自動車用ＩＰＭ型モータに使用される永久磁石の製造方法
【課題】 優れた耐食性、耐摩耗性および耐衝撃性を兼ね備えた、自動車用ＩＰＭ型モータに使用される永久磁石の製造方法を提供すること。
【解決手段】 Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面に、第１層目として膜厚が３〜１５μｍのＮｉ被膜を電気めっき法により成膜した後、第２層目として膜厚が３〜１５μｍのＣｕまたはＳｎ被膜を電気めっき法により成膜し、第３層目として第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合に２．５〜４．５のビッカース硬度を有する膜厚が４〜７μｍのＮｉ−Ｐ合金被膜を無電解めっき法により成膜することを特徴とする。
【解決手段】 Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面に、第１層目として膜厚が３〜１５μｍのＮｉ被膜を電気めっき法により成膜した後、第２層目として膜厚が３〜１５μｍのＣｕまたはＳｎ被膜を電気めっき法により成膜し、第３層目として第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合に２．５〜４．５のビッカース硬度を有する膜厚が４〜７μｍのＮｉ−Ｐ合金被膜を無電解めっき法により成膜することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車用ＩＰＭ型モータのロータヨーク内のスロットに挿入して使用される永久磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッドカーに搭載されるモータには、その高性能化のために、永久磁石材料の中で最も高い磁気特性を持つＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（Ｒは希土類元素）が用いられている。このＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石は、反応性の高いＲを含むため、大気中で酸化腐食されやすい。従って、その使用に際しては、耐食性確保のために、Ｎｉめっき被膜やＡｌ蒸着被膜、樹脂塗装被膜などをその表面に成膜するなど、何らかの表面処理が施される。
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の耐食性をさらに向上するための方法は数多く提案されており、特許出願の数も多い。例えば、特許文献１には、耐食性に優れたＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を得るため、第１の保護層としてＮｉ被膜、第２の保護層として第１の保護層より軟質であるＣｕまたはＳｎ被膜、第３の保護層として第２の保護層より硬質であるＮｉ被膜をその表面に成膜することが開示されている。特許文献２〜４にも、耐食性向上を目的とした、Ｎｉ被膜−Ｃｕ被膜−ＮｉまたはＮｉ−Ｐ被膜の組み合わせの積層被膜が開示されている。特許文献５には、耐食性向上と耐摩耗性確保の目的で、硬度の低い無光沢Ｎｉ被膜と硬度の高い光沢Ｎｉ被膜の組み合わせの積層被膜が開示されている。また、特許文献６には、鉄系焼結材料の表面に、ビッカース硬度が４００〜５００程度のＮｉ−Ｐ被膜を成膜し、鉄系焼結材の耐磨耗性を向上させることが開示されている。
【特許文献１】特開平１−３２１６１０号公報
【特許文献２】特開平５−２０５９２６号公報
【特許文献３】特許第３３７７６０５号公報
【特許文献４】特開平７−３３１４８６号公報
【特許文献５】特開平９−７８１０号公報
【特許文献６】特開２００３−９７４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電気自動車やハイブリッドカーの高性能化に伴い、これらに搭載されるモータにも高性能化が求められ、その結果、ＳＰＭ型（Surface Permanent Magnet：表面磁石型）モータに替えてＩＰＭ型（Interior Permanent Magnet：内部磁石型）モータが採用されるようになった。ＩＰＭ型モータは、例えば、図１に示すロータ１を用いて組み立てられるものであり、ロータ１は、珪素鋼板を積層して作製されたヨーク２内に設けられたスロット３に磁石４が挿入される構造をとる。ヨークは、珪素鋼板を打ち抜いたものを積層して作製されているため、そのスロット表面には、バリや打ち抜きの刃の痕などの凹凸がある。従って、表面に耐食性被膜が成膜されたＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石をスロットに挿入する際、前記凹凸によって被膜が傷つくことがあり、その結果、磁石の耐食性に問題を生じ、磁気特性が劣化し、モータの特性低下が生じるという問題があった。また、スロット内部と磁石の間のクリアランスは非常に小さく、磁石の挿入時に磁石に大きな応力が加わって、被膜に割れ欠けを生じるという問題もあった。さらに、ＩＰＭ型モータの回転は、６０００ｒｐｍ以上にも達し、回転時にスロット内の磁石には、磁石の大きな磁気的吸引力に加えて、大きな遠心力が作用する。そのため、磁石はスロット内で径方向に移動し、磁石とヨークとの衝突が生じるので、被膜が傷ついたり磨耗したり、被膜に割れ欠けを生じたりする問題もあった。
以上のような問題に鑑みれば、自動車用ＩＰＭ型モータ用のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面処理方法には、耐食性（容易に傷つかないこと）に加え、耐摩耗性（容易に磨耗しないこと）と耐衝撃性（容易に割れ欠けを生じないこと）が求められる。
しかしながら、耐磨耗性を確保しようとして、磁石の表面に成膜する被膜の硬度を高くすると、被膜の耐衝撃性は劣る方向に進み、被膜に割れ欠けを生じやすくなる一方、耐衝撃性を確保しようとして、被膜に柔軟性を持たせると、被膜の耐摩耗性は劣る方向に進み、被膜が傷つきやすくなったり磨耗しやすくなったりするという相反する課題を有している。従って、ＩＰＭ型モータ用の磁石の表面処理方法として、上記の特許文献１〜６などに記載された従来の表面処理方法をそのまま適用したのでは、このような問題を解決できない。特許文献１〜５には、種々の積層被膜が開示されているが、その目的は耐食性の向上であり、自動車用ＩＰＭ型モータに使用される磁石のような、特殊環境で使用される磁石に対し、耐磨耗性と耐衝撃性を同時に付与するといった視点からの記載や示唆はない。また、特許文献６にあるような、硬質被膜を最表層に成膜しただけでは耐磨耗性と耐衝撃性を確保できない。
そこで本発明は、優れた耐食性、耐摩耗性および耐衝撃性を兼ね備えた、自動車用ＩＰＭ型モータに使用される永久磁石の製造方法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】
【０００４】
