改善了耐蚀性的稀土元素/过渡金属系永久磁体及其制造方法技术

本申请公开了通过表面处理改善稀土元素／过渡金属系永久磁体的耐蚀性，该磁铁含有包括钇的一种或多种稀土元素，过渡金属主要是铁。在磁体表面涂覆一导电性底层，在其上电镀覆（以后称ｅ－）一平均粒度不大于０．９μｍ的铜镀层。底层可任意为ｅ－Ｎｉ层，无电铜镀层，采用氰化铜浴的ｅ－Ｃｕ层，和另一种采用含磷酸酯为主要组分的碱性有机酸铜浴的ｅ－Ｃｕ层。保护层在ｅ－Ｃｕ层上形成，其可任意为ｅ－Ｎｉ层，无电Ｎｉ－Ｐ镀层。ｅ－Ｃｕ层采用焦磷酸铜浴形成。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
改善了耐蚀性的稀土元素/过渡金属系永久磁体及其制造方法本专利技术涉及一种R-TM-B系永久磁体，通过在磁体上电镀，一层具有细小晶粒尺寸的铜电镀层以显著改善其耐蚀性。随着电气，电子设备的高性能化，小型化，对作为其中一种部件的永久磁体的类似的要求日趋强烈。过去最强的永久磁体是稀土元素/钴(R-Co)系磁体，但是，近年来，一种更强的R-TM-B系永久磁体已被投入实用(特开昭59-46008)。这里，R为包括Y(钇)在内的一种或多种稀土元素，TM是包括典型元素Fe和Co在内的一种或多种过渡金属，其中一部分可被任何别的金属元素或非金属元素置换。B是硼。但是，R-TM-B系永久磁体有极易生锈的问题。因此，为了改善其耐蚀性，采取了在永久磁体表面设置抗氧化保护层以改善其耐蚀性。对于保护层的种类，人们提出如镍电镀层，抗氧化树脂，铝离子镀层等等。特别是镍电镀层以其在改善R-TM-B系永久磁体的耐蚀性方面处理简便而有效，受到公众注目(特开昭60-54406)。与抗氧化树脂相比较，镍电镀层具有表面保护层的机械强度优异，保护层自身几乎不吸湿等优点。然而，镍电镀层的处理方法，由于电镀电流易于集中在磁体的拐角等外周部分，因此在这些部位的保护层相对较厚，同时，由于电镀-->电流难以流过内孔和外周边部分，因此，在这些部位的保护层相对较薄。由于这种倾向，不可能期望只用镍电镀法获得足够均匀的膜厚，特别是对如园柱形等异形的磁体，镍电镀层几乎不可能被涂覆到内周边表面。为了解决膜厚均一性问题，迄今为止，人们提出以铜电镀层为基层，在其上设置镍电镀层的方法(特开昭62-236345，和特开昭64-42805等)。电镀浴包括氰化铜浴和以磷酸酯为主要组分的碱性有机酸铜浴。这些电镀浴的优点在于，不发生Cu的置换作用，可直接在R-TM-B系永久磁体表面电镀，因为它们不发生铜的置换作用。这里，所谓“置换作用”，是指在电化学序列上位于前列的金属，在浸渍于在电化学序列上位于该金属后面的金属的盐溶液中时，被浸渍的金属溶解，而溶液中的金属由离子状态被还原析出，形成表面膜。例如，比Nd，Fe在电化学序列上位于前列的金属包括Cr18-8不锈钢(活态)，Pb，Sn，Ni(活态)，黄铜，Cu青铜，Cu-Ni，Ni(钝态)，18-8不锈钢(钝态)，AgCr，Au，Pt等等，可按照需要从中选择合适的金属。另外，光亮镀被广泛使用，因其针孔少而耐蚀性高。这里，所谓“光亮”是指表面的微观平整状态。为了得到光亮的表面，常规上从镀层的残余应力和硬度方面选择适宜的光亮剂，或者用所谓的光亮电流密度缓慢地作用于电解反应。然而，不管有无电解，常规的电镀铜的一个缺点是铜镀层在空气中易于变色，并可能造成表面氧化。换言之，在铜镀层上的镍镀层对于保持耐蚀性是必不可少的。