稀土磁體和包括該稀土磁體的電動機的制作方法
【專利摘要】提供了一種稀土磁體和包括所述稀土磁體的電動機。所述稀土磁體基于R?Fe?B合金(R代表包含Y的至少一種稀土元素)，其中通過電鍍方法在稀土磁體的表面上形成鈷元素鍍層。
【專利說明】稀±磁體和包括該稀±磁體的電動機
[0001] 相關專利申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2015年2月3日提交的韓國專利申請No.2015-0016909的優(yōu)先權和權 益，該申請的公開內容通過引用的方式全部并入本申請中。
技術領域
[0003] 本發(fā)明設及一種稀±磁體W及包括該稀±磁體的電動機，并且更具體地講，設及 用于例如汽車、計算機、移動電話等各種電氣和電子系統(tǒng)W及例如揚聲器、耳機等聲音系統(tǒng) 的電動機中使用的稀±磁體W及包括該稀±磁體的電動機。
【背景技術】
[0004] 一般而言，對作為具有高磁能積(energy product)和高矯頑力（coercive force) 的稀±磁體的欽(Nd)-鐵(Fe)-棚(B)基燒結永磁體有巨大需求。然而，燒結的永磁體存在的 問題是，它由于包含容易氧化的稀±元素 Nd和化作為主要成分，所W具有較差的耐蝕性。
[0005] 為了解決上述問題，已經(jīng)提出了用于在燒結的永磁體的表面上形成各種保護層的 方法。在運種情況下，保護層上只涂覆有金屬或樹脂層或涂覆有金屬和樹脂層。在運種情況 下，多種方法，例如，濕鍛(例如，電鍛等）、干鍛(例如，瓣射、離子電鍛、真空沉積等）、浸涂、 熱浸涂、電沉積涂覆等，已經(jīng)用作形成薄膜的方法。
[0006] 在電鍛的情況下，電流聚集在產(chǎn)品的邊緣區(qū)，并且較小量的電流在產(chǎn)品的中屯、區(qū) 流動，并且因此產(chǎn)品可W形成為使得涂覆的邊緣區(qū)的厚度是涂覆的中屯、區(qū)的厚度的1.5至5 倍。運樣，由于基于涂覆的邊緣區(qū)的厚度來生產(chǎn)產(chǎn)品W調節(jié)產(chǎn)品的大小，所W涂覆的中屯、區(qū) 的厚度變得較薄，從而導致在商業(yè)化時產(chǎn)品的故障率升高。特別地，運種問題對于具有窄內 徑的管式產(chǎn)品變得更加嚴重。
[0007] 另外，鍛層的晶體在與永磁體的表面垂直的方向上生長，并且可能由于大量晶粒 而在鍛層中形成針孔(pin hole)，從而導致降低的耐蝕性。

【發(fā)明內容】

[000引本發(fā)明提供一種具有改善的磁特性的稀±磁體。另外，本發(fā)明提供一種能夠提高 磁特性在高溫下降低的高溫退磁性能的稀±磁體W及包括該稀±磁體的電動機。
[0009] 本發(fā)明的一方面提供了一種基于R-鐵(Fe)-棚(B)合金(R代表包含Y的至少一種稀 ±元素）的稀±磁體。在運種情況下，鉆元素鍛層可W通過電鍛方法形成在所述稀±磁體的 表面上。
[0010] 在運種情況下，所述鍛層可W包含的鉆元素的含量為98重量％或W上。
[0011] 所述鉆元素鍛層可W具有10皿至45皿的厚度。
[0012] 所述鉆元素鍛層可W通過在鉆電鍛溶液中應用直流電源并且使所述稀±磁體經(jīng) 過表面處理來形成。
[0013] 磁場與所述稀±磁體的矯頑力的比可W大于或等于0.85。
【附圖說明】
[0014]通過參照附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例，本領域普通技術人員將更加明白 本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點，其中：
[001引圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的鍛層的掃描電鏡(SEM)照片；
[0016] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的鍛層的聚焦離子束(FIB)系統(tǒng)的照 片；
