、重希土類元素ＤｙあるいはＴｂをスパッタ等で成膜し、母相に拡散させることで磁石特性が回復するのみならず、保磁力が著しく向上することを報告している。この熱処理においては、雰囲気中の酸素量や露点を高い精度で制御することが必要になるためコストの面で問題がある。しかも、１バッチで多量の該磁石を処理することができず、量産性に欠ける。【００３７】
近年、例えば、携帯電話用振動モータには外径２ｍｍのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系円筒状焼結磁石が多く使用されているが、その磁気特性を実測すると２３０ｋＪ／ｍ3前後であるため、振動強度を低下させずさらに小型化することが困難である。さらに、今後マイクロロボットや体内診断用マイクロモータに要求される高出力・超小型アクチュエータへの適用は一層難しい状況にある。【００３８】
本発明では、上記のような従来技術の問題を解決し、高性能な希土類磁石を得ることを目的とし、特に、小体積の希土類磁石、およびそれを用いた超小型モータの製作に有効な手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
本発明の希土類磁石は、表面積／体積の比が２ｍｍ-1以上、体積が１００ｍｍ3以下の希土類磁石であって、機械加工により形成された表面と、前記表面の少なくとも一部を覆う金属膜とを備えており、前記金属膜は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種の金属または合金から形成されている。【００４０】
好ましい実施形態において、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石材料（Ｒは少なくとも１種類の希土類元素）から構成され、前記希土類元素Ｒは、ＮｄおよびＰｒの少なくとも一方を必須元素として含有する。【００４１】
本発明による希土類磁石の製造方法は、表面積／体積の比が２ｍｍ-1以上、体積が１００ｍｍ3以下の希土類磁石を製造する方法であって、機械加工により形成された表面を用意する工程（Ａ）と、前記表面の少なくとも一部を覆うように金属膜を前記表面上に堆積する工程（Ｂ）とを含み、前記金属膜は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種の金属または合金から形成されている。【００４２】
好ましい実施形態において、前記工程（Ａ）は、希土類磁石素材に対し、切断、穴あけ、研削、および／または表面研磨の処理を行なう工程を含む。【００４３】
好ましい実施形態において、前記工程（Ｂ）は、前記機械加工により形成された表面を有する希土類磁石素材を減圧槽内に支持する工程（ｂ１）と、前記希土類磁石素材の前記表面に対し、前記金属または合金の蒸気又は微粒子を飛来させる工程（ｂ２）とを含む。【００４４】
好ましい実施形態において、前記工程（ｂ２）は、前記金属または合金からなる複数のターゲットをスパッタする工程を含む。【００４５】
好ましい実施形態において、前記工程（ｂ２）は、前記金属または合金を溶融し、蒸発させることにより、微粒子を生成する工程と、前記微粒子をイオン化して前記表面に衝突させる工程を含む。【００４６】
好ましい実施形態において、前記工程（ｂ１）は、複数の前記希土類磁石素材を搭載した支持部材を前記減圧槽内に配置する工程を含む。【００４７】
好ましい実施形態において、前記工程（ｂ２）は、前記支持部材の運動を行なうことにより、前記支持部材に対する前記希土類磁石素材の相対位置関係を変化させる工程を含む。【００４８】
好ましい実施形態において、前記工程（ｂ２）は、前記支持部材の運動を行なうことにより、前記支持部材上で前記希土類磁石素材を転動させる工程を含む。【００４９】
好ましい実施形態において、前記支持部材の運動は、前記支持部材の回転および／または振動である。【００５０】
好ましい実施形態において、前記支持部材上に搭載される前記希土類磁石素材の個数は１００以上である。【００５１】
本発明の希土類焼結磁石は、表面積／体積の比が２ｍｍ-1以上、体積が１００ｍｍ3以下の希土類焼結磁石であって、磁界配向方向に配向したＲ−Ｆｅ−Ｂ系強磁性相（Ｒは少なくとも１種類の希土類元素）と、前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系強磁性相の粒界に位置する粒界相と、機械加工によって形成された加工表面とを備え、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は、表面粗さＲａが０．３μｍ以下となるように研磨されている。【００５２】
好ましい実施形態において、前記加工表面のうち前記磁界配向方向に平行な面の面積は、前記加工表面の総面積の５０％以下である。【００５３】
好ましい実施形態において、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面に立てた法線と前記磁界配向方向との角度は３０°以下である。【００５４】
好ましい実施形態において、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は平坦である。【００５５】
好ましい実施形態において、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は前記磁界配向方向を垂直に横切っている。【００５６】
好ましい実施形態において、厚さ方向が前記磁界配向方向に平行であり、かつ厚さが１ｍｍ以下の平板形状を有しており、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は、平板形状の上面および下面の少なくとも一方である。【００５７】
好ましい実施形態において、前記加工表面の少なくとも一部を覆う金属膜を備え、前記金属膜は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種の金属または合金から形成されている。【００５８】