本発明者らは上記の点に鑑み鋭意検討を行った結果、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面に、下地層として所定の膜厚のＮｉ電気めっき被膜を介して、衝撃緩衝材としての機能を持つ所定の膜厚のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜を積層し、最表層に所定の硬度と膜厚のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜を成膜することにより、上記の問題を解決できることを知見した。
【０００５】
上記の知見に基づいてなされた本発明の自動車用ＩＰＭ型モータのロータヨーク内のスロットに挿入して使用される永久磁石の製造方法は、請求項１記載の通り、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面に、第１層目として膜厚が３〜１５μｍのＮｉ被膜を電気めっき法により成膜した後、第２層目として膜厚が３〜１５μｍのＣｕまたはＳｎ被膜を電気めっき法により成膜し、第３層目として第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合に２．５〜４．５のビッカース硬度を有する膜厚が４〜７μｍのＮｉ−Ｐ合金被膜を無電解めっき法により成膜することを特徴とする。
また、請求項２記載の製造方法は、請求項１記載の製造方法において、第１層目の被膜をｐＨが６．０〜８．０に調整されたＮｉめっき浴を用いて成膜することを特徴とする。
また、請求項３記載の製造方法は、請求項１または２記載の製造方法において、第３層目の被膜のビッカース硬度を４００〜７００とすることを特徴とする。
また、請求項４記載の製造方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の製造方法において、第３層目の被膜をＰが５〜１２ｗｔ％含まれるようにすることを特徴とする。
また、請求項５記載の製造方法は、請求項１乃至４のいずれかに記載の製造方法において、第１層目〜第３層目の被膜の合計膜厚を１５〜２５μｍとすることを特徴とする。
また、本発明の自動車用ＩＰＭ型モータのロータヨーク内のスロットに挿入して使用される永久磁石は、請求項６記載の通り、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面に、膜厚が３〜１５μｍのＮｉ電気めっき被膜を介して、膜厚が３〜１５μｍのＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜を有し、さらに、前記ＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合に２．５〜４．５のビッカース硬度を有する膜厚が４〜７μｍのＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、衝撃緩衝材としての機能を持ち、かつ、非常に被膜硬度が高く摺動性に優れた積層被膜がＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面に成膜されるので、自動車用ＩＰＭ型モータのロータヨーク内のスロットに挿入して使用しても、被膜が傷ついたり磨耗したりすること、また、被膜に割れ欠けを生じたりすることを効果的に抑制し、磁石に優れた耐食性、耐摩耗性および耐衝撃性を付与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の自動車用ＩＰＭ型モータのロータヨーク内のスロットに挿入して使用される永久磁石の製造方法は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面に、第１層目として膜厚が３〜１５μｍのＮｉ被膜を電気めっき法により成膜した後、第２層目として膜厚が３〜１５μｍのＣｕまたはＳｎ被膜を電気めっき法により成膜し、第３層目として第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合に２．５〜４．５のビッカース硬度を有する膜厚が４〜７μｍのＮｉ−Ｐ合金被膜を無電解めっき法により成膜することを特徴とするものである。
【０００８】
第１層目のＮｉ電気めっき被膜は、公知のワット浴やスルファミン浴などを用いて成膜することができるが、特に、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石との密着性や、磁石表面からの磁石成分の溶出を極力少なくするという観点からは、例えば、特許第２９０８６３７号公報に記載の、ｐＨが６〜８に調整されたＮｉめっき浴（中性Ｎｉめっき浴）を用いることが好ましい。中性Ｎｉめっき浴を構成するめっき浴組成としては、例えば、硫酸ニッケルを７０〜２００ｇ／Ｌ、クエン酸アンモニウムおよび／またはクエン酸ナトリウムを２５〜１５０ｇ／Ｌ、ホウ酸を１０〜３０ｇ／Ｌ、塩化アンモニウムおよび／または硫酸ナトリウムを５〜５０ｇ／Ｌ、応力抑制剤を３〜１５ｇ／Ｌ含み、ｐＨを６．０〜８．０に調整したものが挙げられる。その浴温は４０〜６０℃とすればよい。
【０００９】
第１層目のＮｉ電気めっき被膜の膜厚を３〜１５μｍと規定するのは、３μｍ未満では下地層としての上層めっき被膜との密着性向上の効果が得られない恐れがあり、１５μｍを超えるとコスト増大要因や磁石の有効体積減少につながる恐れがあるからである。
【００１０】
第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜は、衝撃緩衝材としての機能を持つ。Ｃｕ電気めっき被膜は、例えば、公知のピロリン酸銅めっき浴などを用いて成膜すればよい。ピロリン酸銅めっき浴を構成するめっき浴組成としては、例えば、ピロリン酸銅を２０〜１０５ｇ／Ｌ、ピロリン酸カリウムを１００〜３７０ｇ／Ｌ、アンモニア水を２〜５ｍＬ／Ｌ、光沢剤を適量含み、ｐＨを８．０〜９．０に調整したものが挙げられる。その浴温は５０〜６０℃とすればよい。Ｓｎ電気めっき被膜は、例えば、公知の酸性スズめっき浴などを用いて成膜すればよい。酸性スズめっき浴を構成するめっき浴組成としては、例えば、硫酸第一スズを３０〜５０ｇ／Ｌ、硫酸を８０〜２００ｇ／Ｌ、光沢剤を適量含み、ｐＨを０．１〜２．０に調整したものが挙げられる。その浴温は１０〜３０℃とすればよい。
【００１１】
第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜の膜厚を３〜１５μｍと規定するのは、３μｍ未満では衝撃緩衝材としての機能が得られない恐れがあり、１５μｍを超えるとコスト増大要因や磁石の有効体積減少につながる恐れがあるからである。第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜の好ましい膜厚は、７〜１５μｍである。
【００１２】
第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜は、例えば、Ｎｉイオンと次亜リン酸塩を主成分とする公知の酸性浴やアルカリ性浴を用いて成膜すればよい。好適なめっき浴組成としては、例えば、硫酸ニッケルを１５〜４０ｇ／Ｌ、次亜リン酸ナトリウムを２０〜４０ｇ／Ｌ、その他、安定剤や錯化剤などを適量含み、ｐＨを４．０〜５．０に調整したものが挙げられる。その浴温は８０〜９５℃とすればよい。
