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JP4276098B2 - Rare earth magnet and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description

本発明は、希土類磁石及びその製造方法、特に、表面に保護層を有する希土類磁石及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a rare earth magnet and a method for producing the same, and more particularly to a rare earth magnet having a protective layer on the surface and a method for producing the same.

従来、高性能を有する永久磁石として希土類磁石が知られている。これらは、従来の空調機、冷蔵庫のような家庭用電化製品のみならず、産業機械、ロボット、燃料電池車、ハイブリッドカー等の駆動用モータへの応用が検討されており、これらの小型化、省エネルギー化を実現し得るものとして期待されている。このような希土類磁石のなかでも、R−Fe−B(Rは希土類元素)系の磁石は、特に高い磁気特性を有することから注目を集めている。かかるR−Fe−B系の希土類磁石としては、例えば、下記特許文献1や下記特許文献2に記載されたものが公知である。   Conventionally, rare earth magnets are known as high performance permanent magnets. These are not only used for household appliances such as conventional air conditioners and refrigerators, but are also being applied to drive motors for industrial machines, robots, fuel cell vehicles, hybrid cars, etc. It is expected that energy saving can be realized. Among such rare earth magnets, R—Fe—B (R is a rare earth element) type magnet has attracted attention because it has particularly high magnetic properties. As such R—Fe—B rare earth magnets, for example, those described in Patent Document 1 and Patent Document 2 below are known.

これらのR−Fe−B系の希土類磁石は、25MGOeを超えるような高いエネルギー積を示す高性能磁石である。しかしながら、磁石の主成分として希土類元素及び鉄を含有していることから極めて酸化されやすく、また、温度に対する耐性が低いという性質を有していた。このため、これらの磁石は耐食性が低い傾向にあり、長期使用による経時的な磁気特性の低下を避けることが困難であった。   These R—Fe—B rare earth magnets are high-performance magnets exhibiting a high energy product exceeding 25 MGOe. However, since it contains rare earth elements and iron as the main components of the magnet, it is very easily oxidized and has low temperature resistance. For this reason, these magnets tend to have low corrosion resistance, and it has been difficult to avoid deterioration of magnetic characteristics over time due to long-term use.

近年では、このようなR−Fe−B系の希土類磁石の耐食性を向上させることを目的として、磁石素体の表面に保護層を形成することが試みられている。例えば、下記特許文献3には、磁石素体の表面にめっきにより耐酸化性金属被膜を形成し、これにより磁石の耐酸化性を向上させた希土類磁石が記載されている。   In recent years, attempts have been made to form a protective layer on the surface of a magnet body for the purpose of improving the corrosion resistance of such R—Fe—B rare earth magnets. For example, Patent Document 3 listed below describes a rare earth magnet in which an oxidation-resistant metal film is formed on the surface of a magnet body by plating, thereby improving the oxidation resistance of the magnet.

また、下記特許文献4には、磁石素体の表面に樹脂被膜を形成させ、これにより磁石の耐酸化性を向上させた希土類磁石が記載されている。さらに、下記特許文献5には、磁石素体の表面にゾル−ゲル法により金属酸化物からなる緻密な被膜を形成させ、これにより磁石の耐食性や耐アルカリ性を向上させた希土類磁石が記載されている。
特開昭59−46008号公報 特開昭60−9852号公報 特開昭60−54406号公報 特開昭60−63901号公報 特開2001−76914号公報
Patent Document 4 listed below describes a rare earth magnet in which a resin film is formed on the surface of a magnet body, thereby improving the oxidation resistance of the magnet. Furthermore, the following Patent Document 5 describes a rare earth magnet in which a dense coating made of a metal oxide is formed on the surface of a magnet body by a sol-gel method, thereby improving the corrosion resistance and alkali resistance of the magnet. Yes.
JP 59-46008 A JP-A-60-9852 JP-A-60-54406 JP-A-60-63901 JP 2001-76914 A

上記従来技術による希土類磁石は、磁石素体の表面に各種の保護層を有しているため、磁石素体を単独で用いた場合に比べて高い耐食性を有するものとなる。しかし、これらの希土類磁石は、保護層そのものの特性が不十分であることに起因して耐食性が十分でなく、例えば高温条件等の厳しい条件が課される用途に対しては、未だ実用性に乏しいものであった。   Since the rare earth magnet according to the above prior art has various protective layers on the surface of the magnet body, it has higher corrosion resistance than when the magnet body is used alone. However, these rare earth magnets have insufficient corrosion resistance due to insufficient properties of the protective layer itself, and are still practical for applications where severe conditions such as high temperature conditions are imposed. It was scarce.

例えば、上記特許文献3に記載された、めっきにより形成された金属被膜は、ピンホールを有した状態となりやすい傾向にあった。このように保護層にわずかでもピンホール等が存在すると、例えば塩水噴霧試験により磁石素体に腐食が生じる等、磁石全体の耐食性が顕著に低下する。   For example, the metal film formed by plating described in Patent Document 3 tends to have a pinhole. Thus, if even a slight pinhole or the like is present in the protective layer, the corrosion resistance of the entire magnet is remarkably reduced, for example, the magnet body is corroded by a salt spray test.

また、上記特許文献4に記載の希土類磁石における保護層は、樹脂によって構成されたものであることから耐透湿性が完全でなく、このため外部の水分が僅かに保護層を透過する場合があった。このように外部の水分が保護層を透過すると、かかる水分が磁石素体と接触してこの接触部位を腐食させたり、また保護層と磁石素体の間に水分が侵入して保護層の剥離を促進したりする等の不都合を誘起するおそれがある。さらに、このように樹脂により構成される保護層は耐熱性が不十分である場合が多く、このため、かかる保護層を備える磁石を高温条件で使用することが困難であった。   Further, since the protective layer in the rare earth magnet described in Patent Document 4 is made of resin, the moisture permeability is not perfect, and therefore, external moisture may slightly permeate the protective layer. It was. When external moisture permeates the protective layer in this way, the moisture comes into contact with the magnet body and corrodes the contact area, or moisture enters between the protective layer and the magnet body to peel off the protective layer. May cause inconveniences such as promoting Furthermore, the protective layer composed of the resin in this way often has insufficient heat resistance, and thus it has been difficult to use a magnet having such a protective layer under high temperature conditions.

またさらに、上記特許文献5に記載の希土類磁石においては、保護層の形成時において膜形成用のゾル液を加熱し、これにより溶媒蒸発、重合又は熱分解反応を生じさせているが、これらの工程では、塗布されたゾル液が大きな体積収縮を生じる傾向にある。こうなると、この体積収縮によって保護層は応力を有するようになり、これにより保護層にクラックが生じやすくなる。この傾向は、特に、厚い保護層を形成させようとした場合や、磁石表面に凹凸がある場合等に大きいものとなる。このように保護層にクラックが生じると、上述したピンホールの場合と同様、希土類磁石の耐食性が極端に低いものとなる。   Furthermore, in the rare earth magnet described in Patent Document 5, the sol solution for film formation is heated at the time of forming the protective layer, thereby causing solvent evaporation, polymerization or thermal decomposition reaction. In the process, the applied sol liquid tends to cause large volume shrinkage. In this case, the protective layer has a stress due to the volume shrinkage, and cracks are likely to be generated in the protective layer. This tendency is particularly great when a thick protective layer is to be formed or when the magnet surface has irregularities. Thus, when a crack arises in a protective layer, the corrosion resistance of a rare earth magnet will become extremely low like the case of the pinhole mentioned above.

本発明はこれらの従来技術が有する事情にかんがみてなされたものであり、優れた特性を有する保護層を表面に備えており、これにより高い耐食性を発揮し得る希土類磁石及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the circumstances of these prior arts, and provides a rare earth magnet capable of exhibiting high corrosion resistance by providing a protective layer having excellent characteristics on the surface, and a method for producing the same. For the purpose.

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を行ったところ、有機材料と無機材料とを組み合わせて用いた、いわゆる有機無機ハイブリッド材料を磁石用の保護層に適用した場合に、両者の特性を同時に具備する保護層を形成可能であり、このような保護層は、上記従来技術のように有機材料又は無機材料を単独で用いて形成させた保護層に比して優れた特性を有していることを見出した。   The inventors of the present invention have made extensive studies to achieve the above object, and when a so-called organic-inorganic hybrid material using a combination of an organic material and an inorganic material is applied to a protective layer for a magnet, It is possible to form a protective layer having the above characteristics at the same time, and such a protective layer has superior characteristics as compared to a protective layer formed by using an organic material or an inorganic material alone as in the above-described conventional technology. I found that I have.

また、このような保護層について更に詳細な検討を行ったところ、通常知られている有機無機ハイブリッド材料のように、単に有機材料と無機材料とを混合させるだけでは、形成された保護層において有機成分と無機成分との相分離を生じる場合があることを確認した。また、このために、かかる混合物からなる保護層においては、保護層全体にわたって均一な特性が発揮され得ないことが判明した。   Further, when a further detailed study was made on such a protective layer, it was found that the organic layer and the inorganic material were simply mixed with each other as in the conventionally known organic-inorganic hybrid material. It was confirmed that phase separation between components and inorganic components may occur. For this reason, it has been found that a protective layer made of such a mixture cannot exhibit uniform characteristics over the entire protective layer.

本発明者らはこれらの知見に基づき、有機成分と無機成分とを組み合わせた有機無機ハイブリッド材料として、両成分の間に所定の相互作用を有する化合物を含む材料を保護層に適用することにより、極めて優れた耐食性を有する希土類磁石が得られることを見出し、本発明を完成させた。   Based on these findings, the present inventors applied a material containing a compound having a predetermined interaction between both components as an organic-inorganic hybrid material combining an organic component and an inorganic component to the protective layer. The present inventors have found that a rare earth magnet having extremely excellent corrosion resistance can be obtained.

すなわち、本発明の希土類磁石は、希土類元素を含有する焼結体からなる磁石素体とこの磁石素体の表面上に形成された保護層とを備えるものであり、保護層は、有機高分子化合物及び無機高分子化合物を含有しており、有機高分子化合物及び無機高分子化合物のうちのいずれか一方がプロトン供与性の官能基を有しており、他方がプロトン受容性の官能基を有し、且つ、この保護層においては、少なくとも一部に有機高分子化合物と無機高分子化合物との水素結合が形成されていることを特徴とする。
That is, the rare earth magnet of the present invention comprises a magnet body made of a sintered body containing a rare earth element and a protective layer formed on the surface of the magnet body. A compound and an inorganic polymer compound, one of the organic polymer compound and the inorganic polymer compound has a proton-donating functional group, and the other has a proton-accepting functional group. In addition, the protective layer is characterized in that a hydrogen bond between the organic polymer compound and the inorganic polymer compound is formed at least partially.

上記希土類磁石の保護層においては、有機高分子化合物と無機高分子化合物との間に水素結合が形成されている。このため、保護層中において、これらの化合物が相分離を生じることは極めて少なく、有機高分子化合物及び無機高分子化合物が均一に分散された状態となる。その結果、保護層は、緻密な構造を有し、且つ膜全体にわたって均一な特性を有するものとなる。   In the protective layer of the rare earth magnet, a hydrogen bond is formed between the organic polymer compound and the inorganic polymer compound. For this reason, in the protective layer, these compounds rarely cause phase separation, and the organic polymer compound and the inorganic polymer compound are uniformly dispersed. As a result, the protective layer has a dense structure and uniform characteristics over the entire film.