本発明による希土類焼結磁石の製造方法は、表面積／体積の比が２ｍｍ-1以上、体積が１００ｍｍ3以下の希土類焼結磁石を製造する方法であって、磁界配向方向に配向したＲ−Ｆｅ−Ｂ系強磁性相（Ｒは少なくとも１種類の希土類元素）と、前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系強磁性相の粒界に位置する粒界相とを備える希土類焼結磁石ブロックを用意する工程と、前記希土類焼結磁石ブロックに対して機械加工を施すことにより、前記磁界配向方向を横切る面を含む加工表面を形成する工程と、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面を研磨することにより、研磨面の表面粗さＲａを０．３μｍ以下にする工程とを含む。【００５９】
好ましい実施形態において、前記加工表面のうち前記磁界配向方向に平行な面の面積は、前記加工表面の総面積の５０％以下である。【００６０】
好ましい実施形態において、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面に立てた法線と前記磁界配向方向との角度を３０°以下に設定する。【００６１】
好ましい実施形態において、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面を平坦に加工する。【００６２】
好ましい実施形態において、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は前記磁界配向方向を垂直に横切っている。【００６３】
好ましい実施形態において、厚さ方向が前記磁界配向方向に平行であり、かつ厚さが１ｍｍ以下の平板形状を有しており、前記加工表面のうち前記磁界配向方向を横切る面は、平板形状の上面および下面の少なくとも一方となるように、前記焼結磁石ブロックを加工する。【００６４】
好ましい実施形態において、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種の金属または合金から形成されている金属膜を前記加工表面の少なくとも一部に堆積する工程を更に含む。
【発明の効果】
【００６５】
本発明によれば、機械的加工による磁石特性の劣化を改善でき、苛酷な環境下においても優れた耐食性を発揮する超小型希土類永久磁石が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明による製造方法に好適に用いられる成膜装置の構成を示す図である。
【図２】本発明による製造方法に好適に用いられる他の成膜装置（真空チャンバ内に回転かごを備える装置）の構成を示す図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、Ｔｉ膜を堆積した磁石試験片の特性、およびＮｂ膜を堆積した磁石試験片の特性を示すグラフである。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、Ａｌ膜を堆積した磁石試験片の特性、およびＮｉ膜を堆積した磁石試験片の特性を示すグラフである。
【図５】（ａ）は、ワイヤソー加工面上にＳｎ膜を堆積した磁石試験片について得られたデータを示すグラフであり、（ｂ）は、ラップ研磨面上にＳｎ膜を堆積した磁石試験片について得られたデータを示すグラフである。
【図６】Ｔａ膜を均一に堆積した磁石試験片の特性を示すグラフである。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、Ｃｕ膜およびＡｇ膜の堆積を行なった磁石試験片について、バルク磁石および成膜前後の磁石特性を示すグラフである。
【図８】正方晶のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ主相の結晶構造を示す図である。
【図９】（ａ）は、粉末成形時に配向された焼結磁石ブロック１０の斜視図、（ｂ）は、加工表面が磁界配向方向に平行となるように焼結磁石ブロック１０を加工する場合を示す図、（ｃ）は、加工表面が磁界配向方向と垂直となるように焼結磁石ブロック１０を加工する場合を示す図、（ｄ）は、焼結磁石ブロック１０から切り出された焼結磁石１０ａの断面図、（ｅ）は、焼結磁石ブロック１０から切り出された焼結磁石１０ｂの断面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図９（ａ）および（ｂ）に対応する断面図であり、焼結磁石１０ａおよび１０ｂにおけるＲ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒を模式的に拡大して示す断面図である。
【図１１】（ａ）は、比較例に関する減磁曲線を示すグラフであり、（ｂ）は、研磨工程前の実施例に関する減磁曲線を示すグラフであり、（ｃ）は、研磨工程後の実施例に関する減磁曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
１０    焼結磁石ブロック
１０ａ  機械的加工後の焼結磁石
１０ｂ  機械的加工後の焼結磁石
２０ａ  焼結磁石１０ａの加工表面
２０ｂ  焼結磁石１０ｂの加工表面
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
本発明者らは、希土類焼結磁石のブロックに対して切断、穴あけ、研削、研磨などの機械加工を施すことによって製造した微小磁石について、表面の改質を行なうことにより、加工損傷を原因とする磁気特性の劣化を回復するとともに、耐食性を向上させ得ることを見出し、本発明を完成した。【００６９】
より詳細には、機械加工によって微小磁石の表面に形成された変質加工層（損傷層）上に、以下に示す特定の金属または合金の層を堆積することにより、変質加工層（特に変質加工層に位置する結晶粒界中）の欠陥を回復させ、磁気特性を改善することを見出した。【００７０】
本発明において微小磁石表面に堆積する金属または合金は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種の元素を主として含有する。好ましくは、Ｔｉ、V、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗからなる群から選択された少なくとも１種の元素を主として含有する。なお、不可避的に混入する不純物を含有していても良い。【００７１】