但是由氰化铜浴和以磷酸为主要组分的-->碱性有机酸铜浴得到的铜镀层，其表面形态如图13所示，具有大小为10-50μm的几乎园形的胞状晶结构，同样如图14所示，形成晶粒大小为0.5-2μm的略为粗杂的结构。特别地，在图14中，存在有从左上部开始的横向尖锐裂缝。另外，图13的照片为放大500倍，图14的照片放大10,000倍。因此，由于铜镀层呈胞状晶结构并具有如上的表面粗糙度，即使在铜镀层基层上镀覆镍镀层，其形成的保护层如图15所示，仍呈胞状晶结构，表面粗糙度为1-5μm，这导致了在镍镀层胞状晶结构的边界部位形成针孔，耐蚀性恶化。要避免上述情况中针孔的不利影响，又产生了另一个问题，保护层厚度必须增加。这种情况下，用一激光显微镜扫描图15的中心线所示的位置，以测定其不平整度。参见图15，以上部的0μm的破线为基准，在5.28μm的破线之间存在不平整的截面线。使用激光显微镜附设的计算器也可表示出它的平均深度(DEPTH)。在图15的情况下，DEPTH为4.72μm。进而，在光亮镀的情况，存在必须根据情况选择最适宜的光亮剂的问题，或者以牺牲生产率为代价按照电镀时间选择光亮电流密度范围等问题。另外，因为光亮剂中含有硫(S)，这便有另一个问题，即如果不考虑光亮剂与基质，或者与镀层的关系，可能形成电化学的局部腐蚀电池，结果造成耐蚀性下降。因此，本专利技术的目的在于提供组织简单高度可靠的耐蚀性好的R-TM-B系永久磁体。本专利技术人发现，上述目的可通过在磁体表面覆盖一导电性底层，-->然后由焦磷酸铜浴镀覆一铜镀层而实现。详细描述如下。即使镀层厚度在5μm的数量级，即使它不象常规要求的那样厚，采用焦磷酸铜浴镀覆的铜镀层的表面不呈胞状晶结构，并极为平整，且如图11所示(放大10,000倍)，具有晶粒大小不大于0.9μm的精细结构。因此，镀覆在铜电镀底层上的镍镀层如图12所示，表面不平整度不大于1μm，是极为光滑的。人们相信，镍镀层表面的针孔的数目，由于如此高的平整度，被显著地减少了。此外，所谓“表面不平整度”是指在由激光显微镜确定的长度范围内，激光光束扫描时表面起伏的峰与峰之间的深度，通常用激光显微镜的DEPTH数值来表示。与图15中现有技术的DEPTH为4.72μm相比，图12中DEPTH为0.48μm意味着表面不平整度是极小的。如上所述，本专利技术旨在改善铁/稀土元素永久磁体的耐蚀性，例如R-TM-B系永久磁体，其在耐蚀性方面至今存在着问题，本专利技术通过焦磷酸铜浴镀覆铜镀层以改善耐蚀性。在本专利技术中，通过焦磷酸铜浴镀铜，即使不添加光亮剂，也可得到表面光滑的镀层。按照实际情况，在镀铜时，也可同时使用巯噻唑光亮剂。本专利技术的焦磷酸铜镀层，导电性，柔软性，延展性优异，镀层的覆盖性较高。此外，所谓“镀层覆盖性”是指镀层被覆底层的能力。例如，该能力代表在烧结型永久磁体的深凹部，园柱形磁体的内表面等电流密度低的位置，镀层沉积在这些位置的能力。采用焦磷酸铜浴镀铜的电流密度优选1-5A/dm2的范围。此外，铜镀层的膜厚必须在2-20μm范围内，优选10-15μm范围。-->在采用焦磷酸铜浴镀铜之前，必须被覆一导电性保护性底层，其理由在于，与氰化铜浴和以磷酸酯为主要组分的碱性有机酸铜浴不一样，焦磷酸铜浴具有铜的置换作用。如果R-TM-B系永久磁体直接浸渍于焦磷酸铜浴中，由于与磁体的置换镀覆作用，将在镀层和磁体之间形成一相当薄且粘附很差的铜膜，因此，需要设置一由金属膜构成的底层作为保护层，以防止置换镀覆的发生而提高粘附力。