また、保護層は、上述の如く、有機高分子化合物及び無機高分子化合物を併せて含有していることから、以下に示すような特性を有している。例えば、保護層の形成時に、溶媒蒸発や重合等を実施することにより層の体積を収縮させるような応力が発生したとしても、柔軟な有機高分子化合物が含有されているため、このような応力を緩和することができる。こうして形成された保護層は、ピンホールやクラックの発生が極めて少ないものとなる。   Moreover, since the protective layer contains the organic polymer compound and the inorganic polymer compound together as described above, it has the following characteristics. For example, even when a stress that causes the volume of the layer to shrink by performing solvent evaporation, polymerization, or the like is generated during the formation of the protective layer, such a stress is contained because the flexible organic polymer compound is contained. Can be relaxed. The protective layer formed in this way has very few pinholes and cracks.

さらに、保護層中には無機高分子化合物が含まれているため、この保護層は、有機高分子化合物のみで形成された保護層に比して耐熱性及び耐湿性が格段に優れるものとなる。このような保護層を有する希土類磁石は、高温条件での使用にも耐え得る特性を有するようになるとともに、水分による磁石素体の腐食も生じ難いものとなる。   Furthermore, since the protective layer contains an inorganic polymer compound, the protective layer has significantly higher heat resistance and moisture resistance than a protective layer formed only of an organic polymer compound. . A rare earth magnet having such a protective layer has characteristics that can withstand use under high temperature conditions, and corrosion of the magnet body due to moisture hardly occurs.

このように、上述の構成を有する保護層は、有機材料及び無機材料のいずれかを単独で用いて形成された従来の保護層に比して優れた耐食性を有している。また、このような効果に加え、上記保護層は希土類磁石に対して密着性が高いという特性を有している。この原因については、必ずしも明らかではないものの、次のような理由に基づくと考えられる。すなわち、磁石素体に含まれる希土類元素は、酸素との反応性が高いという特性を有している。また、上記保護層の構成成分である無機高分子化合物は、その分子中に酸素原子を有していることが多い。したがって、このような無機高分子化合物を含む保護層を、希土類磁石を含む磁石素体の保護層として適用した場合、酸素を介して希土類元素と保護層とが化学的に結合され、これにより両者の密着性が向上する。但し、作用はこれらに限定されない。   Thus, the protective layer having the above-described configuration has excellent corrosion resistance as compared with a conventional protective layer formed by using either an organic material or an inorganic material alone. In addition to such effects, the protective layer has a property of high adhesion to the rare earth magnet. Although this cause is not necessarily clear, it is considered to be based on the following reasons. That is, the rare earth element contained in the magnet body has a characteristic of high reactivity with oxygen. Moreover, the inorganic polymer compound which is a constituent component of the protective layer often has an oxygen atom in the molecule. Therefore, when such a protective layer containing an inorganic polymer compound is applied as a protective layer of a magnet body containing a rare earth magnet, the rare earth element and the protective layer are chemically bonded via oxygen, thereby Improved adhesion. However, the action is not limited to these.

希土類磁石における保護層中の有機高分子化合物及び無機高分子化合物は、これら両者の間に水素結合を形成するために、いずれか一方がプロトン供与性の官能基を有しており、他方がプロトン受容性の官能基を有していると好ましい。   One of the organic polymer compound and the inorganic polymer compound in the protective layer of the rare earth magnet has a proton-donating functional group and the other is a proton in order to form a hydrogen bond between them. It preferably has an accepting functional group.

特に、有機高分子化合物が、その分子中にプロトン受容性の官能基を有しており、また、無機高分子化合物が、その分子中にプロトン供与性の官能基を有していることが好ましい。このような組み合わせにより、両高分子化合物間に強い水素結合が形成され、優れた特性を有する保護層が得られる。   In particular, the organic polymer compound preferably has a proton-accepting functional group in the molecule, and the inorganic polymer compound preferably has a proton-donating functional group in the molecule. . By such a combination, a strong hydrogen bond is formed between both polymer compounds, and a protective layer having excellent characteristics can be obtained.

有機高分子化合物が有するプロトン受容性の官能基としては、アミド基が好ましい。アミド基は、水素結合におけるプロトン受容性に優れるものである。このため、かかる構成とした場合、有機高分子化合物と無機高分子化合物との間の水素結合が更に生じやすくなる。特に、アミド基が、窒素原子における水素原子が有機基により置換された構造を有していると好ましい。なお、本発明において、アミド基には、−CONHで表される基のほか、当該構造で表される基の水素原子が他の官能基(例えば炭化水素基の炭素原子)に置換されてなる基も含まれるものとする。 The proton-accepting functional group that the organic polymer compound has is preferably an amide group. The amide group is excellent in proton acceptability in hydrogen bonding. For this reason, in such a configuration, hydrogen bonds between the organic polymer compound and the inorganic polymer compound are more likely to occur. In particular, the amide group preferably has a structure in which a hydrogen atom in a nitrogen atom is substituted with an organic group. In the present invention, in the amide group, in addition to the group represented by —CONH 2 , the hydrogen atom of the group represented by the structure is substituted with another functional group (for example, a carbon atom of a hydrocarbon group). Is also included.

より具体的には、上記有機高分子化合物としては、ポリビニルピロリドン、ポリオキサゾリン及びポリアクリルアミド誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一つの化合物が好ましい。これらを単量体単位として含む有機高分子化合物は、プロトン受容性に優れたアミド基を有するものとなる。なお、上述したアミド基の定義と同様、ポリアクリルアミド誘導体には、ポリアクリルアミド、及び、主鎖に結合したアミド基の水素原子が他の官能基により置換されたポリアクリルアミドが含まれるものとする。ここで、有機高分子化合物として含有させるポリアクリルアミド誘導体としては後者が好ましい。   More specifically, the organic polymer compound is preferably at least one compound selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, polyoxazoline, and polyacrylamide derivatives. An organic polymer compound containing these as monomer units has an amide group excellent in proton acceptability. As with the definition of the amide group described above, the polyacrylamide derivative includes polyacrylamide and polyacrylamide in which the hydrogen atom of the amide group bonded to the main chain is substituted with another functional group. Here, the latter is preferable as the polyacrylamide derivative to be contained as the organic polymer compound.

また、保護層に含有させる無機高分子化合物としては、金属原子と酸素原子とが交互に結合してなる主鎖を有する化合物が好ましい。このような構成を有する無機高分子化合物は安定であるという特性を有している。このため、この無機高分子化合物を含有する保護層の耐食性も向上する。   The inorganic polymer compound contained in the protective layer is preferably a compound having a main chain formed by alternately bonding metal atoms and oxygen atoms. An inorganic polymer compound having such a configuration has a characteristic of being stable. For this reason, the corrosion resistance of the protective layer containing this inorganic polymer compound is also improved.

より具体的には、無機高分子化合物の主鎖を構成する金属原子としては、Si、Al、Ti、Zr、Ta、Mo、Nb及びBからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含有していると好ましい。特に、Siを含有していると好ましい。これらの元素を含む無機高分子化合物はより安定であり、保護層の耐食性を更に向上させ得る。   More specifically, the metal atom constituting the main chain of the inorganic polymer compound contains at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Ti, Zr, Ta, Mo, Nb and B. It is preferable. In particular, it is preferable that Si is contained. Inorganic polymer compounds containing these elements are more stable and can further improve the corrosion resistance of the protective layer.

このようなSiを有する無機高分子化合物としては、下記式(1);
[化1]
Si(OR4−m …(1)
(式中、Rは炭素数1〜8の有機基、Rは炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜4のアシル基を示し、mは1又は2である。なお、複数存在するR又はRは、それぞれが同一でも異なっていてもよい。)
で表される化合物及び/又はその加水分解生成物が、縮合又は共縮合して得られたものが好ましい。
As such an inorganic polymer compound having Si, the following formula (1);
[Chemical 1]
R 1 m Si (OR 2 ) 4-m (1)
(In the formula, R 1 represents an organic group having 1 to 8 carbon atoms, R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an acyl group having 1 to 4 carbon atoms, and m is 1 or 2. R 1 or R 2 present may be the same or different.)
A compound obtained by condensing or co-condensing a compound represented by the formula (1) and / or a hydrolysis product thereof is preferred.

本発明による希土類磁石の製造方法は、上記本発明の希土類磁石を簡易に製造するための方法であって、プロトン受容性の官能基を有する有機高分子化合物と、プロトン供与性の官能基に変換されるべき基若しくはプロトン供与性の官能基を有する無機モノマー及び/又はこの無機モノマーの重合生成物(オリゴマー又はポリマー)を含む無機高分子前駆体との混合を経て、塗布液を調製する塗布液調製工程、この塗布液を、希土類元素を含有する焼結体からなる磁石素体の表面上に塗布する塗布工程、及び、この塗布液から有機高分子化合物及び無機高分子化合物を含有しており、且つ、少なくとも一部に、有機高分子化合物と無機高分子化合物との水素結合が形成されている保護層を形成する保護層形成工程を有することを特徴とする。ここで、保護層形成工程には、磁石素体への塗布と同時に保護層が形成される場合も含まれるものとする。 The method for producing a rare earth magnet according to the present invention is a method for simply producing the rare earth magnet of the present invention, wherein the organic polymer compound having a proton-accepting functional group and a proton-donating functional group are converted. Coating solution for preparing coating solution through mixing with inorganic monomer having group to be formed or proton donating functional group and / or inorganic polymer precursor containing polymerization product (oligomer or polymer) of this inorganic monomer A preparation step, a coating step in which this coating solution is applied onto the surface of a magnet body made of a sintered body containing a rare earth element, and an organic polymer compound and an inorganic polymer compound are contained in the coating solution. And a protective layer forming step of forming a protective layer in which a hydrogen bond between the organic polymer compound and the inorganic polymer compound is formed at least partially . Here, the protective layer forming step includes a case where the protective layer is formed simultaneously with the application to the magnet body.

上記希土類磁石の製造方法においては、保護層となる塗布液を磁石素体に塗布する、いわゆる湿式法により保護層が形成される。このような方法によれば、複雑な装置等を用いることなく、温和な条件で均一な厚さを有する保護層を形成することが可能となる。   In the rare earth magnet manufacturing method, the protective layer is formed by a so-called wet method in which a coating solution to be a protective layer is applied to the magnet body. According to such a method, it is possible to form a protective layer having a uniform thickness under mild conditions without using a complicated apparatus or the like.

また、上記無機高分子前駆体が、更なる重合反応が可能な化合物である場合、すなわち、当該前駆体が、上記無機モノマー、又はこのモノマーを重合したオリゴマー若しくはポリマーであって更に重合可能である状態のもののいずれかを含む場合には、塗布液調製工程、塗布工程、及び、保護層形成工程のうちの少なくとも一つの工程において、当該無機高分子前駆体の重合を行うことが好ましい。   Further, when the inorganic polymer precursor is a compound capable of further polymerization reaction, that is, the precursor is the inorganic monomer, or an oligomer or polymer obtained by polymerizing this monomer, and can be further polymerized. In the case where any of those in a state is included, the inorganic polymer precursor is preferably polymerized in at least one of the coating liquid preparation step, the coating step, and the protective layer forming step.