堆積する金属膜は可能な限り薄いことが望ましい。膜厚は、磁束密度の低減が約１％程度に抑えられる範囲に設定することが好ましく、膜厚の上限は例えば４μｍである。しかし、あまり薄いと所定の耐食性が確保できなくなるおそれがあるため、膜厚の下限は０．５μｍ以上であることが望ましい。より好ましい膜厚の範囲は、１μｍ以上３μｍ以下である。金属膜の堆積を行なう前に、磁石の加工表面に対して洗浄、脱脂、逆スパッタリングなどの公知の清浄化処理を施してもよい。なお、堆積する金属膜は、一層構造である必要は無く、異なる種類の金属層からなる積層構造を有していてもよい。この場合、特に重要な役割を担う層は、磁石の加工面に接する最下層と、外気に接する最上層である。最下層の材料は磁石特性の回復という観点から選択され、最上層は耐腐食性などの観点から選択され得る。種々の金属材料のなかでも、Ｔｉは、磁石特性回復の観点からだけではなく、耐腐食性や人体に無害であるなどの観点からも優れている。極微小磁石を医療に用いる場合、Ｔｉは極めて優れたコーティング材料である。【００７２】
以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。【００７３】
(１)表面積／体積比
一辺２ｍｍの立方体の磁石では、その体積が８ｍｍ3であるため、表面積／体積比は３ｍｍ-1である。円筒形状磁石の場合には、同一体積の立方体に比べ、表面積／体積比が相対的に大きくなるため、表面に加工変質層が形成されると、減磁曲線の角型性劣化や保磁力低下が生じやすくなる。現在、市販の携帯電話用振動モータに搭載されている円筒型磁石の外径、内径、および長さは、それぞれ、２．５ｍｍ、１ｍｍ、および４ｍｍ程度であり、その体積は約１６．５ｍｍ3に相当する。したがって、この磁石の表面積／体積比は２ｍｍ-1以上である。【００７４】
このように磁石体積が減少してゆくと、表面積／体積比は２ｍｍ-1を超えて大きくなり、将来的には３ｍｍ-1以上に増加してゆくことが予想される。このような超小型磁石では、本発明による表面改質が顕著な効果を発揮する。【００７５】
なお、現在、市販の携帯電話用振動モータに搭載されているＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の（ＢＨ）maxは約２４０ｋＪ／ｍ3であるが、本発明の磁石によれば、２８０ｋＪ／ｍ3以上、例えば３００〜３６０ｋＪ／ｍ3の高い（ＢＨ）maxを達成することが可能になる。【００７６】
一方、表面積／体積比が３ｍｍ-1未満の磁石では、本発明による磁石特性改善の余地が小さいので、本発明による製造コストの増加を考慮すると、従来の製造方法を適用して製造することが好ましい。【００７７】
(２)加工方法
本発明で採用し得る機械的加工方法の典型例は、ワイヤソー、ブレードソー、サーフェスグラインダー、ラッピングであるが、これに限定されず、他の機械的加工方法を用いても良い。ただし、希土類焼結磁石材料は脆性であり、加工時に脱粒を生じやすい。このような脱粒が過度に生じると、加工面に上記の金属膜を堆積しても、磁石特性の回復は望めない。したがって、金属膜の体積前には脱粒の無い加工表面に仕上げることが望ましい。なお、加工表面上の酸化物はできるだけ少ないことが望ましい。【００７８】
(３)金属膜の形成方法
めっき等の湿式成膜方法では、水素発生による磁石特性の劣化を伴うために、乾式成膜方法を用いることが望ましい。乾式成膜方法は、物理的気相成長（ＰＶＤ）法と化学的気相成長（ＣＶＤ）法に分けられる。ＰＶＤ法としては、蒸発系とスパッタ系に分けられ、前者としては、真空蒸着、イオンプレーティング、アークイオンプレーティング、ホロカソードイオンプレーティング、イオンビーム蒸着等がある。また、スパッタ系では、マグネトロンスパッタリングが一般的である。一方、ＣＶＤ方法には、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤなどの方法がある。いずれの方法でもよいが、成膜速度や装置のメンテナンス性を考慮すると、イオンプレーティングまたはマグネトロンスパッタリングを採用することが望ましい。【００７９】
従来、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石を量産する際に行なう乾式コーティングとしては、Ａｌイオンプレーティングが広く用いられている。また、ガス遮断膜として高真空用途に使用されるＴｉＮコーティングでは、ホロカソード（ＨＣＤ）イオンプレーティング装置などが用いられる。いずれも、回転かご（バレル）の中に磁石素材を挿入し、かごを回転させながら磁石に成膜させる方式を採用している（例えば特開平７−２７８８００号公報に開示されている被膜形成装置）。【００８０】
このような方式によれば、本発明で対象とする微小磁石を通常のかごの目では保持できないので、かごの目を小さくしなければならない。しかし、かごの目を小さくすると、Ａｌ蒸気が、かごの目を通りにくくなり、また、Ａｌがかごにばかり付着して、最後にはかごの目がつまることになる。したがって、上記従来の装置および方法によっては、微小磁石に金属膜を均一にコーティングすることはできない。【００８１】
本発明では、このような問題を解決するため、以下に説明する方法を採用する。【００８２】
まず、マグネトロンスパッタリングを行う場合、スパッタアップ、スパッタダウン、対向式ターゲット等がある。いずれの方法でもよいが、基板の上に磁石を容易に配置でき、磁石を固定するか、基板が回転もしくは振動することにより、該磁石が転がるか跳ねるようにすることが好ましい。スパッタリング方式としては、図１に示すようなダウンスパッタリング装置や対向式ターゲット方式のスパッタ装置を用いることが好ましい。図１の装置は、基板１に対向する位置にターゲット２が配置され、ターゲット２からスパッタされた金属原子が下方に位置する円柱または筒状の磁石３の表面に堆積する。これらの磁石を収容する容器４を振動させることにより、磁石３の転動が実現する。図１の例では、基板１およびターゲット２には、整合器５を介してＲＦ電力が供給される。シャッタは、必要なときに基板１を覆い、金属原子の飛来を遮断する。【００８３】