【００１３】
第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜のビッカース硬度を第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合に２．５〜４．５と規定するのは、２．５未満では硬度が低すぎて、磁石をスロットに挿入する際に被膜が傷ついて磁石の耐食性に悪影響を与える恐れや、被膜が必要以上に磨耗する恐れがあり、４．５を超えると硬度が高すぎて、第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜との間に無視できない応力がかかり、被膜に割れ欠けを発生する恐れがあるからである。第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜の好ましいビッカース硬度は、第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合に３．０〜４．０である。第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜を上記のようなめっき浴を用いて成膜した場合、そのビッカース硬度を１００〜２００にできるので、この場合、第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜のビッカース硬度は、４００〜７００とすることが好ましい。このようなビッカース硬度のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜は、被膜中にＰが５〜１２ｗｔ％含まれるようにすることで得ることができる。被膜中のＰ含量は、めっき浴中のＰ濃度を調整することで調整できる。
【００１４】
第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜の膜厚を４〜７μｍと規定するのは、４μｍ未満では第３層目の被膜としての機能が得られない恐れがあり、７μｍを超えるとコスト増大要因や磁石の有効体積減少につながる恐れがあるからである。第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜の好ましい膜厚は、５〜７μｍである。
【００１５】
なお、第１層目〜第３層目の被膜の好ましい合計膜厚は、１５〜２５μｍである。
【実施例】
【００１６】
本発明を以下の実施例と比較例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以下の実施例と比較例は、例えば、米国特許４７７０７２３号公報や米国特許４７９２３６８号公報に記載されているようにして、公知の鋳造インゴットを粉砕し、微粉砕後に成形、焼結、熱処理、表面加工を行うことによって得られた１４Ｎｄ−７９Ｆｅ−６Ｂ−１Ｃｏ組成（ａｔ％）の縦４０．４５ｍｍ×横１８．５ｍｍ×高さ４．５ｍｍ寸法の板状焼結磁石（以下、磁石体試験片と称する）を用いて行った。
【００１７】
Ａ．サンプル１〜５の製造方法（実施例）
（工程１）
断面形状が一辺が４５０ｍｍの正六角形で長さが１６０ｍｍの耐熱プラスチック製バレル治具に磁石体試験片２００個と見かけ容量１．５Ｌの直径６．０ｍｍのスチールボールを収容した後、このバレル治具を硝酸ナトリウム０．２ｍｏｌ／Ｌと硫酸１．５ｖｏｌ％を含んだ液温３０℃の酸洗液に浸漬し、４ｒｐｍの回転速度で回転させながら４分間酸洗し、その後、直ちに純水（２５℃）で３０秒間超音波洗浄してから速やかに磁石体試験片の表面への第１層目のＮｉ電気めっき被膜の成膜工程に移った。この成膜工程は、硫酸ニッケル・６水和物を１３０ｇ／Ｌ、クエン酸アンモニウムを３０ｇ／Ｌ、ホウ酸を１５ｇ／Ｌ、塩化アンモニウムを８ｇ／Ｌ、サッカリンを８ｇ／Ｌ含み、アンモニア水でｐＨを６．５に調整した液温５０℃のめっき浴を用い、バレルを４ｒｐｍの回転速度で回転させながら電流密度０．２５Ａ／ｄｍ2で行った。成膜後は、純水（２５℃）にバレルを浸漬して表面にＮｉ電気めっき被膜が成膜された磁石体試験片を十分に水洗した。
【００１８】
（工程２）
次に、ピロリン酸銅を２５ｇ／Ｌ、ピロリン酸カリウムを１１０ｇ／Ｌ、アンモニア水を３ｍＬ／Ｌ、光沢剤を適量含み、アンモニア水でｐＨを８．５に調整した液温５０℃のめっき浴を用い、バレルを４ｒｐｍの回転速度で回転させながら電流密度０．２３Ａ／ｄｍ2で、第１層目のＮｉ電気めっき被膜の表面に第２層目のＣｕ電気めっき被膜を成膜した。成膜後は、純水（２５℃）にバレルを浸漬して表面に積層電気めっき被膜が成膜された磁石体試験片を十分に水洗した。
【００１９】
（工程３）
次に、Ｎｉ−Ｐ合金無電解めっき浴として、硫酸ニッケル・６水和物を２７ｇ／Ｌ、次亜リン酸ナトリウムを３０ｇ／Ｌ、その他、安定剤や錯化剤などを適量含み、アンモニア水もしくは硫酸でｐＨを４．０に調整した液温９０℃のめっき浴を用い、バレルを４ｒｐｍの回転速度で回転させながら処理することで、第２層目のＣｕ電気めっき被膜の表面に第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜を成膜した。その後、純水（２５℃）にバレルを浸漬して表面に３層構造の積層被膜が成膜された磁石体試験片を十分に水洗した。次に、これをバレル治具から取り出し、さらに純水（２５℃）で３分間超音波洗浄してから遠心乾燥機に収容し、温度７０℃で回転数５００ｒｐｍという条件下で遠心乾燥を６分間行って完成品（サンプル１〜５）とした。
【００２０】
Ｂ．サンプル６の製造方法（比較例）
上記のＡの工程１と工程２と同様の工程によって得られた、表面に第１層目のＮｉ電気めっき被膜と第２層目のＣｕ電気めっき被膜が成膜された磁石体試験片に対し、Ｎｉ−Ｐ合金無電解めっき浴として、硫酸ニッケル・６水和物を２０ｇ／Ｌ、次亜リン酸ナトリウムを１５ｇ／Ｌ、その他、安定剤や錯化剤などを適量含み、アンモニア水もしくは硫酸でｐＨを６．０に調整した液温９０℃のめっき浴を用い、バレルを４ｒｐｍの回転速度で回転させながら処理することで、第２層目のＣｕ電気めっき被膜の表面に第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜を成膜した。その後、純水（２５℃）にバレルを浸漬して表面に３層構造の積層被膜が成膜された磁石体試験片を十分に水洗した。次に、これをバレル治具から取り出し、さらに純水（２５℃）で３分間超音波洗浄してから遠心乾燥機に収容し、温度７０℃で回転数５００ｒｐｍという条件下で遠心乾燥を６分間行って完成品（サンプル６）とした。
【００２１】
Ｃ．サンプル７の製造方法（比較例）