有機高分子化合物としては、前記プロトン受容性の官能基がアミド結合であるものを用いることが好ましい。上述の如く、アミド基は、水素結合を生じる際のプロトン受容性に優れるものである。このため、かかる構成とした場合、有機高分子化合物と無機高分子化合物との間の水素結合が更に生じやすくなる。その結果、得られる保護層の耐食性がさらに向上する。   As the organic polymer compound, a compound in which the proton-accepting functional group is an amide bond is preferably used. As described above, the amide group is excellent in proton acceptability when a hydrogen bond is generated. For this reason, in such a configuration, hydrogen bonds between the organic polymer compound and the inorganic polymer compound are more likely to occur. As a result, the corrosion resistance of the protective layer obtained is further improved.

より具体的には、有機高分子化合物としては、ポリビニルピロリドン、ポリオキサゾリン及びポリアクリルアミド誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一つの化合物を用いることが好ましい。これらを単量体単位として含む有機高分子化合物は、プロトン受容性に優れたアミド基を有するものとなる。   More specifically, as the organic polymer compound, it is preferable to use at least one compound selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, polyoxazoline, and polyacrylamide derivatives. An organic polymer compound containing these as monomer units has an amide group excellent in proton acceptability.

また、無機高分子前駆体としては、重合可能な官能基がSi、Al、Ti、Zr、Ta、Mo、Nb及びBからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属原子に結合してなる無機モノマー及び/又はこのモノマーの重合生成物(オリゴマー、ポリマー等)を含有していることが好ましい。特に、金属原子がSiであるものを用いることが好ましい。これらの無機高分子前駆体は、加熱等により容易に無機高分子化合物を生じるため、保護層の形成が容易となる。また、これらの金属原子を主鎖に有する無機高分子化合物は安定であるため、得られる保護層の耐食性が更に良好となる。   The inorganic polymer precursor includes an inorganic monomer in which a polymerizable functional group is bonded to at least one metal atom selected from the group consisting of Si, Al, Ti, Zr, Ta, Mo, Nb and B; It is preferable that a polymerization product (oligomer, polymer, etc.) of this monomer is contained. In particular, it is preferable to use a metal atom of Si. Since these inorganic polymer precursors easily generate an inorganic polymer compound by heating or the like, the protective layer can be easily formed. In addition, since the inorganic polymer compound having these metal atoms in the main chain is stable, the corrosion resistance of the protective layer obtained is further improved.

より具体的には、無機高分子前駆体として、下記式(1)で表される化合物及び/又はその加水分解生成物を含有していることが好ましい。こうすることで、無機高分子化合物中に、優れた応力緩和性を有するポリシロキサンが導入される。そして、このような無機高分子化合物を含む保護層は、クラック等を生じ難いものとなる。
[化2]
Si(OR4−m …(1)
(式中、Rは炭素数1〜8の有機基、Rは炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜4のアシル基を示し、mは1又は2である。なお、複数存在するR又はRは、それぞれが同一でも異なっていてもよい。)
More specifically, the inorganic polymer precursor preferably contains a compound represented by the following formula (1) and / or a hydrolysis product thereof. By doing so, polysiloxane having excellent stress relaxation properties is introduced into the inorganic polymer compound. And the protective layer containing such an inorganic high molecular compound becomes a thing which does not produce a crack etc. easily.
[Chemical 2]
R 1 m Si (OR 2 ) 4-m (1)
(In the formula, R 1 represents an organic group having 1 to 8 carbon atoms, R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an acyl group having 1 to 4 carbon atoms, and m is 1 or 2. R 1 or R 2 present may be the same or different.)

本発明によれば、有機高分子化合物及び無機高分子化合物の両方の特性を併せて具備しており、また、これらの相分離を生じることが少ない保護層を表面に備える希土類磁石を提供することが可能となる。このような希土類磁石は極めて優れた耐食性を有しており、例えば燃料電池車やハイブリッドカーの駆動モータのような、高い温度条件において使用される用途に用いる永久磁石として好適である。   According to the present invention, it is possible to provide a rare earth magnet having a protective layer on the surface, which has both the characteristics of both an organic polymer compound and an inorganic polymer compound, and hardly causes phase separation. Is possible. Such rare earth magnets have extremely excellent corrosion resistance and are suitable as permanent magnets used in applications that are used under high temperature conditions, such as drive motors for fuel cell vehicles and hybrid cars.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、図1及び図2を参照して本発明の希土類磁石の一実施形態について説明する。図1は、好適な実施形態の希土類磁石を示す斜視図である。また、図2は、図1に示される希土類磁石のII−II線に沿った断面図である。図1及び図2に示される希土類磁石1は、磁石素体2の表面上に保護層4が形成された構成を有している。以下、かかる保護層4及び磁石素体2を構成する成分についてそれぞれ説明する。   First, an embodiment of the rare earth magnet of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a rare earth magnet according to a preferred embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the rare earth magnet shown in FIG. A rare earth magnet 1 shown in FIGS. 1 and 2 has a configuration in which a protective layer 4 is formed on the surface of a magnet body 2. Hereinafter, the components constituting the protective layer 4 and the magnet body 2 will be described.

まず、保護層4の構成成分について説明する。保護層4は、有機高分子化合物及び無機高分子化合物を含有してなるものであり、また、これらは、一部が水素結合により結合されている。なお、「水素結合」とは、2原子間に水素が介在して形成される結合のことをいい、一般的にはX−H…Yで表される。ここで、X及びYは、水素結合により結合される2つの原子を示し、X−HはX原子と水素の共有結合を示す。このように、X−Hで表される基とY原子との間で水素結合が形成されている。   First, the components of the protective layer 4 will be described. The protective layer 4 contains an organic polymer compound and an inorganic polymer compound, and these are partly bonded by hydrogen bonds. “Hydrogen bond” means a bond formed by interposing hydrogen between two atoms, and is generally represented by XH... Y. Here, X and Y represent two atoms bonded by a hydrogen bond, and XH represents a covalent bond between the X atom and hydrogen. Thus, a hydrogen bond is formed between the group represented by XH and the Y atom.

保護層4中に含まれる有機高分子化合物及び無機高分子化合物は、水素結合を形成するため、互いに水素結合を形成可能な官能基を分子中に有している。ここで、水素結合を形成可能な官能基とは、水素結合において水素を供与するプロトン供与性の官能基(上記X−Hで表される基)、及び、水素結合において水素を受容するプロトン受容性の官能基(上述のYを含有する基)の組み合わせである。   The organic polymer compound and the inorganic polymer compound contained in the protective layer 4 have a functional group in the molecule that can form a hydrogen bond with each other in order to form a hydrogen bond. Here, the functional group capable of forming a hydrogen bond is a proton-donating functional group (a group represented by the above XH) that donates hydrogen in a hydrogen bond and a proton acceptor that accepts hydrogen in a hydrogen bond. Combination of functional groups (groups containing Y described above).

有機高分子化合物及び無機高分子化合物は、それぞれプロトン供与性及びプロトン受容性のうちどちらの官能基を有していても構わないが、好適な場合、有機高分子化合物がプロトン受容性の官能基を有しており、無機高分子化合物がプロトン供与性の官能基を有している。   The organic polymer compound and the inorganic polymer compound may have either a proton-donating property or a proton-accepting functional group, respectively. However, when preferred, the organic polymer compound is a proton-accepting functional group. And the inorganic polymer compound has a proton-donating functional group.

以下、各高分子化合物について説明する。有機高分子化合物としては、プロトン受容性の官能基を分子内に有しているものであれば特に制限なく用いることができる。プロトン受容性の官能基としては、電気陰性の大きい酸素原子、窒素原子、フッ素原子、塩素原子等を有する官能基が挙げられる。具体的には、アミド基、イミド基、カーボネート基、ウレタン基が好ましい。   Hereinafter, each polymer compound will be described. The organic polymer compound can be used without particular limitation as long as it has a proton-accepting functional group in the molecule. Examples of the proton-accepting functional group include functional groups having a large electronegative oxygen atom, nitrogen atom, fluorine atom, chlorine atom and the like. Specifically, an amide group, an imide group, a carbonate group, and a urethane group are preferable.

なかでも、アミド基は、水素結合を形成する際に高いプロトン受容性を発揮し得ることから特に好ましい。さらに、有機高分子化合物においては、アミド基のうちでも、−CONHで表される基の水素原子が他の官能基(より好適には有機基)に置換された構成を有するものが一層好ましい。こうすると、アミド基の窒素原子が水素原子を有している場合に生じる懸念のあった、有機高分子化合物におけるアミド基同士の水素結合が殆ど形成されなくなる。その結果、保護層における有機高分子化合物と無機高分子化合物との相分離が一層低減される。 Among these, an amide group is particularly preferable because it can exhibit high proton acceptability when forming a hydrogen bond. Further, in the organic polymer compound, among the amide groups, those having a configuration in which the hydrogen atom of the group represented by —CONH 2 is substituted with another functional group (more preferably, an organic group) are more preferable. . If it carries out like this, the hydrogen bond of the amide groups in an organic polymer compound which had a possibility of generating when the nitrogen atom of an amide group has a hydrogen atom will hardly be formed. As a result, phase separation between the organic polymer compound and the inorganic polymer compound in the protective layer is further reduced.

アミド基を有する有機高分子化合物としては、少なくとも分子中にアミド基を有するものであればよいが、より強い水素結合を生じさせる観点からは、高分子中の各単量体単位がそれぞれアミド基を有していることが好ましい。   The organic polymer compound having an amide group may be any compound having at least an amide group in the molecule. From the viewpoint of generating a stronger hydrogen bond, each monomer unit in the polymer is an amide group. It is preferable to have.

このような有機高分子化合物としては、ポリビニルピロリドン、ポリオキサゾリン、ポリアクリルアミド誘導体、ポリ(N−ビニルカプロラクトン)、ポリビニルアセトアミド、ナイロン誘導体等が挙げられる。また、有機高分子化合物は、これらの重合体を構成するモノマーが、任意の組み合わせで共重合された共重合体であってもよい。   Examples of such organic polymer compounds include polyvinyl pyrrolidone, polyoxazoline, polyacrylamide derivatives, poly (N-vinylcaprolactone), polyvinyl acetamide, nylon derivatives, and the like. The organic polymer compound may be a copolymer obtained by copolymerizing monomers constituting these polymers in any combination.

より具体的には、ポリビニルピロリドンとしては、ポリ(1−ビニル−2−ピロリドン)が挙げられる。また、ポリオキサゾリンとしては、ポリ(2−メチル−2−オキサゾリン)が挙げられ、ポリアクリルアミド誘導体としては、ポリ(N,N−ジメチルアクリルアミド)が挙げられる。   More specifically, examples of polyvinyl pyrrolidone include poly (1-vinyl-2-pyrrolidone). Examples of the polyoxazoline include poly (2-methyl-2-oxazoline), and examples of the polyacrylamide derivative include poly (N, N-dimethylacrylamide).