成膜速度の大きいイオンプレーティングを行なう場合は、基板を蒸発源より下方に配置して、磁石を固定するか、図２に示すように、回転かごなどの容器４が回転もしくは振動することにより、磁石３が転がるかもしくは跳ねるようにすることが好ましい。図２の例では、リール６から供給される金属ワイヤ７を抵抗加熱ボード８により加熱し、真空チャンバ（減圧槽）９内で金属蒸気を発生させている。【００８４】
以下、本発明による金属膜の堆積方法を説明する。【００８５】
まず、金属膜の堆積工程は、機械加工により形成された表面を有する希土類磁石素材を減圧槽内に支持する工程と、希土類磁石素材の前記表面に対し、前述した金属または合金の蒸気又は微粒子を飛来させる工程とを行なうことになる。好ましい実施形態における金属膜堆積工程としては、金属または合金からなる複数のターゲットをスパッタする工程に限られず、金属または合金を溶融し、蒸発させることにより、微粒子を生成する工程と、この微粒子をイオン化して前記表面に衝突させる工程を行っても良い。【００８６】
特に好ましい実施形態では、複数の前記希土類磁石素材を搭載した支持部材を減圧槽内に配置し、金属膜の堆積工程を実行する。均一な金属膜の堆積を行なうためには、堆積工程中に支持部材の運動を行なうことにより、支持部材に対する個々の希土類磁石素材の相対位置関係を変化させることが好ましい。【００８７】
支持部材の運動を行なうことにより、支持部材上で前記希土類磁石素材を転動させたり、跳ね上げたりすると、より均一な膜のコーティングが可能になる。このような方法によれば、本発明が対象とする微小磁石に対して１バッチで多量に金属膜をコートすることが可能となり、低コストでしかも高特性の磁石を提供できる。【００８８】
(４)磁石組成
本発明に用いられる焼結磁石は、バルク状の磁石素材を加工することによって所望の形状が付与される磁石であれば、いかなる組成系を有するものであってもよい。また、その製造方法も特別なものに限定されない。【００８９】
本発明の効果が最も発揮される磁石は、ニュークリエーション型の保磁力発生機構を示す磁石である。このタイプの磁石の代表例は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石および１−５系Ｓｍ−Ｃｏ焼結磁石である。なかでもＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は機械加工性にすぐれ、微細な寸法形状の加工を比較的容易に行うことが可能であるため、本発明の磁石は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石であることが好ましい。ここで、Ｒは、希土類元素の少なくとも１種類の元素であり、希土類元素Ｒは、Ｎｄおよび／またはＰｒを含むことが好ましく、必要に応じてＤｙおよび／またはＴｂを含む。具体的に組成としては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石として現在広く普及している磁石の組成を採用することができる。この材料系の磁石では、磁束密度と保磁力のバランスが、希土類元素Ｒに含まれるＮｄのＤｙ（またはＴｂ）による置換率で調整され得る。【００９０】
本発明の対象となる磁石は、小型のアクチュエータやモータに用いられることが多いため、高トルクのための高磁束密度が要求されることが多い。したがって、そのような用途では、希土類元素ＲがＤｙを含まないか、含む場合でもＤｙの含有量は少なくともよい。一方、Ｄｙおよび／またはＴｂが含有すると、金属膜の堆積による保磁力向上効果が顕著に得られるため、保磁力を高めるために、磁石組成全の２重量％未満のＤｙおよび／またはＴｂを含有することが好ましい。【００９１】
本発明の焼結磁石には、例えば特公昭５９−６４７３３号公報に開示されているような公知の組成を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が好適に用いられる。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は、希土類元素Ｒ、硼素Ｂ、およびＦｅを主として含む組成を有している。より具体的には、Ｒが全体の８〜３０ａｔ％、Ｂが全体の２〜２８ａｔ％、残部が実質的にＦｅを占める。Ｆｅの一部（５０％以下）は、Ｃｏによって置換されていてもよい。また、Ｂの一部が炭素Ｃによって置換されていてもよい。希土類元素Ｒのうち、ＤｙおよびＴｂの合計が希土類元素Ｒ全体の０．３ａｔ％以上、残部がＮｄおよび／またはＰｒであることが好ましい。組成のより好ましい範囲は、Ｒが１３〜１５ａｔ％、Ｂが５．５〜７ａｔ％である。【００９２】
本発明に用いられる加工する前の焼結磁石は、種々の粉末冶金的製造方法によって作製される。具体的には、原料合金の溶製、粉砕、磁場中成形、焼結、および時効処理などの工程を経て作製される。【００９３】
以下、本発明の実施例および比較例を説明する。【００９４】
（実施例１）
組成式がＮｄ31.3−Ｆｅ67.7−Ｂ1.0（重量％）で示される焼結磁石のブロックを作製した後、このブロックを機械的に加工することにより、４ｍｍ×６ｍｍ×０．３ｍｍの寸法を有する薄板状の希土類磁石素材（以下、「磁石試験片」と称する。）を作製した。この磁石試験片における磁化方向は、長さ４ｍｍの辺に平行な方向である。【００９５】
磁石試験片をスパッタ装置のチャンバ内に設けた治具上に配置した。より具体的には、個々の磁石試験片の長さ０．３ｍｍの辺が治具表面に対して垂直となるように、１００個の磁石試験片を治具上の５０ｍｍ×５０ｍｍの矩形領域に固定した。【００９６】
スパッタ装置のチャンバ内を圧力が１×１０-4Ｐａ程度になるまで減圧した後、全圧が１．０Ｐａになるまで高純度Ａｒガスをチャンバ内に供給した。その後、３００Ｖの電圧の下で５分間逆スパッタを行うことにより、磁石試験片の表面を清浄化した。【００９７】