偶而，在粘附很差的地方，在永久磁体下表面的边界处观察不到扩散层。可用于底层的各类金属膜能在R-TM-B系永久磁体直接镀覆的镍镀层，无电铜镀层，采用氰化铜浴的铜镀层，以及采用以磷酸酯为主要组分的碱性有机酸铜浴的铜镀层。特别优选镍电镀层，因为镀液稳定性优良。镍镀浴的种类可采用瓦特(Watt)浴，氨基磺酸浴，和氨浴。电流密度优选1-10A/dm2，底层的膜厚优选0.1-10μm。上述的底层，并不一定必须是金属，只要具有导电性，且与永久磁体表面的涂覆粘附性很好，除金属以外的例如有机金属膜，导电塑料，导电陶瓷等均可采用。之所以需要底层导电，是由于其上的铜镀层是通过电镀作用沉积的。此外，上述所谓底层与永久磁体表面的镀覆粘附性好，是指与铁/稀土元永久磁体的主要构成元素铁，稀土元素相比，底层组分的离子化倾向更低的电化学要求。进一步，可用焦磷酸铜浴在铜层上镀覆一保护层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善了耐蚀性的稀土元素／过渡金属系永久磁体，其中在稀土元素／过渡金属系永久磁体的表面含有包括钇的一种或多种稀土元素，过渡金属主要包括铁，其表面涂覆有导电性底层，在该底层上镀覆有平均粒经不大于０．９μｍ的铜镀层。

【技术特征摘要】
JP 1991-11-27 337741/911.一种改善了耐蚀性的稀土元素/过渡金属系永久磁体，其中在稀土元素/过渡金属系永久磁体的表面含有包括钇的一种或多种稀土元素，过渡金属主要包括铁，其表面涂覆有导电性底层，在该底层上镀覆有平均粒经不大于0.9μm的铜镀层。2.权利要求1的一种改善了耐蚀性的稀土元素/过渡金属系永久磁体，其中该铜镀层中的铜的(111)晶面的X-射线衍射强度不小于6KCPS。3.权利要求1的一种改善了耐蚀性的稀土元素/过渡金属系永久磁体，其中该铜镀层的晶粒结构沿一个方向生长。4.权利要求2的一种改善了耐蚀性的稀土元素/过渡金属系永久磁体，其中该铜镀层的晶粒结构沿一个方向生长。5.权利要求1的一种改善了耐蚀性的稀土元素/过渡金属系永久磁体，其中该底层可任意为镍镀层，无电铜镀层，采用氰化铜浴的铜镀层，采用含磷酸酯为主要组分的碱性有机酸铜浴的铜镀层。6.权利要求2的一种改善了耐蚀性的稀土元素/过渡金属系永久磁体，其中该底层可任意为镍镀层，无电铜镀层，采用氰化铜浴的铜镀层，采用含磷酸酯为主要组分的碱性有机酸铜浴的铜镀层。7.权利要求3的一种改善了耐蚀性的稀土元素/过渡金属系永久磁体，其中该底层可任意为镍镀层，无电铜镀层，采用氰化铜浴的铜镀层，采用含磷酸酯为主要组分的碱性有机酸铜浴的铜镀层。8.一种改善了耐蚀性的稀土元素/过渡金属系永久磁体，其中在稀土元素/过渡金属系永久磁体的表面含有包括钇的一种或多种稀土元素，过渡金属主要包括铁，其表面涂覆有导电性底层，在该底层上镀覆有平均粒经不大于0.9μm的铜镀层，在该铜镀层上进一步涂覆有一种保护层。9.权利要求8的一种改善了耐蚀性的稀土元素/过渡金属系永久磁体其中该保护层可为下列涂层中任一种：镍镀层，无电N1-P镀层，和镍合金镀层。10.权利要求9的一种改善了耐蚀性的稀土元素/过渡...

【专利技术属性】
技术研发人员：多贺谷敦，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]