一方、無機高分子化合物は、炭素原子以外の元素により構成される主鎖(骨格)を有しており、また、分子内にプロトン供与性の官能基を有する化合物である。このような無機高分子化合物の主鎖は、金属原子を含有しており、好適な場合には、金属原子と酸素原子とが交互に結合してなる構造を有している。   On the other hand, an inorganic polymer compound is a compound having a main chain (skeleton) composed of elements other than carbon atoms and having a proton-donating functional group in the molecule. The main chain of such an inorganic polymer compound contains a metal atom, and in a preferred case, has a structure in which metal atoms and oxygen atoms are alternately bonded.

プロトン供与性の官能基は、例えば−OH、−NHで表される構造を有する官能基であり、このような構造を含む官能基として、具体的には水酸基やアミノ基が例示できる。特に水酸基は、上述したプロトン受容性の官能基と水素結合を良好に形成し得ることから好ましい。   The proton-donating functional group is a functional group having a structure represented by, for example, —OH or —NH. Specific examples of the functional group containing such a structure include a hydroxyl group and an amino group. In particular, a hydroxyl group is preferable because a hydrogen bond can be favorably formed with the above-described proton-accepting functional group.

無機高分子化合物の主鎖が有している金属原子としては、Si、Al、Ti、Zr、Ta、Mo、Nb及びBからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が好ましく、なかでもSiが好ましい。より具体的には、無機高分子化合物としては、−Si−O−で表される結合により主鎖が形成されたポリシロキサンが好ましい。このようなポリシロキサンは、その前駆体が比較的安定であり、しかも比較的容易に合成することが可能であるため、種々の構造を有する重合体を形成できるという利点を有している。なお、本明細書中において、金属原子にはSi及びBも含まれるものとする。   As the metal atom of the main chain of the inorganic polymer compound, at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Ti, Zr, Ta, Mo, Nb and B is preferable, and Si is particularly preferable. . More specifically, the inorganic polymer compound is preferably a polysiloxane having a main chain formed by a bond represented by -Si-O-. Such a polysiloxane has an advantage that polymers having various structures can be formed because the precursor is relatively stable and can be synthesized relatively easily. In the present specification, the metal atom includes Si and B.

上記ポリシロキサンとしては、下記式(1)で表される化合物及び/又はその加水分解生成物を縮合又は共縮合させてなるものが挙げられる。なお、下記式中、Rは炭素数1〜8の有機基、Rは炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜4のアシル基を示し、mは1又は2である。なお、複数存在するR又はRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
[化3]
Si(OR4−m …(1)
Examples of the polysiloxane include those obtained by condensation or cocondensation of a compound represented by the following formula (1) and / or a hydrolysis product thereof. In the following formulae, R 1 represents an organic group having 1 to 8 carbon atoms, R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an acyl group having 1 to 4 carbon atoms, and m is 1 or 2. A plurality of R 1 or R 2 may be the same or different.
[Chemical formula 3]
R 1 m Si (OR 2 ) 4-m (1)

このような化合物を縮合させると、−Si−O−で表される結合を主鎖に有するポリシロキサンが生成する。また、縮合時には上記ORで表される官能基が加水分解されて水酸基を生じる。その結果、主鎖が−Si−O−結合により構成され、且つ、プロトン供与性の官能基である水酸基を有しているポリシロキサンが得られる。こうして得られたポリシロキサンは、優れた応力緩和性を有している。このため、このポリシロキサンを含有する保護層4は、クラック等をさらに生じ難いものとなる。 When such a compound is condensed, a polysiloxane having a bond represented by -Si-O- in the main chain is generated. Further, at the time of condensation, the functional group represented by OR 2 is hydrolyzed to generate a hydroxyl group. As a result, a polysiloxane having a main chain composed of —Si—O— bonds and having a hydroxyl group that is a proton-donating functional group is obtained. The polysiloxane thus obtained has excellent stress relaxation properties. For this reason, the protective layer 4 containing this polysiloxane does not easily cause cracks or the like.

保護層4においては、有機高分子化合物及び無機高分子化合物は以下に示す配合比で含有されていることが好ましい。すなわち、有機高分子化合物の含有量は、無機高分子化合物100質量部に対して20〜100質量部であることが好ましい。有機高分子化合物の含有量が20質量部未満であると、得られる保護層の応力緩和性が小さくなり、保護層にクラックが生じやすくなる傾向にある。一方、有機高分子化合物の含有量が100質量部を超えると、保護層の耐熱性、耐湿性が低下する傾向にある。   In the protective layer 4, it is preferable that the organic polymer compound and the inorganic polymer compound are contained in the following compounding ratio. That is, the content of the organic polymer compound is preferably 20 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic polymer compound. When the content of the organic polymer compound is less than 20 parts by mass, the stress relaxation property of the protective layer to be obtained tends to be small and cracks tend to occur in the protective layer. On the other hand, when the content of the organic polymer compound exceeds 100 parts by mass, the heat resistance and moisture resistance of the protective layer tend to decrease.

なお、保護層4は、上述した有機高分子化合物及び無機高分子化合物以外に、微量成分として、Al、Mg、Ca、Zn、Si、Mn等の金属微粉末、エポキシ樹脂等の樹脂成分、モンモリロナイト等の粘土鉱物、SiO、ZrO、Al等の金属酸化物酸化物等を含有していてもよい。 In addition to the organic polymer compound and the inorganic polymer compound described above, the protective layer 4 includes, as trace components, fine metal powders such as Al, Mg, Ca, Zn, Si, and Mn, resin components such as epoxy resins, and montmorillonite. Clay minerals such as SiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 and other metal oxide oxides.

上述した構成を有する保護層4において、有機高分子化合物と無機高分子化合物との間に水素結合が形成されているかどうかは、例えば、フーリエ変換赤外分光測定装置(FT−IR)によって確認することができる。具体的には、磁石素体2から保護層4を剥離して、この剥離片をFT−IRにより分析すると、保護層4に水素結合が形成されている場合、水素結合に寄与している官能基が、通常、水素結合に関与していない状態で得られる吸収波数からシフトした位置に吸収を示すようになる。   In the protective layer 4 having the above-described configuration, whether a hydrogen bond is formed between the organic polymer compound and the inorganic polymer compound is confirmed by, for example, a Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR). be able to. Specifically, when the protective layer 4 is peeled from the magnet body 2 and this peeled piece is analyzed by FT-IR, when hydrogen bonds are formed in the protective layer 4, the functions contributing to the hydrogen bonds The group normally exhibits absorption at a position shifted from the absorption wave number obtained in a state where it is not involved in hydrogen bonding.

例えば、上記した好適な例のように、有機高分子化合物がアミド基を有しており、当該アミド基が水素結合に寄与している場合には、通常、1650cm−1付近に見られるアミドカルボニル基の伸縮振動が、20cm−1程度低波数側にシフトした状態で観測される。 For example, when the organic polymer compound has an amide group and contributes to hydrogen bonding as in the preferred example described above, the amide carbonyl usually found in the vicinity of 1650 cm −1. The stretching vibration of the group is observed in a state shifted to the low wavenumber side by about 20 cm −1 .

次に、希土類磁石1における磁石素体2の構成材料について説明する。磁石素体2は、希土類元素を含有する永久磁石である。この場合、希土類元素とは、長周期型周期表第3周期の元素及びランタノイドに属する元素のことをいい、このような希土類元素には、例えば、イットリウム(Y)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジウム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビニウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)等が含まれる。   Next, the constituent material of the magnet body 2 in the rare earth magnet 1 will be described. The magnet body 2 is a permanent magnet containing a rare earth element. In this case, the rare earth element means an element belonging to the third period of the long-period periodic table and an element belonging to the lanthanoid, and examples of such rare earth elements include yttrium (Y), lanthanum (La), cerium ( Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium ( Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu) and the like.

磁石素体2の構成材料としては、上記希土類元素と遷移元素とを組み合わせて含有させたものが例示できる。この場合、希土類元素としては、Nd、Dy、Pr及びTbからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が好ましく、これらの元素にLa、Sm、Ce、Gd、Er、Eu、Tm、Yb及びYからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を更に含有したものであるとより好適である。   Examples of the constituent material of the magnet body 2 include those containing the rare earth element and the transition element in combination. In this case, as the rare earth element, at least one element selected from the group consisting of Nd, Dy, Pr and Tb is preferable, and these elements include La, Sm, Ce, Gd, Er, Eu, Tm, Yb and Y. More preferably, it further contains at least one element selected from the group consisting of:

より具体的には、磁石素体2の構成材料としては、R−Fe−B(Rは希土類元素)系やR−Co系の構造を有するものが例示できる。前者の構造を有する材料においては、RとしてはNdが好ましく、また後者の構造を有する材料においては、RとしてはSmが好ましい。   More specifically, examples of the constituent material of the magnet body 2 include those having an R—Fe—B (R is a rare earth element) type or R—Co type structure. In the material having the former structure, R is preferably Nd, and in the material having the latter structure, R is preferably Sm.

なかでも、希土類磁石1における磁石素体2の構成材料としては、R−Fe−B系の構造を有する材料が好ましい。このような材料は実質的に正方晶系の結晶構造の主相を有しており、また、この主相の粒界部分に希土類元素の配合割合が高い希土類リッチ相、及びホウ素原子の配合割合が高いホウ素リッチ相を有している。これらの希土類リッチ相及びホウ素リッチ相は磁性を有していない非磁性相であり、このような非磁性相は通常、磁石構成材料中に0.5〜50体積%含有されている。また、主相の粒径は、通常1〜100μm程度である。   Especially, as a constituent material of the magnet body 2 in the rare earth magnet 1, a material having an R—Fe—B structure is preferable. Such a material has a main phase having a substantially tetragonal crystal structure, and a rare earth-rich phase having a high rare earth element content in the grain boundary portion of the main phase, and a boron atom content ratio. Has a high boron-rich phase. These rare earth-rich phase and boron-rich phase are nonmagnetic phases that do not have magnetism, and such a nonmagnetic phase is usually contained in an amount of 0.5 to 50% by volume in the magnet constituting material. Moreover, the particle size of the main phase is usually about 1 to 100 μm.

このような構成を有する磁石素体2の構成材料においては、希土類元素の含有量が8〜40原子%であると好ましい。希土類元素の含有量が8原子%未満である場合、主相の結晶構造がα鉄とほぼ同じ結晶構造となり、保持力(iHc)が小さくなる傾向にある。一方、40原子%を超えると希土類リッチ相が過度に形成されてしまい、残留磁束密度(Br)が小さくなる傾向にある。   In the constituent material of the magnet body 2 having such a configuration, the rare earth element content is preferably 8 to 40 atomic%. When the rare earth element content is less than 8 atomic%, the crystal structure of the main phase becomes almost the same as that of α-iron, and the coercive force (iHc) tends to decrease. On the other hand, if it exceeds 40 atomic%, a rare earth-rich phase is excessively formed, and the residual magnetic flux density (Br) tends to be small.