次に、ＴｉおよびＮｂのターゲットを用いてアルゴンイオンスパッタリングを行い、ＴｉまたはＮｂからなる金属膜（厚さ２μｍ）を磁石試験片の表面に堆積した。比較例として、ＡｌおよびＮｉのターゲットを用いてアルゴンイオンスパッタリングを行い、ＡｌまたはＮｉからなる金属膜（厚さ２μｍ）を磁石試験片の表面に堆積した。【００９８】
各磁石試験片について、スパッタ前後の磁石特性を評価した。評価結果を図３および図４に示す。これらの図のグラフにおいて、「Ｂｕｌｋ」の曲線は、機械的加工を行なう前の磁石特性を示し、「加工後」の曲線は、機械的加工を行なった後、金属膜の堆積を行なう前の磁石特性を示している。なお、機械的加工を行なう前の試料は、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍの立方体形状を有していた。図３（ａ）および図３（ｂ）は、それぞれ、Ｔｉ膜を堆積した磁石試験片の特性、およびＮｂ膜を堆積した磁石試験片の特性を示している。一方、図４（ａ）および図４（ｂ）は、それぞれ、Ａｌ膜を堆積した磁石試験片の特性、およびＮｉ膜を堆積した磁石試験片の特性を示している。【００９９】
図３（ａ）および（ｂ）のグラフから明らかなように、Ｔｉ、Ｎｂのスパッタ膜を被加工面上に堆積することにより、磁石の角型性が大幅に改善されることがわかる。これに対して、Ａｌ、Ｎｉのスパッタ膜を被加工面上に堆積しても、磁石の角型性は回復していない。すなわち、金属膜で被加工面を被覆するだけでは、磁石の角型性は回復せず、特定の金属材料を適切に選択する必要がある。【０１００】
次に、Ｔｉ膜で加工面が被覆された磁石試験片をブラスト加工装置に投入し、球状ガラスビーズ粉末（ＧＢ−ＡＧ：新東ブレーター社製）によるショットピーニングを行った。具体的には、Ｎ2ガスからなる加圧気体とともに球状ガラスビーズ粉末を投射圧０．２ＭＰａにて１５分間噴射した。この後、磁石試験片に対し、３５℃の５％ＮａＣｌ溶液（ｐＨ７．０）の塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ ２３７１に準拠）を行ない、発錆の有無を観察した。試験開始から３００時間経過後も発錆は見られず、実用上問題となる磁気特性の劣化も認められなかった。【０１０１】
（実施例２）
実施例１における焼結磁石（バルク）と同様の焼結磁石を用意し、ワイヤソーで切断することにより、４ｍｍ×６ｍｍ×０．３５ｍｍの寸法を有する薄板状の磁石試験片を作製した。この磁石試験片のうち、４ｍｍ×６ｍｍの寸法を有する矩形面（上面および下面）は、ワイヤソーによる加工を受けた面である。磁石試験片における磁化方向は、長さ４ｍｍの辺に平行な方向である。【０１０２】
一方、両面ラップ機を用いて磁石試験片の一部をＧＣ#３０００で研磨した後、平均粒径１μｍのダイヤモンド砥粒で仕上げ研磨を行なうことにより、最終的な厚さ０．３０ｍｍの磁石試験片を得た。このようにして作製した磁石試料の上面および下面は、ワイヤソーによる加工面とは異なり、脱粒の少ない平滑な加工面に変化している。【０１０３】
ワイヤソー加工面に対してラップ研磨を行なわなかった磁石試験片とラップ研磨を行なった磁石試験片を前述のスパッタ装置内に収容し、各磁石試験片の上面および下面（加工面）にＳｎ膜（厚さ：２μｍ）を堆積した。この後、各磁石試験片について、スパッタ前後の磁石特性を評価した。評価結果を図５に示す。図５（ａ）は、ワイヤソー加工面上にＳｎ膜を堆積した磁石試験片について得られたデータを示し、図５（ｂ）は、ラップ研磨面上にＳｎ膜を堆積した磁石試験片について得られたデータを示している。【０１０４】
前述のように、ワイヤソー加工面は脱粒の極めて多い面であるため、図５（ａ）および（ｂ）から明らかなように、ワイヤソー加工後の磁石試験片の磁石特性は、ラップ研磨後の磁石試験片に比べて劣化している。一方、ラップ研磨の有無によらず、加工面上にＳｎ膜を堆積することにより、磁石特性が改善していることもわかる。ただし、この回復の程度は、ワイヤソーのみの加工を受けた磁石試験片の方が悪い。【０１０５】
（実施例３）
上記実施例の焼結磁石と同様の組成を有する長さが２ｍｍ、外径φ２ｍｍ、内径φ０．４ｍｍの円筒状焼結磁石を用意し、その外周面をセンタレス加工機で研削した。その後、さらに磁石の外周面に対して#１５００の仕上用のセンタレス加工を施して、外径φを０．９ｍｍに減少させた。磁化方向は、円筒の中心軸に平行な方向である。【０１０６】
ＰＺＴの超音波発振子を貼り付けた容器を用意し、上記の磁石試験片（１００個）を挿入した。この容器をマグネトロンスパッタリング装置のチャンバ内に挿入した後、チャンバ内圧力を４×１０-4Ｐａまで低下させ、その後も全圧が１．０ＰａになるようにＡｒガスをチャンバ内に供給した。【０１０７】
スパッタリング装置のカソード電極にはＴａターゲットを装着し、マグネトロンスパッタリングを行った。スパッタリングの最中、ＰＺＴの超音波発振子には不図示の駆動回路から４０ｋＨｚの交流電流を供給し、１００Ｗで発振させた。容器内の磁石試験片は、超音波により跳ねて転動するため、磁石試験片の表面全体に均一なＴａ膜を堆積することができた。【０１０８】
図６は、上記の磁石試験片に関する磁石特性の評価結果を示している。図６からわかるように、Ｔａ膜を均一に堆積することにより、クニークが消滅し、角形性が改善している。また、Ｔａ膜を堆積した１００個の磁石試験片の特性を評価したところ、特性ばらつきが小さいことも確認できた。【０１０９】
（実施例４）
組成式がＤｙ１．２重量％−Ｎｄ30.0−Ｆｅ67.8−Ｂ1.0（重量％）で示される焼結磁石の円筒形磁石を作製した後、この円筒形磁石の外周面を実施例３の方法で加工することにより、長さ３ｍｍ、外径φ１．２ｍｍ、内径φ０．８ｍｍの円筒状磁石試験片を得た。酸素濃度が１５００ｐｐｍおよび４０００ｐｐｍの２種類の磁石試験片を用意して実験を行なった。【０１１０】
次に、各磁石試験片に対し、実施例３と同様の方法により磁石試験片を転動させつつ、イオンプレーティングにより、ＣｕまたはＡｇ膜（厚さ３μｍ）を磁石試験片上に堆積した。【０１１１】
図７（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、Ｃｕ膜およびＡｇ膜の堆積を行なった磁石試験片について、バルク磁石および成膜前後の磁石特性を示している。【０１１２】