[0017] 圖3是描述根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的形成鍛層的方法的示意圖；
[0018] 圖4至圖8是比較根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的稀±磁體的磁特性的圖表；
[0019] 圖9是描述根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的稀±磁體的退磁曲線的示意圖；
[0020] 圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的電動機的示意圖。
【具體實施方式】
[0021] W下，將更加詳細地描述本發(fā)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明并不局限于W下公 開的實施例，而是可W W多種形式實施。描述W下實施例W便本領域技術人員能夠實施并 實踐本發(fā)明。
[0022] 雖然術語"第一"、"第二"等可W用于描述多種元件，但是運些元件不受運些術語 的限制。運些術語僅僅用于使一個元件與另一個元件區(qū)分開。在不脫離示例性實施例的范 圍的情況下，例如，第一元件可W稱為第二元件，并且類似地，第二元件可W稱為第一元件。 術語"和/或"包括一個或多個相關的所列項目的任意和所有組合。
[0023] 應當理解，當元件被稱為與另一個元件"連接上"或"禪接上"時，它可W與另一個 元件直接連接上或禪接上，或者可W存在中間元件。相比之下，當元件被稱為與另一個元件 上"直接連接上"、"直接禪接上"時，不存在中間元件。
[0024] 本文中使用的術語僅僅用于描述特定實施例的目的，并且并非旨在限制示例性實 施例。單數(shù)形式"一個"、"一種"和"所述"旨在還包括復數(shù)形式，除非上下文另有清晰的表 示。還應當進一步理解，當在本文中使用時，術語"包含"和/或"包括"指的是存在所述的特 征、整數(shù)、步驟、操作、要素、元件和/或它們的組合，但是不排除存在或增加一個或多個其他 的特征、整數(shù)、步驟、操作、要素、元件和/或它們的組合。
[0025] W下將參照附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。為了幫助理解本發(fā)明，在整個 附圖中，類似的數(shù)字表示類似的元件，并且將不重復相同元件的描述。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的稀±磁體基于R-鐵(Fe)-棚(B)合金(R代表包含Y的 至少一種稀±元素），其中通過電鍛方法在稀±磁體的表面上形成鉆元素鍛層。
[0027] 稀±磁體可W被配置成包含元素 R、鐵(Fe)和棚(B)，并且可W主要由R-Fe-B基合 金構成。元素 R包括稀±元素 Y。在運種情況下，Y可W包含選自由W下各項組成的組的至少 一種元素：筑（Sc)，錠（Y)，銅化a)，姉（Ce)，錯（Pr)，欽(Nd)，衫（Sm)，館化U)，禮(Gd)，鋪 (化），鋪(DY)，鐵化0)，巧犧），鎊(Tm)，鏡(孔），和錯(Lu)。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的稀±磁體可W具有運樣一種結構，該結構包 括:主相，具有四方晶體結構；富R相，其中，稀±元素 RW高混合比例存在于主相的晶界區(qū)； 和富棚相，其中，棚原子W高混合比例存在。富R相和富棚相是無磁性的非磁性相。W磁體重 量的10 %計，運種非磁性相的含量可W，例如，為0.5至50重量％。另外，主相可W，例如，被 配置成具有大約1至IOOwii的粒徑。
[0029] ^稀±磁體的總含量計，R的含量可W在8至40原子百分比的范圍內。當R的含量小 于8原子百分比時，主相的晶體結構可W轉變成與a鐵基本上相同的晶體結構，從而導致固 有矯頑力（ihc)減小。當R的含量大于40原子百分比時，形成的富R相過多，從而導致剩余磁 通密度(Br)減小。