また、Feの含有量は42〜90原子%であると好ましい。Feの含有量が42原子%未満であるとBrが小さくなり、また、90原子%を超えるとiHcが小さくなる傾向にある。さらに、Bの含有量は2〜28原子%であると好ましい。Bの含有量が2原子%未満であると菱面体構造が形成されやすく、これによりiHcが小さくなる傾向にあり、また28原子%を超えると、ホウ素リッチ相が過度に形成されて、これによりBrが小さくなる傾向にある。   Further, the Fe content is preferably 42 to 90 atomic%. When the Fe content is less than 42 atomic%, Br decreases, and when it exceeds 90 atomic%, iHc tends to decrease. Furthermore, the content of B is preferably 2 to 28 atomic%. When the content of B is less than 2 atomic%, a rhombohedral structure is likely to be formed, and this tends to reduce iHc. When it exceeds 28 atomic%, a boron-rich phase is excessively formed. Br tends to be small.

上述した構成材料においては、R−Fe−BにおけるFeの一部が、Coで置換されていてもよい。このようにFeの一部をCoで置換すると、磁気特性を低下させることなく温度特性を向上させることができる。この場合、Coの置換量は、Feの含有量よりも大きくならない程度とすることが望ましい。Co含有量がFe含有量を超えると、磁石素体2の磁気特性が小さくなる傾向にある。   In the constituent materials described above, a part of Fe in R—Fe—B may be substituted with Co. Thus, if a part of Fe is replaced by Co, the temperature characteristics can be improved without deteriorating the magnetic characteristics. In this case, it is desirable that the amount of substitution of Co not be larger than the content of Fe. When the Co content exceeds the Fe content, the magnetic properties of the magnet body 2 tend to be reduced.

また上記構成材料におけるBの一部は、C、P、S又はCu等の元素により置換されていてもよい。このようにBの一部を置換することによって、磁石素体の製造が容易となるほか、製造コストの低減も図れるようになる。このとき、これらの元素の置換量は、磁気特性に実質的に影響しない量とすることが望ましく、構成原子総量に対して4原子%以下とすることが好ましい。   A part of B in the constituent material may be substituted with an element such as C, P, S or Cu. By replacing a part of B in this way, the magnet body can be easily manufactured and the manufacturing cost can be reduced. At this time, the substitution amount of these elements is desirably an amount that does not substantially affect the magnetic properties, and is preferably 4 atomic% or less with respect to the total amount of constituent atoms.

さらに、iHcの向上や製造コストの低減等を図る観点から、上記構成に加え、Al、Ti、V、Cr、Mn、Bi、Nb、Ta、Mo、W、Sb、Ge、Sn、Zr、Ni、Si、Ga、Cu、Hf等の元素を添加してもよい。これらの添加量も磁気特性に影響を及ぼさない範囲とすることが好ましく、構成原子総量に対して10原子%以下とすることが好ましい。また、その他、不可避的に混入する成分としては、O、N、C、Ca等が考えられ、これらは構成原子総量に対して3原子%程度以下の量で含有されていても構わない。   Further, from the viewpoint of improving iHc and reducing manufacturing costs, in addition to the above-described structure, Al, Ti, V, Cr, Mn, Bi, Nb, Ta, Mo, W, Sb, Ge, Sn, Zr, Ni , Si, Ga, Cu, Hf and other elements may be added. These addition amounts are also preferably in a range that does not affect the magnetic properties, and are preferably 10 atomic% or less with respect to the total amount of constituent atoms. In addition, O, N, C, Ca, etc. are conceivable as components inevitably mixed, and these may be contained in an amount of about 3 atomic% or less with respect to the total amount of constituent atoms.

このような構成を有する磁石素体2は、粉末冶金法によって製造することができる。この方法においては、まず鋳造法やストリップキャスト法等の公知の合金製造プロセスにより所望の組成を有する合金を作製する。次に、この合金をジョークラッシャー、ブラウンミル、スタンプミル等の粗粉砕機を用いて10〜100μmの粒径となるように粉砕した後、更にジェットミル、アトライター等の微粉砕機により0.5〜5μmの粒径となるようにする。こうして得られた粉末を、好ましくは600kA/m以上の磁場強度を有する磁場のなかで、0.5〜5t/cmの圧力で成形する。 The magnet body 2 having such a configuration can be manufactured by powder metallurgy. In this method, first, an alloy having a desired composition is produced by a known alloy production process such as a casting method or a strip casting method. Next, this alloy was pulverized to a particle size of 10 to 100 μm using a coarse pulverizer such as a jaw crusher, a brown mill, or a stamp mill, and then further pulverized by a fine pulverizer such as a jet mill or an attritor. The particle size is 5 to 5 μm. The powder thus obtained is preferably molded at a pressure of 0.5 to 5 t / cm 2 in a magnetic field having a magnetic field strength of 600 kA / m or more.

その後、得られた成形体を、好ましくは不活性ガス雰囲気又は真空下中、1000〜1200℃で0.5〜10時間焼結させた後に急冷する。さらに、この焼結体に、不活性ガス雰囲気又は真空中、500〜900℃で1〜5時間の熱処理を施した後、焼結体を所望の形状に加工して、磁石素体2を得る。   Thereafter, the obtained compact is preferably sintered in an inert gas atmosphere or under vacuum at 1000 to 1200 ° C. for 0.5 to 10 hours and then rapidly cooled. Further, the sintered body is subjected to heat treatment at 500 to 900 ° C. for 1 to 5 hours in an inert gas atmosphere or vacuum, and then the sintered body is processed into a desired shape to obtain the magnet body 2. .

本発明の好適な実施形態の希土類磁石1は上述した磁石素体2の表面上に、上述した保護層4を備えた構造を有している。この希土類磁石1においては、保護層4の厚さは、0.1〜100μmであると好ましく、5〜50μmであるとより好ましい。この厚さが0.1μm未満であると、磁石表面を十分に被覆することが極めて困難となる傾向にある。一方、厚さが100μmを超えると、保護層にクラックや剥離が生じやすくなり、保護層としての信頼性が低下する傾向にある。なお、この場合の保護層4の厚さとは、磁石素体2表面に形成されている保護層4の厚さの平均をいうものとする。   The rare earth magnet 1 according to a preferred embodiment of the present invention has a structure in which the protective layer 4 described above is provided on the surface of the magnet base body 2 described above. In the rare earth magnet 1, the thickness of the protective layer 4 is preferably 0.1 to 100 μm, and more preferably 5 to 50 μm. When this thickness is less than 0.1 μm, it tends to be extremely difficult to sufficiently cover the magnet surface. On the other hand, when the thickness exceeds 100 μm, the protective layer is likely to be cracked or peeled off, and the reliability as the protective layer tends to be lowered. In this case, the thickness of the protective layer 4 means the average thickness of the protective layer 4 formed on the surface of the magnet body 2.

また、希土類磁石1は、磁石素体2の表面上に、保護層4以外の層を1層以上備えるものであってもよい。例えば、保護層4の下地層として無機酸化物層や金属層を備えていてもよく、また、保護層4の表面上に、更に樹脂コート層等を備えていてもよい。   Further, the rare earth magnet 1 may include one or more layers other than the protective layer 4 on the surface of the magnet body 2. For example, an inorganic oxide layer or a metal layer may be provided as a base layer of the protective layer 4, and a resin coat layer or the like may be further provided on the surface of the protective layer 4.

次いで、このように構成された希土類磁石1を製造する方法の一実施形態について説明する。希土類磁石1の製造方法は、保護層4形成用の塗布液を調製する工程(塗布液調製工程)、磁石素体2の表面上に塗布液を塗布する工程(塗布工程)、及び、この塗布液から保護層4を形成する工程(保護層形成工程)を有している。   Next, an embodiment of a method for producing the rare earth magnet 1 configured as described above will be described. The manufacturing method of the rare earth magnet 1 includes a step of preparing a coating solution for forming the protective layer 4 (coating solution preparation step), a step of applying a coating solution on the surface of the magnet body 2 (coating step), and this coating It has the process (protective layer formation process) which forms the protective layer 4 from a liquid.

希土類磁石1の製造方法においては、まず、塗布液調製工程において、原料として、プロトン受容性の官能基を有する有機高分子化合物、及び、プロトン供与性の官能基に変換されるべき基若しくはプロトン供与性の官能基を有する無機モノマー及び/又はこのモノマーの重合生成物を含む無機高分子前駆体を準備し、これらを所定の溶媒に溶解又は分散させた状態で混合する。   In the method for producing the rare earth magnet 1, first, in the coating liquid preparation step, as a raw material, an organic polymer compound having a proton-accepting functional group, and a group to be converted into a proton-donating functional group or proton donation An inorganic polymer precursor containing an inorganic monomer having a functional group and / or a polymerization product of this monomer is prepared, and these are mixed in a state dissolved or dispersed in a predetermined solvent.

塗布液調製工程において用いる有機高分子化合物は、例えば、プロトン受容性の官能基を有する有機化合物のモノマーを重合させることにより得ることができる。このような有機化合物としては、分子内に重合可能な二重結合(例えば、炭素−炭素二重結合や炭素−窒素二重結合)及びプロトン受容性の官能基を有する化合物が好ましい。例えば、上述したポリビニルピロリドン、ポリオキサゾリン及びポリアクリルアミド誘導体等を合成する場合、その原料である有機化合物は、ビニルピロリドン、オキサゾリン及びアクリルアミド誘導体等である。   The organic polymer compound used in the coating liquid preparation step can be obtained, for example, by polymerizing a monomer of an organic compound having a proton-accepting functional group. As such an organic compound, a compound having a polymerizable double bond (for example, a carbon-carbon double bond or a carbon-nitrogen double bond) and a proton-accepting functional group in the molecule is preferable. For example, when synthesizing the above-described polyvinyl pyrrolidone, polyoxazoline, polyacrylamide derivative, and the like, the organic compounds that are raw materials thereof are vinyl pyrrolidone, oxazoline, acrylamide derivatives, and the like.

上記有機高分子化合物としては、その重量平均分子量が2000以上であるものが好ましく、2000〜1000000であるものがより好ましく、10000〜5000000であるものが更に好ましい。   As said organic polymer compound, that whose weight average molecular weight is 2000 or more is preferable, What is 2000-1 million is more preferable, What is 10000-5000000 is still more preferable.

一方、無機高分子前駆体としては、プロトン供与性の官能基又はプロトン供与性の官能基となるべき基を有しており、且つ重合可能な官能基が金属原子に結合してなる無機モノマーや、このモノマーのオリゴマー体又はポリマー体である重合生成物が挙げられる。後者の重合生成物は、その分子中にプロトン供与性の官能基を有するものとなる。また、上記無機モノマーの金属元素としては、Si、Al、Ti、Zr、Ta、Mo、Nb、B等が挙げられる。   On the other hand, the inorganic polymer precursor includes an inorganic monomer having a proton-donating functional group or a group to be a proton-donating functional group, and a polymerizable functional group bonded to a metal atom. And a polymerization product which is an oligomer or polymer of this monomer. The latter polymerization product has a proton-donating functional group in the molecule. Examples of the metal element of the inorganic monomer include Si, Al, Ti, Zr, Ta, Mo, Nb, and B.