図７（ａ）および（ｂ）からわかるように、Ｃｕ膜またはＡｇ膜の堆積により、加工後のクニーク点が消滅し、角形性が回復している。【０１１３】
一方、本発明者は、磁界配向方向に磁化容易軸が揃っている小型のＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を機械的に加工した場合、加工後の磁気特性（特に保磁力）が加工面の方位に依存して大きく変化することを見出した。【０１１４】
加工面の方位または加工方向によって保磁力の低下が大きく進んだり、小さく抑えられたりする理由は、Ｒ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒が有している結晶構造の異方性に関係がある。正方晶のＲ2Ｆｅ14Ｂ結晶には、図８に示すように、Ｎｄ原子（希土類原子Ｒ）が相対的に多く位置する層と、Ｆｅ原子が相対的に多く位置する層とが存在している。【０１１５】
以下、Ｎｄ原子が相対的に多く位置する層を「Ｎｄ層」と称し、Ｆｅ原子が相対的に多く位置する層を「Ｆｅ層」と称することにする。これらのＮｄ層及びＦｅ層は、結晶の磁化容易軸に垂直であるため、粉末成形に際して外部磁界によって配向された各Ｒ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒において、磁界配向方向（配向後の磁化容易軸方向に等しい方向）に略垂直な面内にＮｄ層およびＦｅ層が広がっている。言い換えると、磁界配向された異方性のＲ2Ｆｅ14Ｂ系焼結磁石においては、磁界配向方向に垂直な平面に沿ってＮｄ原子が配列した層と、磁界配向方向に垂直な平面に沿ってＦｅ原子が配列した層とが交互に存在していることになる。【０１１６】
このようなＲ2Ｆｅ14Ｂ系焼結磁石を機械的に加工し、平坦な加工表面を形成した場合、その加工表面は、Ｎｄ層やＦｅ層に平行に形成されるときと、Ｎｄ層やＦｅ層を横切るように形成されるときに分かれる。【０１１７】
図９（ａ）は、粉末成形時に配向された焼結磁石ブロック１０の斜視図である。図中の黒い矢印は、磁界配向方向を示している。焼結磁石ブロック１０に含まれる多数のＲ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒（不図示）は、この磁界配向方向に配向しており、各Ｒ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒の磁化容易軸は磁界配向方向に揃っている。【０１１８】
図９（ｂ）は、加工表面が磁界配向方向に平行となるように焼結磁石ブロック１０を加工する場合を示している。これに対し、図９（ｃ）は、加工表面が磁界配向方向と垂直となるように焼結磁石ブロック１０を加工する場合を示している。図中の破線は、焼結磁石ブロック１０の切断面に相当する面の位置を示しており、焼結磁石ブロック１０は、切断面を境にして複数の焼結磁石（板状部分）１０ａ、１０ｂに分離される。焼結磁石ブロック１０を例えばワイヤソーによって複数の焼結磁石１０ａ、１０ｂに切断・分離する場合は、ワイヤソーは図中の破線で示される面に沿って焼結磁石ブロック１０を切断加工することになる。【０１１９】
図９（ｄ）および（ｅ）は、焼結磁石ブロック１０から切り出された個々の焼結磁石１０ａ、１０ｂの断面を示す図であり、水平方向に延びる多数の実線により、Ｎｄ層およびＦｅ層の存在を模式的に示している。図９（ｄ）は、加工表面（破線）２０ａがＮｄ層およびＦｅ層を垂直に横切っている場合を示しており、図９（ｅ）は、加工表面（破線）２０ｂがＮｄ層およびＦｅ層に平行である場合を模式的に示している。【０１２０】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の保磁力は、粒界相に存在する希土類リッチ相（Ｒ−リッチ相）に強い影響を受けることが知られている。焼結磁石に含まれる大部分のＲ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒はＲ−リッチ相によって囲まれているが、機械加工によって一部が露出したＲ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒では、その露出面（加工面）がＲ−リッチ相によって囲まれていない状態にある。周囲がＲ−リッチ相（粒界相）によって囲まれたＲ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒（主相）では、粒界相が主相における逆磁界の発生を抑える機能を発揮している。このような粒界相の働きは、原料合金に添加する不純物元素によって高められることも知られている。したがって、適切な不純物を添加することにより、上記の粒界相の機能が高められる結果、保磁力も向上することになるが、上述のように、機械的加工によって露出した主相では、逆磁界の発生を適切に抑制する別の機構が必要になる。【０１２１】
図１０（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図９（ａ）および（ｂ）に対応する断面図であり、焼結磁石１０ａおよび１０ｂにおけるＲ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒を模式的に拡大して示している。個々のＲ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒を示す部分の内部に記載している複数の横線は、Ｎｄ層を模試的に示している。図１０（ａ）および（ｂ）に示すいずれの場合においても、Ｒ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒のＮｄ層は、磁界配向方向に垂直に描かれている。【０１２２】