上記のＡの工程１と工程２と同様の工程によって得られた、表面に第１層目のＮｉ電気めっき被膜と第２層目のＣｕ電気めっき被膜が成膜された磁石体試験片に対し、Ｎｉ電気めっき浴として、硫酸ニッケル・６水和物を２４０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル・６水和物を４５ｇ／Ｌ、ホウ酸を３０ｇ／Ｌ、２−ブチン−１，４−ジオールを０．２ｇ／Ｌ、サッカリンを１ｇ／Ｌ含み、炭酸ニッケルでｐＨを４．２に調整した液温５０℃のめっき浴を用い、バレルを５ｒｐｍの回転速度で回転させながら電流密度０．２Ａ／ｄｍ2で、第２層目のＣｕ電気めっき被膜の表面に第３層目のＮｉ電気めっき被膜を成膜した。その後、純水（２５℃）にバレルを浸漬して表面に３層構造の積層被膜が成膜された磁石体試験片を十分に水洗した。次に、これをバレル治具から取り出し、さらに純水（２５℃）で３分間超音波洗浄してから遠心乾燥機に収容し、温度７０℃で回転数５００ｒｐｍという条件下で遠心乾燥を６分間行って完成品（サンプル７）とした。
【００２２】
上記のＡ〜Ｃで製造したサンプル１〜７の被膜の膜厚を表１に示す。また、第２層目のＣｕ電気めっき被膜と第３層目の被膜のビッカース硬度（Ｈｖ）と両者の比率（第２層目のＣｕ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合の第３層目の被膜のビッカース硬度）を表２に示す。なお、ビッカース硬度の測定は、被膜の表面に圧子が５ｇで時間が１０秒の条件にて圧痕を打ち、この圧痕の大きさを測定し、ひし形の対角線の長さを換算して算出するマイクロビッカース硬度測定法に基づいて行った。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
評価１：
サンプル１，３，４，６，７に対し、モータ最大回転数を６０００ｒｐｍ以上とするモータ加減速耐久試験を行った。その結果、サンプル１はＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜が約２μｍ磨耗した。サンプル３はＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜が約５μｍ磨耗した。サンプル４はＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜が全て磨耗し、Ｃｕ電気めっき被膜が約３μｍ磨耗した（合計磨耗量は約８μｍ）。サンプル６のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜はほとんど磨耗しなかったが、Ｃｕ電気めっき被膜とＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜の間で割れが発生した。サンプル７は５０サイクルでＮｉ電気めっき被膜の表面に傷が発生し、それ以上試験を続けることができなかった。
以上の結果から、最表層となる第３層目の被膜のビッカース硬度は高すぎても低すぎても優れた耐食性、耐摩耗性および耐衝撃性を磁石に付与できないことがわかった。
【００２６】
評価２：
サンプル２，３，４，５の表面の任意の２箇所に１×１０-4〜３×１０-4Ｊのエネルギーを１０8〜１０9回与える過酷衝撃疲労試験を行った。その結果、いずれのサンプルの磁石体試験片にも割れ欠けが発生しなかった。サンプル２はＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜が全て磨耗し、Ｃｕ電気めっき被膜が約８μｍ磨耗した（合計磨耗量は約１３μｍ）。サンプル３はＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜とＣｕ電気めっき被膜が全て磨耗し、Ｎｉ電気めっき被膜が約３μｍ磨耗した（合計磨耗量は約１５μｍ）。サンプル４とサンプル５は全ての被膜が磨耗し、磁石体試験片もその一部が磨耗した（合計磨耗量は約２７μｍ）。
以上の結果から、第２層目のＣｕ電気めっき被膜の膜厚が７μｍ以上ある場合は、５μｍの場合に比較して、膜厚の差以上に磨耗量が少ないことがわかった。第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜の下層の被膜の膜厚を制御することで耐磨耗性を著しく向上することができることは、これまでの知見からは予期できない効果であると言える。
【００２７】
評価３：耐食性試験
サンプル１〜７の全てに対して、５０℃×９５％の恒温恒湿槽内に７２時間放置するという耐食性試験を行ったところ、いずれのサンプルも錆を発生せず、優れた耐食性を有していることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、優れた耐食性、耐摩耗性および耐衝撃性を兼ね備えた、自動車用ＩＰＭ型モータに使用される永久磁石の製造方法を提供することができる点において産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ＩＰＭ型モータに用いられるロータの一例の斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ ロータ
２ ヨーク
３ スロット
４ 磁石
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車用ＩＰＭ型モータのロータヨーク内のスロットに挿入して使用される永久磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッドカーに搭載されるモータには、その高性能化のために、永久磁石材料の中で最も高い磁気特性を持つＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（Ｒは希土類元素）が用いられている。このＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石は、反応性の高いＲを含むため、大気中で酸化腐食されやすい。従って、その使用に際しては、耐食性確保のために、Ｎｉめっき被膜やＡｌ蒸着被膜、樹脂塗装被膜などをその表面に成膜するなど、何らかの表面処理が施される。
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の耐食性をさらに向上するための方法は数多く提案されており、特許出願の数も多い。例えば、特許文献１には、耐食性に優れたＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を得るため、第１の保護層としてＮｉ被膜、第２の保護層として第１の保護層より軟質であるＣｕまたはＳｎ被膜、第３の保護層として第２の保護層より硬質であるＮｉ被膜をその表面に成膜することが開示されている。特許文献２〜４にも、耐食性向上を目的とした、Ｎｉ被膜−Ｃｕ被膜−ＮｉまたはＮｉ−Ｐ被膜の組み合わせの積層被膜が開示されている。特許文献５には、耐食性向上と耐摩耗性確保の目的で、硬度の低い無光沢Ｎｉ被膜と硬度の高い光沢Ｎｉ被膜の組み合わせの積層被膜が開示されている。また、特許文献６には、鉄系焼結材料の表面に、ビッカース硬度が４００〜５００程度のＮｉ−Ｐ被膜を成膜し、鉄系焼結材の耐磨耗性を向上させることが開示されている。