無機高分子前駆体におけるプロトン供与性の官能基としては、水酸基やアミノ基が例示できる。また、プロトン供与性の官能基となるべき基としては、アルコキシ基が例示できる。アルコキシ基は、これが加水分解されてプロトン供与性の官能基である水酸基を与える官能基であり、このような加水分解反応は、例えば、アルコキシ基を有する無機モノマーの重合反応とともに進行するものである。   Examples of the proton donating functional group in the inorganic polymer precursor include a hydroxyl group and an amino group. An example of the group that should be a proton-donating functional group is an alkoxy group. The alkoxy group is a functional group that is hydrolyzed to give a hydroxyl group that is a proton-donating functional group. Such a hydrolysis reaction proceeds, for example, with a polymerization reaction of an inorganic monomer having an alkoxy group. .

なお、プロトン供与性の官能基又はプロトン供与性の官能基となるべき基は、無機モノマー又はその重合生成物において、上記金属元素に直接結合していてもよく、また、他の元素を介して金属元素に結合していてもよい。   Note that the proton-donating functional group or the group to be the proton-donating functional group may be directly bonded to the metal element in the inorganic monomer or the polymerization product thereof, or through other elements. It may be bonded to a metal element.

また、上述した無機モノマーが有している重合可能な官能基とは、無機モノマーに重合反応を生じさせ得る官能基である。このような官能基としては、例えば、水酸基やアルコキシ基が挙げられる。重合可能な官能基がアルコキシ基である場合、アルコキシ基の加水分解−縮合反応によって無機モノマーの重合反応が生じる。   Moreover, the polymerizable functional group which the inorganic monomer mentioned above has is a functional group capable of causing a polymerization reaction in the inorganic monomer. Examples of such functional groups include a hydroxyl group and an alkoxy group. When the polymerizable functional group is an alkoxy group, a polymerization reaction of the inorganic monomer is caused by a hydrolysis-condensation reaction of the alkoxy group.

無機高分子前駆体を構成するための無機モノマーとしては、水酸基やアルコキシ基が結合されたSiからなる化合物が好適である。具体的には、下記一般式(1)で表される化合物が好適である。なお、下記式中、Rは炭素数1〜8の有機基、Rは炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜4のアシル基を示し、mは1又は2である。なお、複数存在するR又はRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
[化4]
Si(OR4−m …(1)
As the inorganic monomer for constituting the inorganic polymer precursor, a compound made of Si to which a hydroxyl group or an alkoxy group is bonded is suitable. Specifically, a compound represented by the following general formula (1) is preferable. In the following formulae, R 1 represents an organic group having 1 to 8 carbon atoms, R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an acyl group having 1 to 4 carbon atoms, and m is 1 or 2. A plurality of R 1 or R 2 may be the same or different.
[Chemical formula 4]
R 1 m Si (OR 2 ) 4-m (1)

無機高分子重合体として、上記式(1)で表される無機モノマー及び/又はこのモノマーの重合生成物を用いた場合、得られる無機高分子化合物は、分子中に複数の上記ORで表される基を有するようになる。このORで表される基は、上述の如く、加水分解性を有する基である。また、磁石素体2は通常、その表面に磁石の構成材料に由来する水酸基を有している。このため、無機高分子前駆体として上記化合物を用いた場合、得られた無機高分子化合物が有している加水分解性基と磁石表面の水酸基との間で縮合反応が生じ、これにより、保護層4の磁石素体2に対する密着性が顕著に良好となる傾向にある。 When an inorganic monomer represented by the above formula (1) and / or a polymerization product of this monomer is used as the inorganic polymer, the resulting inorganic polymer compound is represented by a plurality of OR 2 in the molecule. It comes to have a group. The group represented by OR 2 is a group having hydrolyzability as described above. Further, the magnet body 2 usually has a hydroxyl group derived from the constituent material of the magnet on the surface thereof. Therefore, when the above compound is used as an inorganic polymer precursor, a condensation reaction occurs between the hydrolyzable group of the obtained inorganic polymer compound and the hydroxyl group on the magnet surface, thereby protecting The adhesion of the layer 4 to the magnet body 2 tends to be remarkably good.

希土類磁石1の製造においては、上述した塗布液調製工程に続いて、磁石素体2の表面上に塗布液を塗布する塗布工程を実施する。塗布の方法は特に限定されず、公知の方法を適宜選択して用いることができ、例えば、ディップコーティング法、スプレーコート法、スピンコート法等が挙げられる。   In the production of the rare earth magnet 1, a coating process for coating the coating liquid on the surface of the magnet body 2 is performed following the coating liquid preparation process described above. The coating method is not particularly limited, and a known method can be appropriately selected and used. Examples thereof include a dip coating method, a spray coating method, and a spin coating method.

このとき、塗布液の塗布は、得られる保護層4の厚さが所望の値(好適な場合、0.1〜100μmである)となるように、塗布後の溶媒揮発又は体積収縮等を考慮して調整することが好ましい。例えばディップコーティング法により塗布を実施する場合には、磁石素体2を塗布液に浸漬し、その後磁石素体2を引き上げる速度及び時間を適宜設定することによって、塗布される塗布液の厚さを調整することができる。   At this time, the application of the coating solution takes into consideration the solvent volatilization or volume shrinkage after the application so that the thickness of the protective layer 4 to be obtained is a desired value (0.1 to 100 μm in the preferred case). It is preferable to make adjustments. For example, when the application is performed by the dip coating method, the thickness of the coating liquid to be applied is set by appropriately setting the speed and time for lifting the magnet body 2 after immersing the magnet body 2 in the coating liquid. Can be adjusted.

なお、このような塗布を簡便に行い、また形成される保護層4の密着性を良好にする観点からは、塗布工程を実施する前に磁石素体2の表面に所定の処理を施しておくことが望ましい。所定の処理としては、例えば、磁石素体2の表面をバレル研磨等により平滑にした後、素体表面の脱脂処理を行い、さらに酸溶液による洗浄や水洗を実施する処理が挙げられる。これにより清浄な表面を有する磁石素体2が得られ、磁石素体2と保護層4との密着性が向上する。   In addition, from the viewpoint of performing such coating easily and improving the adhesion of the protective layer 4 to be formed, a predetermined treatment is performed on the surface of the magnet body 2 before performing the coating step. It is desirable. Examples of the predetermined treatment include a treatment in which the surface of the magnet body 2 is smoothed by barrel polishing or the like, the surface of the body is degreased, and further washed with an acid solution or washed with water. Thereby, the magnet body 2 having a clean surface is obtained, and the adhesion between the magnet body 2 and the protective layer 4 is improved.

そして、上記塗布工程を実施した後、保護層形成工程において、塗布された塗布液から保護層4を形成し、磁石素体2表面上に保護層4を形成させる。当該保護層形成工程においては、例えば、塗布液を塗布された磁石素体2を加熱するか、又は大気中に放置することにより塗布液から溶媒を揮発させ、これにより保護層4を形成する。この場合、温度条件は室温〜300℃とし、1分〜24時間程度の処理を行うことが好ましい。   And after implementing the said application | coating process, in the protective layer formation process, the protective layer 4 is formed from the apply | coated coating liquid, and the protective layer 4 is formed on the magnet element body 2 surface. In the protective layer forming step, for example, the magnet body 2 coated with the coating liquid is heated or left in the air to volatilize the solvent from the coating liquid, thereby forming the protective layer 4. In this case, the temperature condition is preferably from room temperature to 300 ° C., and the treatment is preferably performed for about 1 minute to 24 hours.

また、本発明による希土類磁石1の製造方法においては、無機高分子前駆体として、上述した無機モノマー、及び/又は、当該無機モノマーの重合生成物であって更なる重合反応を生じ得るオリゴマー若しくはポリマーを用いた場合には、塗布液調製工程、塗布工程、及び保護層形成工程のうちの少なくとも一つの工程において、これらの無機高分子前駆体の重合を生じさせる。   In addition, in the method for producing the rare earth magnet 1 according to the present invention, as the inorganic polymer precursor, the above-described inorganic monomer and / or oligomer or polymer which is a polymerization product of the inorganic monomer and can cause further polymerization reaction. Is used, polymerization of these inorganic polymer precursors is caused in at least one of the coating liquid preparation step, the coating step, and the protective layer forming step.

塗布液調製工程において無機高分子前駆体の重合を生じさせる場合には、上記有機高分子化合物と無機高分子前駆体とを混合した後、無機高分子前駆体同士の重合を生じさせる。ここで、無機高分子前駆体の重合反応の一例を示すと、例えば、無機高分子前駆体として上記一般式(1)で表される無機モノマーを適用すると、その重合反応として、加水分解で生じた水酸基同士か又は水酸基とORとの縮合による重縮合反応が生じることになる。 When the polymerization of the inorganic polymer precursor is caused in the coating liquid preparation step, the organic polymer compound and the inorganic polymer precursor are mixed, and then the polymerization of the inorganic polymer precursors is caused. Here, when an example of the polymerization reaction of the inorganic polymer precursor is shown, for example, when the inorganic monomer represented by the general formula (1) is applied as the inorganic polymer precursor, the polymerization reaction is caused by hydrolysis. A polycondensation reaction occurs due to condensation between the hydroxyl groups or between the hydroxyl groups and OR 2 .

塗布液調製工程における無機高分子前駆体の重合反応は、例えば有機高分子化合物及び無機高分子前駆体を含有する混合液を加熱することによって生じさせることができる。この重合反応が、例えば上述したような無機モノマーの重縮合反応である場合、反応温度は、20〜150℃とすることが好ましい。また反応時間は、10分〜48時間とすることが好ましい。   The polymerization reaction of the inorganic polymer precursor in the coating liquid preparation step can be caused, for example, by heating a mixed solution containing the organic polymer compound and the inorganic polymer precursor. When this polymerization reaction is a polycondensation reaction of inorganic monomers as described above, for example, the reaction temperature is preferably 20 to 150 ° C. The reaction time is preferably 10 minutes to 48 hours.

また、塗布液調製工程において上記重合反応を生じさせる場合、反応液中には更に水を添加することが好ましい。さらに、無機高分子前駆体がSiを含む場合には、重合反応の進行が遅い傾向にあるため、触媒を添加することがより好ましい。この場合の触媒としては、酸、塩基、有機金属化合物等が挙げられ、塩基又は有機金属塩が好適である。   Moreover, when making the said polymerization reaction produce in a coating liquid preparation process, it is preferable to add water further in a reaction liquid. Further, when the inorganic polymer precursor contains Si, it is more preferable to add a catalyst because the polymerization reaction tends to progress slowly. Examples of the catalyst in this case include an acid, a base, an organometallic compound, and the like, and a base or an organometallic salt is preferable.

一方、保護層形成工程において無機高分子前駆体を重合させる場合、その重合反応は、当該工程において塗布液が塗布された状態の磁石素体2を加熱するか、又は、これを大気中に所定時間放置することにより生じさせることができる。例えば、無機モノマーとしてテトラブトキシジルコニウム等を用いた場合、大気中に放置することで、空気中の水分によってこれらの化合物同士の縮合反応が促進される。   On the other hand, when the inorganic polymer precursor is polymerized in the protective layer forming step, the polymerization reaction is performed by heating the magnet body 2 in a state where the coating liquid is applied in the step or by subjecting the magnet body 2 in the atmosphere to It can be caused by leaving it for a period of time. For example, when tetrabutoxyzirconium or the like is used as an inorganic monomer, the condensation reaction between these compounds is promoted by moisture in the air when left in the atmosphere.