[0030] 另外，^稀±磁體的總含量計，化的含量可W在42至90原子百分比的范圍內。當Fe 的含量小于42原子百分比時，剩余磁通密度會減小，而當Fe的含量大于90原子百分比時，固 有矯頑力會減小。
[0031] B的含量可W在2至28原子百分比的范圍內。當B的含量小于2原子百分比時，傾向 于形成菱形結構，并且固有矯頑力會減小。當B的含量大于28原子百分比時，形成的富棚相 可能過多，從而導致剩余磁通密度減小。
[0032] 在該磁體中，一些B可W被例如碳(C)、憐(P)、硫(S)或銅(化)的元素取代。當一些B 按照如上所述的方式被取代時，容易制備稀±磁體，并且還可W利于降低制造成本。在運種 情況下，運些取代的元素的量對磁體特性沒有實質影響，并且因此，W構成原子的總量計， 可W保持在4原子百分比或更低的含量。
[0033] 此外，考慮到提高固有矯頑力并且利于降低制造成本，除如上所述的每種元素之 夕^，稀±磁體可W被配置成包含W下元素，例如，侶(Al),鐵(Ti),饑(V)，銘(Cr),儘(Mn),祕 (Bi)，妮(Nb)，粗(Ta)，鋼(Mo)，鶴(W)，錬(Sb)，錯(Ge)，錫(Sn)，錯(Zr)，儀(Ni)，娃(Si)，嫁 (Ga),銅(Cu),或給化f)。另外，運些添加的元素的量對磁體特性沒有實質影響，并且因此， W構成原子的總量計，可W維持在10原子百分比或更低的含量。此外，氧(0)，氮(N)，碳(C)， 巧(Ca)等是可W被假定為不可避免地混入并且可W，W構成原子的總量計，含量維持在大 約3原子百分比或更低的含量。
[0034] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的鍛層的掃描電鏡(SEM)照片，并且圖 2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的鍛層的聚焦離子束(FIB)系統(tǒng)的照片。
[0035] 鍛層由鉆元素形成，并且包圍稀±磁體的一些或所有表面。構成鍛層的鉆元素的 元素含量可W大于或等于98重量％。在運種情況下，鍛層可W包含不可避免地混入的其他 雜質。鍛層的厚度可W在10皿至45皿的范圍內。
[0036] 鍛層可W通過在鉆電鍛溶液中應用直流電源W使稀±磁體經(jīng)過表面處理來形成。
[0037] 圖3是用于描述根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的形成鍛層的方法的示意圖。
[0038] 參見圖3,首先，制備鉆電鍛溶液作為用于形成鍛層的材料。
[0039] 接下來，R-Fe-B基稀±磁體的表面可W經(jīng)過超聲波清洗W去除不可溶物質和殘余 酸性成分。超聲波清洗可W例如通過使用NaCN溶液執(zhí)行。
[0040] 此后，通過使用電解設備對R-Fe-B基稀±磁體執(zhí)行電解脫脂。
[0041 ] 隨后，執(zhí)行酸洗處理W平整R-Fe-B基稀±磁體的粗糖表面或去除附著在R-Fe-B基 稀±磁體的表面上的雜質。可W例如通過使用硫酸執(zhí)行酸洗處理。
[0042]然后，R-Fe-B基稀±磁體浸入包含鉆電鍛溶液的離子的電解質溶液中，然后固定。 在運種情況下，當鉆電鍛溶液用作陽極并且R-化-B基稀±磁體用作陰極W供應直流電時， 鉆電鍛溶液的離子附著在R-Fe-B基稀±磁體的表面上W形成鍛層。
[0043] 表1
[0044]
[UU46J 觀巧I所不，仕WU、8(TU、IWU、IWU和W(TU的溫巧h測重迪巧化用巧兀累仕 上面形成鍛層的稀±磁體的磁特性，并且在實例1至5的情況下轉換成數(shù)值。
[0047] 在20°(：、801：、1201：、150°(：和200°(：的溫度下測量沒有在上面形成鍛層的稀±磁 體的磁特性，并且在比較例1、3、5、7和9的情況下轉換成數(shù)值。
[004引在20°C、80°C、120°C、150°C和200°C的溫度下測量涂覆有Ni-Cu-Ni合金的稀±磁 體的磁特性，并且在比較例2、4、6、8和10的情況下轉換成數(shù)值。