【特許文献１】特開平１−３２１６１０号公報
【特許文献２】特開平５−２０５９２６号公報
【特許文献３】特許第３３７７６０５号公報
【特許文献４】特開平７−３３１４８６号公報
【特許文献５】特開平９−７８１０号公報
【特許文献６】特開２００３−９７４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電気自動車やハイブリッドカーの高性能化に伴い、これらに搭載されるモータにも高性能化が求められ、その結果、ＳＰＭ型（Surface Permanent Magnet：表面磁石型）モータに替えてＩＰＭ型（Interior Permanent Magnet：内部磁石型）モータが採用されるようになった。ＩＰＭ型モータは、例えば、図１に示すロータ１を用いて組み立てられるものであり、ロータ１は、珪素鋼板を積層して作製されたヨーク２内に設けられたスロット３に磁石４が挿入される構造をとる。ヨークは、珪素鋼板を打ち抜いたものを積層して作製されているため、そのスロット表面には、バリや打ち抜きの刃の痕などの凹凸がある。従って、表面に耐食性被膜が成膜されたＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石をスロットに挿入する際、前記凹凸によって被膜が傷つくことがあり、その結果、磁石の耐食性に問題を生じ、磁気特性が劣化し、モータの特性低下が生じるという問題があった。また、スロット内部と磁石の間のクリアランスは非常に小さく、磁石の挿入時に磁石に大きな応力が加わって、被膜に割れ欠けを生じるという問題もあった。さらに、ＩＰＭ型モータの回転は、６０００ｒｐｍ以上にも達し、回転時にスロット内の磁石には、磁石の大きな磁気的吸引力に加えて、大きな遠心力が作用する。そのため、磁石はスロット内で径方向に移動し、磁石とヨークとの衝突が生じるので、被膜が傷ついたり磨耗したり、被膜に割れ欠けを生じたりする問題もあった。
以上のような問題に鑑みれば、自動車用ＩＰＭ型モータ用のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面処理方法には、耐食性（容易に傷つかないこと）に加え、耐摩耗性（容易に磨耗しないこと）と耐衝撃性（容易に割れ欠けを生じないこと）が求められる。
しかしながら、耐磨耗性を確保しようとして、磁石の表面に成膜する被膜の硬度を高くすると、被膜の耐衝撃性は劣る方向に進み、被膜に割れ欠けを生じやすくなる一方、耐衝撃性を確保しようとして、被膜に柔軟性を持たせると、被膜の耐摩耗性は劣る方向に進み、被膜が傷つきやすくなったり磨耗しやすくなったりするという相反する課題を有している。従って、ＩＰＭ型モータ用の磁石の表面処理方法として、上記の特許文献１〜６などに記載された従来の表面処理方法をそのまま適用したのでは、このような問題を解決できない。特許文献１〜５には、種々の積層被膜が開示されているが、その目的は耐食性の向上であり、自動車用ＩＰＭ型モータに使用される磁石のような、特殊環境で使用される磁石に対し、耐磨耗性と耐衝撃性を同時に付与するといった視点からの記載や示唆はない。また、特許文献６にあるような、硬質被膜を最表層に成膜しただけでは耐磨耗性と耐衝撃性を確保できない。
そこで本発明は、優れた耐食性、耐摩耗性および耐衝撃性を兼ね備えた、自動車用ＩＰＭ型モータに使用される永久磁石の製造方法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】
【０００４】
本発明者らは上記の点に鑑み鋭意検討を行った結果、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面に、下地層として所定の膜厚のＮｉ電気めっき被膜を介して、衝撃緩衝材としての機能を持つ所定の膜厚のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜を積層し、最表層に所定の硬度と膜厚のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜を成膜することにより、上記の問題を解決できることを知見した。
【０００５】
上記の知見に基づいてなされた本発明の自動車用ＩＰＭ型モータのロータヨーク内のスロットに挿入して使用される永久磁石の製造方法は、請求項１記載の通り、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面に、第１層目として膜厚が３〜１５μｍのＮｉ被膜を電気めっき法により成膜した後、第２層目として膜厚が３〜１５μｍのＣｕまたはＳｎ被膜を電気めっき法により成膜し、第３層目として第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合に２．５〜４．５のビッカース硬度を有する膜厚が４〜７μｍのＮｉ−Ｐ合金被膜を無電解めっき法により成膜することを特徴とする。
また、請求項２記載の製造方法は、請求項１記載の製造方法において、第１層目の被膜をｐＨが６．０〜８．０に調整されたＮｉめっき浴を用いて成膜することを特徴とする。
また、請求項３記載の製造方法は、請求項１または２記載の製造方法において、第３層目の被膜のビッカース硬度を４００〜７００とすることを特徴とする。
また、請求項４記載の製造方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の製造方法において、第３層目の被膜をＰが５〜１２ｗｔ％含まれるようにすることを特徴とする。
また、請求項５記載の製造方法は、請求項１乃至４のいずれかに記載の製造方法において、第１層目〜第３層目の被膜の合計膜厚を１５〜２５μｍとすることを特徴とする。
また、本発明の自動車用ＩＰＭ型モータのロータヨーク内のスロットに挿入して使用される永久磁石は、請求項６記載の通り、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面に、膜厚が３〜１５μｍのＮｉ電気めっき被膜を介して、膜厚が３〜１５μｍのＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜を有し、さらに、前記ＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合に２．５〜４．５のビッカース硬度を有する膜厚が４〜７μｍのＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、衝撃緩衝材としての機能を持ち、かつ、非常に被膜硬度が高く摺動性に優れた積層被膜がＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面に成膜されるので、自動車用ＩＰＭ型モータのロータヨーク内のスロットに挿入して使用しても、被膜が傷ついたり磨耗したりすること、また、被膜に割れ欠けを生じたりすることを効果的に抑制し、磁石に優れた耐食性、耐摩耗性および耐衝撃性を付与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の自動車用ＩＰＭ型モータのロータヨーク内のスロットに挿入して使用される永久磁石の製造方法は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面に、第１層目として膜厚が３〜１５μｍのＮｉ被膜を電気めっき法により成膜した後、第２層目として膜厚が３〜１５μｍのＣｕまたはＳｎ被膜を電気めっき法により成膜し、第３層目として第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合に２．５〜４．５のビッカース硬度を有する膜厚が４〜７μｍのＮｉ−Ｐ合金被膜を無電解めっき法により成膜することを特徴とするものである。