保護層形成工程における上記重合を効率良く生じさせるためには、塗布液が塗布された磁石素体2を、好ましくは室温〜300℃で、1分〜24時間処理する。これらの温度が低いか、または処理時間が短い場合、無機高分子前駆体の十分な重合反応が生じ難くなって無機構造単位が十分に生成せず、これにより保護層の耐熱性が低くなる傾向にある。また、処理温度が300℃を超えると有機構造単位が分解してしまい、保護層の柔軟性が低下する傾向にある。   In order to efficiently cause the polymerization in the protective layer forming step, the magnet body 2 coated with the coating solution is preferably treated at room temperature to 300 ° C. for 1 minute to 24 hours. When these temperatures are low or the treatment time is short, sufficient polymerization reaction of the inorganic polymer precursor is difficult to occur and sufficient inorganic structural units are not generated, which tends to lower the heat resistance of the protective layer. It is in. On the other hand, when the treatment temperature exceeds 300 ° C., the organic structural unit is decomposed and the flexibility of the protective layer tends to be lowered.

さらに、本発明の希土類磁石の1製造方法においては、塗布液調製工程及び保護層形成工程以外に、塗布工程において無機高分子前駆体の重合が生じてもよい。この場合、例えば、磁石素体2を加熱しながら塗布を行うことで更に重合反応が促進され、塗布液を磁石素体2に塗布すると同時に重合が生じるようになる。   Furthermore, in one method for producing a rare earth magnet of the present invention, polymerization of the inorganic polymer precursor may occur in the coating step, in addition to the coating solution preparation step and the protective layer formation step. In this case, for example, the polymerization reaction is further promoted by applying the coating while heating the magnet body 2, and polymerization occurs at the same time as the coating liquid is applied to the magnet body 2.

このように、上述した無機高分子前駆体の重合反応は、塗布液調製工程、塗布工程及び保護層形成工程のいずれの工程において生じさせてもよいが、本発明の希土類磁石1の製造方法においては、少なくとも保護層形成工程においてかかる重合を生じさせることがより好ましい。これにより、重合反応に伴って生じる水酸基等が、磁石素体2表面に存在する活性な官能基と反応して、保護層4の磁石素体2への密着性が更に向上する。   As described above, the polymerization reaction of the inorganic polymer precursor described above may be caused in any of the coating liquid preparation step, the coating step, and the protective layer forming step. However, in the method for producing the rare earth magnet 1 of the present invention, It is more preferable to cause such polymerization at least in the protective layer forming step. Thereby, the hydroxyl group etc. which accompany a polymerization reaction react with the active functional group which exists in the magnet element body 2 surface, and the adhesiveness to the magnet element body 2 of the protective layer 4 further improves.

そして、特に好適な場合、塗布液調製工程において上記重合反応の一部を生じさせた後(すなわち、完全には重合を進行させずに)、保護層形成工程において、塗布液調製工程で残存した、さらに重合可能な状態の無機高分子前駆体に重合を生じさせる。こうすることで、塗布液調製段階において無機高分子化合物が生成するようになり、これにより保護層を形成する際に発生する応力が小さくなる。加えて、保護層形成工程においても上記重合が生じるため、保護層4の磁石素体2への密着性が向上する効果も得られるようになる。   In a particularly preferred case, after causing a part of the polymerization reaction in the coating liquid preparation step (that is, without completely proceeding the polymerization), it remains in the coating liquid preparation step in the protective layer forming step. Further, polymerization is caused to the polymerized inorganic polymer precursor. By doing so, an inorganic polymer compound is generated in the coating liquid preparation stage, and thereby the stress generated when forming the protective layer is reduced. In addition, since the polymerization occurs in the protective layer forming step, the effect of improving the adhesion of the protective layer 4 to the magnet body 2 can be obtained.

このように構成された希土類磁石1によれば、以下に示す効果が得られるようになる。すなわち、希土類磁石1は、磁石素体2の表面上に、水素結合により結合した状態の有機高分子化合物及び無機高分子化合物を含有する保護層4を有している。この保護層4においては、両高分子化合物が水素結合により結合されているため、有機高分子化合物及び無機高分子化合物が均一に分散された状態となっている。   According to the rare earth magnet 1 configured as described above, the following effects can be obtained. That is, the rare earth magnet 1 has a protective layer 4 containing an organic polymer compound and an inorganic polymer compound in a state of being bonded by hydrogen bonds on the surface of the magnet body 2. In this protective layer 4, since both polymer compounds are bonded by hydrogen bonds, the organic polymer compound and the inorganic polymer compound are uniformly dispersed.

その結果、保護層4は、有機高分子化合物又は無機高分子化合物をそれぞれ単独で用いた場合に得られる特性を併せて具備するものとなる。例えば、有機高分子化合物のみから形成された保護層と比較して耐湿性、耐熱性に優れており、また、無機高分子化合物のみから形成された保護層と比較して、応力緩和性に優れているという特性を有している。つまり、有機又は無機高分子化合物のみから形成された保護層に比して、極めて優れた耐食性を有している。また、保護層4においては、有機高分子化合物と無機高分子化合物とが水素結合により結合しているため、この両者の相分離が極めて生じ難くなっている。このため、保護層4は、全層にわたって均一な特性を有するものとなる。   As a result, the protective layer 4 also has characteristics obtained when each of the organic polymer compound and the inorganic polymer compound is used alone. For example, it is superior in moisture resistance and heat resistance compared to a protective layer formed only from an organic polymer compound, and excellent in stress relaxation compared to a protective layer formed only from an inorganic polymer compound. It has the characteristic of being. That is, it has extremely excellent corrosion resistance as compared with a protective layer formed only from an organic or inorganic polymer compound. Moreover, in the protective layer 4, since the organic polymer compound and the inorganic polymer compound are bonded by hydrogen bonds, phase separation between the two is extremely difficult to occur. For this reason, the protective layer 4 has a uniform characteristic over all the layers.

このように、保護層4は極めて優れた耐食性を有していることから、かかる保護層4を備えた希土類磁石1は、高温、高湿に晒される条件で使用した場合であっても磁気特性の劣化を生じることが少ないものとなる。このため、このような希土類磁石1は、燃料電池車やハイブリッドカーの駆動モータ等に用いる永久磁石として極めて好適である。   Thus, since the protective layer 4 has extremely excellent corrosion resistance, the rare earth magnet 1 provided with the protective layer 4 has magnetic properties even when used under conditions exposed to high temperature and high humidity. It will be less likely to cause degradation of. For this reason, such a rare earth magnet 1 is extremely suitable as a permanent magnet used for a drive motor of a fuel cell vehicle or a hybrid car.

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
粉末冶金法により作成した14Nd−1Dy−7B−78Fe(数字は原子比)で表される組成を有する焼結体に、アルゴン雰囲気下、600℃、2時間の条件で熱処理を施した後、この焼結体を56mm×40mm×厚さ8mmのサイズに切り出して、磁石素体を得た。この磁石素体をアルカリ性脱脂液により洗浄し、さらに硝酸溶液による処理を実施して磁石素体表面の活性化させた後、表面を繰り返し水洗した。
(Example 1)
A sintered body having a composition represented by 14Nd-1Dy-7B-78Fe (numbers are atomic ratios) prepared by powder metallurgy is subjected to heat treatment under conditions of 600 ° C. for 2 hours in an argon atmosphere. The sintered body was cut into a size of 56 mm × 40 mm × thickness 8 mm to obtain a magnet body. The magnet body was washed with an alkaline degreasing solution and further treated with a nitric acid solution to activate the surface of the magnet body, and then the surface was repeatedly washed with water.

また、これとは別に、重量平均分子量40000のポリビニルピロリドン20gを2−プロパノールに溶解させ、さらにこの溶液にメチルトリメトキシシラン80g、0.1%アンモニア水17.5gを添加した後、50℃で5時間の熱処理を行いメチルトリメトキシシランの重縮合反応を生じさせて、塗布液を調製した。なお、重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーで測定した後、標準ポリスチレンを用いた検量線により換算することにより求めた値である。   Separately, 20 g of polyvinylpyrrolidone having a weight average molecular weight of 40,000 was dissolved in 2-propanol, and 80 g of methyltrimethoxysilane and 17.5 g of 0.1% aqueous ammonia were added to this solution. A coating solution was prepared by heat treatment for 5 hours to cause a polycondensation reaction of methyltrimethoxysilane. In addition, a weight average molecular weight is the value calculated | required by converting with the analytical curve using standard polystyrene, after measuring by gel permeation chromatography.

この塗布液を、ディップコーティング法により上述した磁石素体の表面に塗布した後、150℃、20分の条件で加熱を行うことにより、磁石素体の表面に保護層を形成させ、希土類磁石を得た。   After applying this coating solution to the surface of the magnet body described above by the dip coating method, heating is performed at 150 ° C. for 20 minutes to form a protective layer on the surface of the magnet body, Obtained.

<特性評価>
得られた希土類磁石を用い、保護層の厚さの測定、表面の観察、及び加速試験による耐食性の評価を実施した。すなわち、まず、希土類磁石を幅方向(図1中、奥行き方向)の中央部分で切断し、その切断面を電子顕微鏡で観察することにより保護層の平均厚さを測定した。その結果、保護層の平均厚さは15μmであることが確認された。次に、電子顕微鏡により希土類磁石の表面を観察したところ、磁石における保護層表面にはクラック等の欠陥が形成されていないことが判明した。
<Characteristic evaluation>
Using the obtained rare earth magnet, the thickness of the protective layer was measured, the surface was observed, and the corrosion resistance was evaluated by an acceleration test. That is, first, the average thickness of the protective layer was measured by cutting the rare earth magnet at the central portion in the width direction (in the depth direction in FIG. 1) and observing the cut surface with an electron microscope. As a result, it was confirmed that the average thickness of the protective layer was 15 μm. Next, when the surface of the rare earth magnet was observed with an electron microscope, it was found that no defects such as cracks were formed on the surface of the protective layer of the magnet.

次いで、この希土類磁石を80℃、90%RHの条件で処理する耐食性の加速試験を実施した。その結果、試験開始から300時間経過した後であっても、磁石素体における錆の発生は見られず、磁石素体には腐食が生じていないことが判明した。   Next, an accelerated corrosion resistance test was performed in which the rare earth magnet was treated at 80 ° C. and 90% RH. As a result, even after 300 hours from the start of the test, no rust was observed in the magnet body, and it was found that the magnet body was not corroded.

(比較例1)
以下に示す方法で塗布液を調製したこと以外は、実施例1と同様にして希土類磁石を作製した。すなわち、メチルトリメトキシシラン68gを50gの2−プロパノールに加えて混合した後、この溶液に0.1%アンモニア水15gを加え、80℃で6時間反応させることにより塗布液を調製した。
(Comparative Example 1)
A rare earth magnet was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating solution was prepared by the method described below. That is, after adding 68 g of methyltrimethoxysilane to 50 g of 2-propanol and mixing, 15 g of 0.1% ammonia water was added to this solution and reacted at 80 ° C. for 6 hours to prepare a coating solution.