[0049] W下將參照圖4至8描述表1中列舉的磁特性。
[0050] 參見實例1、比較例1和圖4，對于例如磁通密度(Br )、固有矯頑力化Cj )、最大磁能 積（（BH)最大值)和磁場化k)的特性而言，可W看到通過使用鉆元素在上面形成鍛層的稀± 磁體的磁特性優(yōu)于沒有在上面形成鍛層的稀±磁體的磁特性，并且具有86.1%的磁場-矯 頑力比，其測量值更接近理想值1。
[0051] 參見實例1、比較例巧日圖4,對于例如磁通密度(Br)、最大能量積（（BH)最大值)和 磁場化k)的特性而言，可W看到通過使用鉆元素在上面形成鍛層的稀±磁體優(yōu)于涂覆有 Ni-化-Ni合金的稀±磁體，并且具有86.1 %的磁場-矯頑力比，其測量值更接近理想值I。
[0052] 也就是說，可W看到通過使用鉆元素在上面形成鍛層的稀±磁體在20°C至低于80 °C的溫度范圍內具有0.86或更高的磁場-矯頑力比，并且因此具有比沒有在上面形成鍛層 的稀±磁體的磁場-矯頑力比高0.05或更多的磁場-矯頑力比，并且具有比涂覆有Ni-化-Ni 合金的稀±磁體的磁場-矯頑力比高0.07或更多的磁場-矯頑力比。
[0053] 參見實例2、比較例3和圖5,對于例如磁通密度(Br)、固有矯頑力化Cj)、最大能量 積（（BH)最大值)和磁場化k)的特性而言，可W看到通過使用鉆元素在上面形成鍛層的稀± 磁體的磁特性優(yōu)于沒有在上面形成鍛層的稀±磁體的磁特性，并且具有94.7 %的磁場-矯 頑力比，其測量值更接近理想值1。
[0054] 參見實例2、比較例4和圖5,對于例如磁通密度(Br)、固有矯頑力化Cj)、最大能量 積（（BH)最大值)和磁場化k)的特性而言，可W看到通過使用鉆元素在上面形成鍛層的稀± 磁體的磁特性優(yōu)于涂覆有Ni-化-Ni合金的稀±磁體的磁特性，并且具有94.7%的磁場-矯 頑力比，其測量值更接近理想值1。
[0055] 也就是說，可W看到通過使用鉆元素在上面形成鍛層的稀±磁體在80°C至低于 120°C的溫度范圍內具有0.94或更高的磁場-矯頑力比，并且因此具有比沒有在上面形成鍛 層的稀±磁體的磁場-矯頑力比高0.11或更多的磁場-矯頑力比，并且具有比涂覆有Ni-Cu-Ni合金的稀±磁體的磁場-矯頑力比高0.135或更多的磁場-矯頑力比。
[0056] 參見實例3、比較例5和圖6,對于例如磁通密度(Br)、固有矯頑力化Cj)、最大能量 積（（BH)最大值)和磁場化k)的特性而言，可W看到通過使用鉆元素在上面形成鍛層的稀± 磁體的磁特性優(yōu)于沒有在上面形成鍛層的稀±磁體的磁特性，并且具有94.6%的磁場-矯 頑力比，其測量值更接近理想值1。
[0057] 參見實例3、比較例6和圖6,對于例如磁通密度(Br)、固有矯頑力化Cj)、最大能量 積（（BH)最大值)和磁場化k)的特性而言，可W看到通過使用鉆元素在上面形成鍛層的稀± 磁體的磁特性優(yōu)于涂覆有Ni -化-Ni合金的稀±磁體的磁特性，并且具有94.6%的磁場-矯 頑力比，其測量值接近理想值1。
[005引也就是說，可W看到通過使用鉆元素在上面形成鍛層的稀±磁體在120°C至低于 150°C的溫度范圍內具有0.93或更高的磁場-矯頑力比，并且因此具有比沒有在上面形成鍛 層的稀±磁體的磁場-矯頑力比高0.121或更多的磁場-矯頑力比，并且具有比涂覆有Ni-化-Ni合金的稀±磁體的磁場-矯頑力比高0.126或更多的磁場-矯頑力比。
[0059] 參見實例4、比較例7和圖7,對于例如磁通密度(Br)、固有矯頑力化Cj)、最大能量 積（（BH)最大值)和磁場化k)的特性而言，可W看到通過使用鉆元素在上面形成鍛層的稀± 磁體的磁特性優(yōu)于沒有在上面形成鍛層的稀±磁體的磁特性，并且具有93.5%的磁場-矯 頑力比，其測量值更接近理想值1。