【０００８】
第１層目のＮｉ電気めっき被膜は、公知のワット浴やスルファミン浴などを用いて成膜することができるが、特に、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石との密着性や、磁石表面からの磁石成分の溶出を極力少なくするという観点からは、例えば、特許第２９０８６３７号公報に記載の、ｐＨが６〜８に調整されたＮｉめっき浴（中性Ｎｉめっき浴）を用いることが好ましい。中性Ｎｉめっき浴を構成するめっき浴組成としては、例えば、硫酸ニッケルを７０〜２００ｇ／Ｌ、クエン酸アンモニウムおよび／またはクエン酸ナトリウムを２５〜１５０ｇ／Ｌ、ホウ酸を１０〜３０ｇ／Ｌ、塩化アンモニウムおよび／または硫酸ナトリウムを５〜５０ｇ／Ｌ、応力抑制剤を３〜１５ｇ／Ｌ含み、ｐＨを６．０〜８．０に調整したものが挙げられる。その浴温は４０〜６０℃とすればよい。
【０００９】
第１層目のＮｉ電気めっき被膜の膜厚を３〜１５μｍと規定するのは、３μｍ未満では下地層としての上層めっき被膜との密着性向上の効果が得られない恐れがあり、１５μｍを超えるとコスト増大要因や磁石の有効体積減少につながる恐れがあるからである。
【００１０】
第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜は、衝撃緩衝材としての機能を持つ。Ｃｕ電気めっき被膜は、例えば、公知のピロリン酸銅めっき浴などを用いて成膜すればよい。ピロリン酸銅めっき浴を構成するめっき浴組成としては、例えば、ピロリン酸銅を２０〜１０５ｇ／Ｌ、ピロリン酸カリウムを１００〜３７０ｇ／Ｌ、アンモニア水を２〜５ｍＬ／Ｌ、光沢剤を適量含み、ｐＨを８．０〜９．０に調整したものが挙げられる。その浴温は５０〜６０℃とすればよい。Ｓｎ電気めっき被膜は、例えば、公知の酸性スズめっき浴などを用いて成膜すればよい。酸性スズめっき浴を構成するめっき浴組成としては、例えば、硫酸第一スズを３０〜５０ｇ／Ｌ、硫酸を８０〜２００ｇ／Ｌ、光沢剤を適量含み、ｐＨを０．１〜２．０に調整したものが挙げられる。その浴温は１０〜３０℃とすればよい。
【００１１】
第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜の膜厚を３〜１５μｍと規定するのは、３μｍ未満では衝撃緩衝材としての機能が得られない恐れがあり、１５μｍを超えるとコスト増大要因や磁石の有効体積減少につながる恐れがあるからである。第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜の好ましい膜厚は、７〜１５μｍである。
【００１２】
第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜は、例えば、Ｎｉイオンと次亜リン酸塩を主成分とする公知の酸性浴やアルカリ性浴を用いて成膜すればよい。好適なめっき浴組成としては、例えば、硫酸ニッケルを１５〜４０ｇ／Ｌ、次亜リン酸ナトリウムを２０〜４０ｇ／Ｌ、その他、安定剤や錯化剤などを適量含み、ｐＨを４．０〜５．０に調整したものが挙げられる。その浴温は８０〜９５℃とすればよい。
【００１３】
第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜のビッカース硬度を第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合に２．５〜４．５と規定するのは、２．５未満では硬度が低すぎて、磁石をスロットに挿入する際に被膜が傷ついて磁石の耐食性に悪影響を与える恐れや、被膜が必要以上に磨耗する恐れがあり、４．５を超えると硬度が高すぎて、第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜との間に無視できない応力がかかり、被膜に割れ欠けを発生する恐れがあるからである。第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜の好ましいビッカース硬度は、第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合に３．０〜４．０である。第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜を上記のようなめっき浴を用いて成膜した場合、そのビッカース硬度を１００〜２００にできるので、この場合、第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜のビッカース硬度は、４００〜７００とすることが好ましい。このようなビッカース硬度のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜は、被膜中にＰが５〜１２ｗｔ％含まれるようにすることで得ることができる。被膜中のＰ含量は、めっき浴中のＰ濃度を調整することで調整できる。
【００１４】
第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜の膜厚を４〜７μｍと規定するのは、４μｍ未満では第３層目の被膜としての機能が得られない恐れがあり、７μｍを超えるとコスト増大要因や磁石の有効体積減少につながる恐れがあるからである。第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜の好ましい膜厚は、５〜７μｍである。
【００１５】
なお、第１層目〜第３層目の被膜の好ましい合計膜厚は、１５〜２５μｍである。
【実施例】
【００１６】
本発明を以下の実施例と比較例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以下の実施例と比較例は、例えば、米国特許４７７０７２３号公報や米国特許４７９２３６８号公報に記載されているようにして、公知の鋳造インゴットを粉砕し、微粉砕後に成形、焼結、熱処理、表面加工を行うことによって得られた１４Ｎｄ−７９Ｆｅ−６Ｂ−１Ｃｏ組成（ａｔ％）の縦４０．４５ｍｍ×横１８．５ｍｍ×高さ４．５ｍｍ寸法の板状焼結磁石（以下、磁石体試験片と称する）を用いて行った。
【００１７】
Ａ．サンプル１〜５の製造方法（実施例）
（工程１）