本願発明者は、Ｒ2Ｆｅ14Ｂ系焼結磁石の保磁力が加工表面２０ａ、２０ｂの方位によって変化する原因を次のように考える。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、加工表面２０ｂがＮｄ層に平行である場合、加工表面２０ｂの近傍に位置する多数のＲ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒のうちＲ−リッチ相で覆われていない面（加工表面２０ｂ）で保磁力の低下が生じても、その影響は当該Ｎｄ層にとどまり、他のＮｄ層による保磁力の低下を誘起することはない。この結果、加工による保磁力低下は加工表面２０ｂの極薄い領域のみで生じ、Ｒ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒の全体で磁化が容易に反転することはない。【０１２３】
これに対して、図１０（ａ）に示すように、加工表面２０ａが多数のＮｄ層を横切る場合、加工表面２０ａの近傍に位置する多数のＲ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒のうちＲ−リッチ相で覆われていない面（加工表面２０ａ）で保磁力の低下が生じると、その影響は、各Ｎｄ層の端部から内部に伝わり、Ｒ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒に含まれる全体または大部分のＮｄ層において保磁力を低下させる。これは、Ｒ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒における保磁力発現メカニズムがニュークリエーション型であり、外部磁界による磁化反転が加工表面２０ａからＮｄ層によって速やかに内部に伝搬するためである。この結果、弱い外部磁界のもとでも、加工表面２０ａの近傍に位置するＲ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒の磁化が容易に反転され、磁石表面における保磁力が低下してしまうことになる。【０１２４】
このような理解のもとで、各種の実験を行なったところ、加工表面がＮｄ層に略平行となるように焼結磁石を加工・研磨した場合には、機械加工による保磁力の低下を抑制でき、その抑制効果は研磨による加工面の平滑性が向上するほど、高くなることがわかった。また、加工後における焼結磁石のサイズが大きい場合には、体積に対する表面積の比が小さいため、加工表面での保磁力低下が重大ではなくなる。【０１２５】
以上のことから、磁界配向方向に垂直な機械加工・研磨により、表面積／体積の比が２ｍｍ-1以上、体積が１００ｍｍ3以下の焼結磁石を作製し、かつ、加工表面の表面粗さＲａが０．３μｍ以下となるように研磨を行なうとき、機械加工による保磁力低下を抑制する効果が顕著に発揮されることになる。前述のように、加工表面で露出するＮｄ層の数は可能な限り少ないことが好ましく、このことは、加工表面が平滑であることによって達成されやすくなる。加工表面の表面粗さＲａは、０．１μｍ以下であることが好ましい。このような表面粗さＲａは、従来の焼結磁石における研磨後の表面粗さＲａ（例えば５〜２０μｍ程度）に比べて格段に小さい。【０１２６】
このように、本発明では、磁界配向方向に配向した焼結磁石の加工表面が磁化容易軸を横切るように機械的加工・研磨を行なう。理想的には、加工表面を磁界配向方向に対して垂直に形成するが、全ての加工表面を磁界配向方向に対して垂直にすることは困難である。このため、磁界配向方向に平行な方向に加工して形成する加工表面が全体の加工表面に占める比率を５０％以下に設定することが好ましく、３０％以下に設定することが更に好ましい。また、磁界配向方向に平行な表面を広く形成したい場合には、そのような表面は粉末成形によって形成したままにし、機械的な加工を行なわないようにしてもよい。【０１２７】
なお、機械加工によって微小磁石の表面に形成された変質加工層（損傷層）上に、以下に示す特定の金属または合金の層を堆積することにより、変質加工層（特に変質加工層に位置する結晶粒界中）の欠陥を回復させ、磁気特性を改善することが可能であることもわかった。微小磁石表面に堆積することが好ましい金属または合金は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種の元素を主として含有する。より好ましくは、Ｔｉ、V、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗからなる群から選択された少なくとも１種の元素を主として含有する。なお、不可避的に混入する不純物を含有していても良い。【０１２８】
堆積する金属膜は可能な限り薄いことが望ましい。膜厚は、磁束密度の低減が約１％程度に抑えられる範囲に設定することが好ましく、膜厚の上限は例えば４μｍである。しかし、あまり薄いと所定の耐食性が確保できなくなるおそれがあるため、膜厚の下限は０．５μｍ以上であることが望ましい。より好ましい膜厚の範囲は、１μｍ以上３μｍ以下である。金属膜の堆積を行なう前に、磁石の加工表面に対して洗浄、脱脂、逆スパッタリングなどの公知の清浄化処理を施してもよい。なお、堆積する金属膜は、一層構造である必要は無く、異なる種類の金属層からなる積層構造を有していてもよい。この場合、特に重要な役割を担う層は、磁石の加工面に接する最下層と、外気に接する最上層である。最下層の材料は磁石特性の回復という観点から選択され、最上層は耐腐食性などの観点から選択され得る。種々の金属材料のなかでも、Ｔｉは、磁石特性回復の観点からだけではなく、耐腐食性や人体に無害であるなどの観点からも優れている。極微小磁石を医療に用いる場合、Ｔｉは極めて優れたコーティング材料である。【０１２９】
以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。【０１３０】
(１)表面積／体積比
一辺２ｍｍの立方体の磁石では、その体積が８ｍｍ3であるため、表面積／体積比は３ｍｍ-1である。円筒形状磁石の場合には、同一体積の立方体に比べ、表面積／体積比が相対的に大きくなるため、表面に加工変質層が形成されると、減磁曲線の角型性劣化や保磁力低下が生じやすくなる。現在、市販の携帯電話用振動モータに搭載されている円筒型磁石の外径、内径、および長さは、それぞれ、２．５ｍｍ、１ｍｍ、および４ｍｍ程度であり、その体積は約１６．５ｍｍ3に相当する。したがって、この磁石の表面積／体積比は２ｍｍ-1以上である。【０１３１】