得られた希土類磁石を用い、実施例1と同様にして保護層の厚さの測定、表面の観察、及び加速試験による耐食性の評価を実施した。その結果、保護層の厚さは10μmであり、また、希土類磁石における保護層の表面にはクラックが生じていることが確認された。さらに、加速試験においては、試験開始から300時間経過後に磁石素体に錆の発生が見られた。   Using the obtained rare earth magnet, the thickness of the protective layer was measured, the surface was observed, and the corrosion resistance was evaluated by an acceleration test in the same manner as in Example 1. As a result, the thickness of the protective layer was 10 μm, and it was confirmed that cracks were generated on the surface of the protective layer in the rare earth magnet. Further, in the accelerated test, rust was generated in the magnet body after 300 hours had elapsed from the start of the test.

(比較例2)
以下に示す方法で塗布液を調製したこと以外は、実施例1と同様にして希土類磁石を作製した。すなわち、まず、メタクリル酸メチル28g及びメタクリル酸−2−エチルヘキシル12gを40gの2−プロパノールに加えて混合した後、この溶液に2,2’−アゾイソブチロニトリル1.6gを更に加えて80℃で6時間反応させて、アクリル樹脂を含む溶液を調製した。また、これとは別に、メチルトリメトキシシラン160gを30gの2−プロパノールに加え攪拌して溶解させた後、この溶液に0.1%アンモニア水35gを加えて50℃で5時間反応させ、メチルトリメトキシシランの重合体を含む溶液を生成した。こうして得られたアクリル樹脂を含む溶液及び重合体を含む溶液を混合することにより塗布液を調製した。
(Comparative Example 2)
A rare earth magnet was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating solution was prepared by the method described below. That is, first, 28 g of methyl methacrylate and 12 g of 2-ethylhexyl methacrylate were added to 40 g of 2-propanol and mixed, and then 1.6 g of 2,2′-azoisobutyronitrile was further added to this solution. The solution was reacted at 6 ° C. for 6 hours to prepare a solution containing an acrylic resin. Separately, 160 g of methyltrimethoxysilane was added to 30 g of 2-propanol and dissolved by stirring, and 35 g of 0.1% aqueous ammonia was added to this solution and reacted at 50 ° C. for 5 hours. A solution containing a polymer of trimethoxysilane was produced. A coating solution was prepared by mixing the solution containing the acrylic resin thus obtained and the solution containing the polymer.

得られた希土類磁石を用い、実施例1と同様にして保護層の厚さの測定、表面の観察、及び加速試験による耐食性の評価を実施した。その結果、保護層の厚さは30μmであり、また、保護層表面には、相分離による1μm程度の大きさの海島構造が確認された。さらに、加速試験においては、試験開始から300時間経過後に磁石素体に錆の発生が見られた。   Using the obtained rare earth magnet, the thickness of the protective layer was measured, the surface was observed, and the corrosion resistance was evaluated by an acceleration test in the same manner as in Example 1. As a result, the thickness of the protective layer was 30 μm, and a sea-island structure having a size of about 1 μm due to phase separation was confirmed on the surface of the protective layer. Further, in the accelerated test, rust was generated in the magnet body after 300 hours had elapsed from the start of the test.

好適な実施形態の希土類磁石を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rare earth magnet of suitable embodiment. 図1に示される希土類磁石のII−II線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the II-II line of the rare earth magnet shown by FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…希土類磁石、2…磁石素体、4…保護層。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rare earth magnet, 2 ... Magnet base body, 4 ... Protective layer.

Claims (15)

希土類元素を含有する焼結体からなる磁石素体と、該磁石素体の表面上に形成された保護層と、を備え、
前記保護層は、有機高分子化合物及び無機高分子化合物を含有しており、前記有機高分子化合物及び前記無機高分子化合物のうちのいずれか一方がプロトン供与性の官能基を有し、他方がプロトン受容性の官能基を有しており、且つ、
前記保護層においては、少なくとも一部に、前記有機高分子化合物と前記無機高分子化合物との水素結合が形成されていること、
を特徴とする希土類磁石。
A magnet body made of a sintered body containing a rare earth element, and a protective layer formed on the surface of the magnet body,
The protective layer contains an organic polymer compound and an inorganic polymer compound, and one of the organic polymer compound and the inorganic polymer compound has a proton-donating functional group, and the other Has a proton-accepting functional group, and
In the protective layer, a hydrogen bond between the organic polymer compound and the inorganic polymer compound is formed at least partially.
Rare earth magnet characterized by
前記有機高分子化合物は、プロトン受容性の官能基を有しており、且つ、前記無機高分子化合物は、プロトン供与性の官能基を有していることを特徴とする請求項記載の希土類磁石。 The organic polymer compound has a proton acceptor functional group, and the inorganic polymer compound, a rare earth according to claim 1, characterized in that it has a proton donating functional groups magnet. 前記有機高分子化合物は、アミド基を有していることを特徴とする請求項1又は2記載の希土類磁石。 3. The rare earth magnet according to claim 1, wherein the organic polymer compound has an amide group. 前記有機高分子化合物は、ポリビニルピロリドン、ポリオキサゾリン及びポリアクリルアミド誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一つの化合物であることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の希土類磁石。 The rare earth magnet according to any one of claims 1 to 3 , wherein the organic polymer compound is at least one compound selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, polyoxazoline, and polyacrylamide derivatives. 前記無機高分子化合物は、金属原子と酸素原子とが交互に結合してなる主鎖を有する化合物であることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の希土類磁石。 The rare earth magnet according to any one of claims 1 to 4 , wherein the inorganic polymer compound is a compound having a main chain formed by alternately bonding metal atoms and oxygen atoms. 前記金属原子として、Si、Al、Ti、Zr、Ta、Mo、Nb及びBからなる群より選ばれる少なくとも一種の原子を含有していることを特徴とする請求項記載の希土類磁石。 6. The rare earth magnet according to claim 5 , wherein the metal atom contains at least one atom selected from the group consisting of Si, Al, Ti, Zr, Ta, Mo, Nb and B. 前記金属原子として、Siを含有していることを特徴とする請求項5又は6記載の希土類磁石。 The rare earth magnet according to claim 5 or 6 , wherein Si is contained as the metal atom. 前記無機高分子化合物は、下記式(1);
[化1]
Si(OR4−m …(1)
(式中、Rは炭素数1〜8の有機基、Rは炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜4のアシル基を示し、mは1又は2である。なお、複数存在するR又はRは、それぞれが同一でも異なっていてもよい。)
で表される化合物及び/又はその加水分解生成物を、縮合又は共縮合して得られたものであることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載希土類磁石。
The inorganic polymer compound has the following formula (1):
[Chemical 1]
R 1 m Si (OR 2 ) 4-m (1)
(In the formula, R 1 represents an organic group having 1 to 8 carbon atoms, R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an acyl group having 1 to 4 carbon atoms, and m is 1 or 2. R 1 or R 2 present may be the same or different.)
The rare earth magnet according to any one of claims 1 to 7 , wherein the rare earth magnet is obtained by condensation or cocondensation of a compound represented by formula (1) and / or a hydrolysis product thereof.
プロトン受容性の官能基を有する有機高分子化合物と、プロトン供与性の官能基に変換されるべき基若しくはプロトン供与性の官能基を有する無機モノマー及び/又は該無機モノマーの重合生成物を含む無機高分子前駆体と、の混合を経て、塗布液を調製する塗布液調製工程と、
前記塗布液を、希土類元素を含有する焼結体からなる磁石素体の表面上に塗布する塗布工程と、
前記塗布液から、前記有機高分子化合物及び無機高分子化合物を含有しており、且つ、少なくとも一部に、前記有機高分子化合物と前記無機高分子化合物との水素結合が形成されている保護層を形成する保護層形成工程と、
を有することを特徴とする希土類磁石の製造方法。
An organic polymer compound having a proton-accepting functional group, an inorganic monomer having a group to be converted to a proton-donating functional group, or an inorganic monomer having a proton-donating functional group, and / or a polymerization product of the inorganic monomer A coating liquid preparation step of preparing a coating liquid through mixing with a polymer precursor,
Applying the coating solution on the surface of a magnet body made of a sintered body containing a rare earth element ; and
A protective layer containing the organic polymer compound and the inorganic polymer compound from the coating solution , and at least partially forming a hydrogen bond between the organic polymer compound and the inorganic polymer compound Forming a protective layer, and
A method for producing a rare earth magnet, comprising:
前記塗布液調製工程、前記塗布工程、及び、前記保護層形成工程のうちの少なくとも一つの工程において、前記無機高分子前駆体の重合を行うことを特徴とする請求項記載の希土類磁石の製造方法。 The rare earth magnet according to claim 9 , wherein the inorganic polymer precursor is polymerized in at least one of the coating liquid preparation step, the coating step, and the protective layer forming step. Method. 前記有機高分子化合物として、前記プロトン受容性の官能基がアミド基であるものを用いることを特徴とする請求項9又は10記載の希土類磁石の製造方法。 The method for producing a rare earth magnet according to claim 9 or 10, wherein the organic polymer compound is one in which the proton-accepting functional group is an amide group. 前記有機高分子化合物として、ポリビニルピロリドン、ポリオキサゾリン及びポリアクリルアミド誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一つの化合物を用いることを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。 The production of a rare earth magnet according to any one of claims 9 to 11 , wherein at least one compound selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, polyoxazoline and polyacrylamide derivatives is used as the organic polymer compound. Method. 前記無機高分子前駆体として、重合可能な官能基が、Si、Al、Ti、Zr、Ta、Mo、Nb及びBからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属原子に結合してなる前記無機モノマー及び/又はその重合生成物を用いることを特徴とする請求項9〜12のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。 As the inorganic polymer precursor, the above-mentioned inorganic monomer in which a polymerizable functional group is bonded to at least one metal atom selected from the group consisting of Si, Al, Ti, Zr, Ta, Mo, Nb and B, and The method for producing a rare earth magnet according to any one of claims 9 to 12, wherein a polymerization product thereof is used. 前記無機高分子前駆体として、重合可能な官能基が、Siに結合してなる前記無機モノマー及び/又はその重合生成物を用いることを特徴とする請求項9〜13のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。 As the inorganic polymer precursor, the polymerizable functional groups, according to any one of claims 9 to 13, characterized by using a formed by bonding the inorganic monomer and / or a polymerization product to Si Method for producing rare earth magnets. 前記無機高分子前駆体として、下記式(1);
[化2]
Si(OR4−m …(1)
(式中、Rは炭素数1〜8の有機基、Rは炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜4のアシル基を示し、mは1又は2である。なお、複数存在するR又はRは、それぞれが同一でも異なっていてもよい。)
で表される無機モノマー及び/又はその加水分解生成物を含有していることを特徴とする請求項9〜14のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。
As the inorganic polymer precursor, the following formula (1);
[Chemical 2]
R 1 m Si (OR 2 ) 4-m (1)
(In the formula, R 1 represents an organic group having 1 to 8 carbon atoms, R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an acyl group having 1 to 4 carbon atoms, and m is 1 or 2. R 1 or R 2 present may be the same or different.)
The manufacturing method of the rare earth magnet as described in any one of Claims 9-14 characterized by containing the inorganic monomer represented by these, and / or its hydrolysis product.
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