断面形状が一辺が４５０ｍｍの正六角形で長さが１６０ｍｍの耐熱プラスチック製バレル治具に磁石体試験片２００個と見かけ容量１．５Ｌの直径６．０ｍｍのスチールボールを収容した後、このバレル治具を硝酸ナトリウム０．２ｍｏｌ／Ｌと硫酸１．５ｖｏｌ％を含んだ液温３０℃の酸洗液に浸漬し、４ｒｐｍの回転速度で回転させながら４分間酸洗し、その後、直ちに純水（２５℃）で３０秒間超音波洗浄してから速やかに磁石体試験片の表面への第１層目のＮｉ電気めっき被膜の成膜工程に移った。この成膜工程は、硫酸ニッケル・６水和物を１３０ｇ／Ｌ、クエン酸アンモニウムを３０ｇ／Ｌ、ホウ酸を１５ｇ／Ｌ、塩化アンモニウムを８ｇ／Ｌ、サッカリンを８ｇ／Ｌ含み、アンモニア水でｐＨを６．５に調整した液温５０℃のめっき浴を用い、バレルを４ｒｐｍの回転速度で回転させながら電流密度０．２５Ａ／ｄｍ2で行った。成膜後は、純水（２５℃）にバレルを浸漬して表面にＮｉ電気めっき被膜が成膜された磁石体試験片を十分に水洗した。
【００１８】
（工程２）
次に、ピロリン酸銅を２５ｇ／Ｌ、ピロリン酸カリウムを１１０ｇ／Ｌ、アンモニア水を３ｍＬ／Ｌ、光沢剤を適量含み、アンモニア水でｐＨを８．５に調整した液温５０℃のめっき浴を用い、バレルを４ｒｐｍの回転速度で回転させながら電流密度０．２３Ａ／ｄｍ2で、第１層目のＮｉ電気めっき被膜の表面に第２層目のＣｕ電気めっき被膜を成膜した。成膜後は、純水（２５℃）にバレルを浸漬して表面に積層電気めっき被膜が成膜された磁石体試験片を十分に水洗した。
【００１９】
（工程３）
次に、Ｎｉ−Ｐ合金無電解めっき浴として、硫酸ニッケル・６水和物を２７ｇ／Ｌ、次亜リン酸ナトリウムを３０ｇ／Ｌ、その他、安定剤や錯化剤などを適量含み、アンモニア水もしくは硫酸でｐＨを４．０に調整した液温９０℃のめっき浴を用い、バレルを４ｒｐｍの回転速度で回転させながら処理することで、第２層目のＣｕ電気めっき被膜の表面に第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜を成膜した。その後、純水（２５℃）にバレルを浸漬して表面に３層構造の積層被膜が成膜された磁石体試験片を十分に水洗した。次に、これをバレル治具から取り出し、さらに純水（２５℃）で３分間超音波洗浄してから遠心乾燥機に収容し、温度７０℃で回転数５００ｒｐｍという条件下で遠心乾燥を６分間行って完成品（サンプル１〜５）とした。
【００２０】
Ｂ．サンプル６の製造方法（比較例）
上記のＡの工程１と工程２と同様の工程によって得られた、表面に第１層目のＮｉ電気めっき被膜と第２層目のＣｕ電気めっき被膜が成膜された磁石体試験片に対し、Ｎｉ−Ｐ合金無電解めっき浴として、硫酸ニッケル・６水和物を２０ｇ／Ｌ、次亜リン酸ナトリウムを１５ｇ／Ｌ、その他、安定剤や錯化剤などを適量含み、アンモニア水もしくは硫酸でｐＨを６．０に調整した液温９０℃のめっき浴を用い、バレルを４ｒｐｍの回転速度で回転させながら処理することで、第２層目のＣｕ電気めっき被膜の表面に第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜を成膜した。その後、純水（２５℃）にバレルを浸漬して表面に３層構造の積層被膜が成膜された磁石体試験片を十分に水洗した。次に、これをバレル治具から取り出し、さらに純水（２５℃）で３分間超音波洗浄してから遠心乾燥機に収容し、温度７０℃で回転数５００ｒｐｍという条件下で遠心乾燥を６分間行って完成品（サンプル６）とした。
【００２１】
Ｃ．サンプル７の製造方法（比較例）
上記のＡの工程１と工程２と同様の工程によって得られた、表面に第１層目のＮｉ電気めっき被膜と第２層目のＣｕ電気めっき被膜が成膜された磁石体試験片に対し、Ｎｉ電気めっき浴として、硫酸ニッケル・６水和物を２４０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル・６水和物を４５ｇ／Ｌ、ホウ酸を３０ｇ／Ｌ、２−ブチン−１，４−ジオールを０．２ｇ／Ｌ、サッカリンを１ｇ／Ｌ含み、炭酸ニッケルでｐＨを４．２に調整した液温５０℃のめっき浴を用い、バレルを５ｒｐｍの回転速度で回転させながら電流密度０．２Ａ／ｄｍ2で、第２層目のＣｕ電気めっき被膜の表面に第３層目のＮｉ電気めっき被膜を成膜した。その後、純水（２５℃）にバレルを浸漬して表面に３層構造の積層被膜が成膜された磁石体試験片を十分に水洗した。次に、これをバレル治具から取り出し、さらに純水（２５℃）で３分間超音波洗浄してから遠心乾燥機に収容し、温度７０℃で回転数５００ｒｐｍという条件下で遠心乾燥を６分間行って完成品（サンプル７）とした。
【００２２】
上記のＡ〜Ｃで製造したサンプル１〜７の被膜の膜厚を表１に示す。また、第２層目のＣｕ電気めっき被膜と第３層目の被膜のビッカース硬度（Ｈｖ）と両者の比率（第２層目のＣｕ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合の第３層目の被膜のビッカース硬度）を表２に示す。なお、ビッカース硬度の測定は、被膜の表面に圧子が５ｇで時間が１０秒の条件にて圧痕を打ち、この圧痕の大きさを測定し、ひし形の対角線の長さを換算して算出するマイクロビッカース硬度測定法に基づいて行った。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
評価１：
サンプル１，３，４，６，７に対し、モータ最大回転数を６０００ｒｐｍ以上とするモータ加減速耐久試験を行った。その結果、サンプル１はＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜が約２μｍ磨耗した。サンプル３はＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜が約５μｍ磨耗した。サンプル４はＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜が全て磨耗し、Ｃｕ電気めっき被膜が約３μｍ磨耗した（合計磨耗量は約８μｍ）。サンプル６のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜はほとんど磨耗しなかったが、Ｃｕ電気めっき被膜とＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜の間で割れが発生した。サンプル７は５０サイクルでＮｉ電気めっき被膜の表面に傷が発生し、それ以上試験を続けることができなかった。
以上の結果から、最表層となる第３層目の被膜のビッカース硬度は高すぎても低すぎても優れた耐食性、耐摩耗性および耐衝撃性を磁石に付与できないことがわかった。
【００２６】
評価２：
サンプル２，３，４，５の表面の任意の２箇所に１×１０-4〜３×１０-4Ｊのエネルギーを１０8〜１０9回与える過酷衝撃疲労試験を行った。その結果、いずれのサンプルの磁石体試験片にも割れ欠けが発生しなかった。サンプル２はＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜が全て磨耗し、Ｃｕ電気めっき被膜が約８μｍ磨耗した（合計磨耗量は約１３μｍ）。サンプル３はＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜とＣｕ電気めっき被膜が全て磨耗し、Ｎｉ電気めっき被膜が約３μｍ磨耗した（合計磨耗量は約１５μｍ）。サンプル４とサンプル５は全ての被膜が磨耗し、磁石体試験片もその一部が磨耗した（合計磨耗量は約２７μｍ）。