このように磁石体積が減少してゆくと、表面積／体積比は２ｍｍ-1を超えて大きくなり、将来的には３ｍｍ-1以上に増加してゆくことが予想される。このような超小型磁石では、本発明による表面改質が顕著な効果を発揮する。【０１３２】
なお、現在、市販の携帯電話用振動モータに搭載されているＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の（ＢＨ）maxは約２４０ｋＪ／ｍ3であるが、本発明の磁石によれば、２８０ｋＪ／ｍ3以上、例えば３００〜３６０ｋＪ／ｍ3の高い（ＢＨ）maxを達成することが可能になる。【０１３３】
一方、表面積／体積比が３ｍｍ-1未満の磁石では、本発明による磁石特性改善の余地が小さいので、本発明による製造コストの増加を考慮すると、従来の製造方法を適用して製造することが好ましい。【０１３４】
(２)加工方法
本発明で採用し得る機械的加工方法の典型例は、ワイヤソー、ブレードソー、サーフェスグラインダー、ラッピングであるが、これに限定されず、他の機械的加工方法を用いても良い。【０１３５】
機械的加工は、形成される切断面が、図９（ｃ）を参照して説明したように、磁界配向方向に垂直または垂直に近い角度をなすように行なうことが重要である。より具体的には、加工表面のうち磁界配向方向を横切る面に立てた法線と磁界配向方向との角度は、３０°以下であることが好ましい。【０１３６】
なお、希土類焼結磁石材料は脆性であり、加工時に脱粒を生じやすい。このような脱粒が過度に生じると、加工表面における磁石特性の劣化を避けることができなくなる。本発明では、切断加工や切削加工の後、精度の高い研磨加工を行すことにより、加工表面の表面粗さＲａを０．３μｍ以下に平滑化する必要がある。【０１３７】
(３)磁石組成
本発明の効果が発揮される磁石は、ニュークリエーション型の保磁力発生機構を示すＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石である。ここで、Ｒは、希土類元素の少なくとも１種類の元素であり、希土類元素Ｒは、Ｎｄおよび／またはＰｒを含むことが好ましく、必要に応じてＤｙおよび／またはＴｂを含む。具体的に組成としては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石として現在広く普及している磁石の組成を採用することができる。この材料系の磁石では、磁束密度と保磁力のバランスが、希土類元素Ｒに含まれるＮｄのＤｙ（またはＴｂ）による置換率で調整され得る。【０１３８】
本発明の対象となる磁石は、小型のアクチュエータやモータに用いられることが多いため、高トルクのための高磁束密度が要求されることが多い。したがって、そのような用途では、希土類元素ＲがＤｙを含まないか、含む場合でもＤｙの含有量は少なくともよい。一方、Ｄｙおよび／またはＴｂが含有すると、金属膜の堆積による保磁力向上効果が顕著に得られるため、保磁力を高めるために、磁石全体の２%未満のＤｙおよび／またはＴｂを含有することか好ましい。【０１３９】
本発明の焼結磁石には、例えば特公昭５９−６４７３３号公報に開示されているような公知の組成を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が好適に用いられる。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は、希土類元素Ｒ、硼素Ｂ、およびＦｅを主として含む組成を有している。より具体的には、Ｒが全体の８〜３０ａｔ％、Ｂが全体の２〜２８ａｔ％、残部が実質的にＦｅを占める。Ｆｅの一部（５０％以下）は、Ｃｏによって置換されていてもよい。また、Ｂの一部が炭素Ｃによって置換されていてもよい。希土類元素Ｒのうち、ＤｙおよびＴｂの合計が希土類元素Ｒ全体の０．３ａｔ％以上、残部がＮｄおよび／またはＰｒであることが好ましい。組成のより好ましい範囲は、Ｒが１３〜１５ａｔ％、Ｂが５．５〜７ａｔ％である。【０１４０】
本発明に用いられる加工する前の焼結磁石は、種々の粉末冶金的製造方法によって作製される。具体的には、原料合金の溶製、粉砕、磁場中成形、焼結、および時効処理などの工程を経て作製される。【０１４１】
（実施例５）
以下、本発明の実施例および比較例を説明する。【０１４２】
組成式がＮｄ31.3−Ｆｅ67.7−Ｂ1.0（重量％）で示される複数の焼結磁石ブロックを作製した後、各ブロックを機械的に加工することにより、４ｍｍ×６ｍｍ×０．３ｍｍの寸法を有する薄板状の希土類磁石素材（以下、「磁石試験片」と称する。）を作製した。各磁石試験片における表面積／体積の比は７．５ｍｍ-1、体積は７．２ｍｍ3である。この機械的加工は、φ０．５ｍｍのワイソーを用いて行なった。ワイヤソーによって形成する切断面の方位は、図９（ｂ）または図９（ｃ）に示すように、磁界配向方向に垂直または平行に設定した。【０１４３】
図１１（ａ）は、比較例に関する減磁曲線を示すグラフである。一方、図１１（ｂ）はワイヤソーによる切断後、研磨工程前の実施例に関する減磁曲線を示すグラフであり、図１１（ｃ）は、研磨工程後の実施例に関する減磁曲線を示すグラフである。研磨工程は、加工表面の表面粗さＲａが０．３μｍ以下になるように、両面ラップ機で平均粒径１μｍのダイヤモンド砥粒を用いて行なった。【０１４４】
図１１から明らかなように、図９（ｂ）に示すように加工した試料（比較例）に比べ、図９（ｃ）に示すように加工した試料（実施例）では、高い保磁力が得られ、減磁曲線の角形性も改善された。また、機械加工直後における磁石特性に比べ、研磨後の磁石特性は保磁力が高まった。加工表面の表面粗さＲａが０．６μｍを超えると、研磨による角形性改善効果は観察されなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
本発明によれば、微小な焼結磁石において問題となる機械加工による磁石特性の劣化を回避できる。今後、高性能極小磁石は電子機器分野や医療分野や広く活用される可能性がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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