以上の結果から、第２層目のＣｕ電気めっき被膜の膜厚が７μｍ以上ある場合は、５μｍの場合に比較して、膜厚の差以上に磨耗量が少ないことがわかった。第３層目のＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜の下層の被膜の膜厚を制御することで耐磨耗性を著しく向上することができることは、これまでの知見からは予期できない効果であると言える。
【００２７】
評価３：耐食性試験
サンプル１〜７の全てに対して、５０℃×９５％の恒温恒湿槽内に７２時間放置するという耐食性試験を行ったところ、いずれのサンプルも錆を発生せず、優れた耐食性を有していることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、優れた耐食性、耐摩耗性および耐衝撃性を兼ね備えた、自動車用ＩＰＭ型モータに使用される永久磁石の製造方法を提供することができる点において産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ＩＰＭ型モータに用いられるロータの一例の斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ ロータ
２ ヨーク
３ スロット
４ 磁石
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用ＩＰＭ型モータのロータヨーク内のスロットに挿入して使用される永久磁石の製造方法であって、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面に、第１層目として膜厚が３〜１５μｍのＮｉ被膜を電気めっき法により成膜した後、第２層目として膜厚が３〜１５μｍのＣｕまたはＳｎ被膜を電気めっき法により成膜し、第３層目として第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合に２．５〜４．５のビッカース硬度を有する膜厚が４〜７μｍのＮｉ−Ｐ合金被膜を無電解めっき法により成膜することを特徴とする製造方法。
【請求項２】
第１層目の被膜をｐＨが６．０〜８．０に調整されたＮｉめっき浴を用いて成膜することを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
第３層目の被膜のビッカース硬度を４００〜７００とすることを特徴とする請求項１または２記載の製造方法。
【請求項４】
第３層目の被膜をＰが５〜１２ｗｔ％含まれるようにすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
第１層目〜第３層目の被膜の合計膜厚を１５〜２５μｍとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
自動車用ＩＰＭ型モータのロータヨーク内のスロットに挿入して使用される永久磁石であって、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面に、膜厚が３〜１５μｍのＮｉ電気めっき被膜を介して、膜厚が３〜１５μｍのＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜を有し、さらに、前記ＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合に２．５〜４．５のビッカース硬度を有する膜厚が４〜７μｍのＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜を有することを特徴とする永久磁石。
【請求項１】
自動車用ＩＰＭ型モータのロータヨーク内のスロットに挿入して使用される永久磁石の製造方法であって、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面に、第１層目として膜厚が３〜１５μｍのＮｉ被膜を電気めっき法により成膜した後、第２層目として膜厚が３〜１５μｍのＣｕまたはＳｎ被膜を電気めっき法により成膜し、第３層目として第２層目のＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合に２．５〜４．５のビッカース硬度を有する膜厚が４〜７μｍのＮｉ−Ｐ合金被膜を無電解めっき法により成膜することを特徴とする製造方法。
【請求項２】
第１層目の被膜をｐＨが６．０〜８．０に調整されたＮｉめっき浴を用いて成膜することを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
第３層目の被膜のビッカース硬度を４００〜７００とすることを特徴とする請求項１または２記載の製造方法。
【請求項４】
第３層目の被膜をＰが５〜１２ｗｔ％含まれるようにすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
第１層目〜第３層目の被膜の合計膜厚を１５〜２５μｍとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
自動車用ＩＰＭ型モータのロータヨーク内のスロットに挿入して使用される永久磁石であって、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の表面に、膜厚が３〜１５μｍのＮｉ電気めっき被膜を介して、膜厚が３〜１５μｍのＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜を有し、さらに、前記ＣｕまたはＳｎ電気めっき被膜のビッカース硬度を１とした場合に２．５〜４．５のビッカース硬度を有する膜厚が４〜７μｍのＮｉ−Ｐ合金無電解めっき被膜を有することを特徴とする永久磁石。
【図１】
【公開番号】特開２００６−１５８０１２（Ｐ２００６−１５８０１２Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４１１１８（Ｐ２００４−３４１１１８）
【出願日】平成１６年１１月２５日（２００４．１１．２５）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【出願人】（０００１８３４１７）株式会社ＮＥＯＭＡＸ (121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２５日（２００４．１１．２５）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【出願人】（０００１８３４１７）株式会社ＮＥＯＭＡＸ (121)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]