[0060] 參見實例4、比較例8和圖7,對于例如磁通密度(Br)、固有矯頑力化Cj)、最大能量 積（（BH)最大值)和磁場化k)的特性而言，可W看到通過使用鉆元素在上面形成鍛層的稀± 磁體的磁特性優(yōu)于涂覆有Ni-化-Ni合金的稀±磁體的磁特性，并且具有93.5%的磁場-矯 頑力比，其測量值更接近理想值1。
[0061] 也就是說，可W看到通過使用鉆元素在上面形成鍛層的稀±磁體在150°C至低于 220°C的溫度范圍內具有0.90或更高的磁場-矯頑力比，并且因此具有比沒有在上面形成鍛 層的稀±磁體的磁場-矯頑力比高0.108或更多的磁場-矯頑力比，并且具有比涂覆有Ni-化-Ni合金的稀±磁體的磁場-矯頑力比高0.133或更多的磁場-矯頑力比。
[0062] 參見實例5、比較例9和圖8,對于例如磁通密度(Br)、固有矯頑力化Cj)、最大能量 積（（BH)最大值)和磁場化k)的特性而言，可W看到通過使用鉆元素在上面形成鍛層的稀± 磁體的磁特性優(yōu)于沒有在上面形成鍛層的稀±磁體的磁特性，并且具有91.1%的磁場-矯 頑力比，其測量值更接近理想值1。
[0063] 參見實例5、比較例10和圖8,對于例如磁通密度(Br)、固有矯頑力化Cj)、最大能量 積（（BH)最大值)和磁場化k)的特性而言，可W看到通過使用鉆元素在上面形成鍛層的稀± 磁體的磁特性優(yōu)于涂覆有Ni-化-Ni合金的稀±磁體的磁特性，并且具有91.1 %的磁場-矯 頑力比，其測量值更接近理想值1。
[0064] 從表1所列舉的并且圖4至圖8所示的數(shù)值可W看出，可W看到，在測量前的整個溫 度范圍內，通過使用鉆元素在上面形成鍛層的稀±磁體的磁特性優(yōu)于沒有在上面形成鍛層 的稀±磁體和涂覆有Ni-Cu-Ni合金的稀±磁體的磁特性。另外，可W看到通過使用鉆元素 在上面形成鍛層的稀±磁體的高溫退磁特性得到提高。
[0065] 圖9是描述根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的稀±磁體的退磁曲線的示意圖。參 見圖9,可W看到，與沒有在上面形成鍛層的稀±磁體(頂部圖面)和涂覆有Ni-化-Ni合金的 稀±磁體（中間圖面)相比，通過使用鉆元素在上面形成鍛層的稀±磁體的磁特性(底部圖 面)具有接近直角的垂直度(squareness )，并且形成接近1的矩形比。
[0066] 圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的電動機的示意圖。
[0067] 參見圖10,根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的電動機10包括形成為圓柱形的定子 1W及可旋轉地容納在定子1中的轉子3。
[0068] 通過堆疊具有相同形狀的多個磁鋼片W形成轉子忍來制造轉子3,并且樞轉孔軸 向地形成在轉子忍的中屯、區(qū)中。因此，軸5被壓裝到樞轉孔中W便與轉子3-起旋轉。被配置 成集中磁通量的非磁性物質4形成在軸5與轉子3之間。
[0069] 孔形成在轉子忍的中屯、區(qū)外W在圓周方向上插入并附連多個稀±磁體6。
[0070] 轉子1包括:環(huán)形忍；多個齒，在環(huán)形忍的內圓周面上通過夾在其間的預定狹槽在 圓周方向上彼此間隔開；W及線圈2,卷繞在齒上W連接到外部電源。
[0071] 同時，永磁稀±磁體6可W形成為使得在相鄰的稀±磁體6之間形成斥力，并且鉆 元素的鍛層可W通過電鍛方法形成在每個稀±磁體6的表面上，從而維持出色的磁特性。
[0072] 另外，當轉子3高速旋轉時，由于高輸出密度，在定子1和轉子3會產(chǎn)生熱量。因此， 電動機10的輸出特性可W由于磁特性不降低而得W維持。
[0073] 根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的稀±磁體W及包括該稀±磁體的電動機可W 有利于改善磁特性，特別是改善在高溫下磁特性降低的高溫退磁性能。
[0074] 盡管根據(jù)本發(fā)明的某些示例性實施例示出并且描述了本發(fā)明，但是本領域技術人 員將會理解的是，在不脫離由所附權利要求書所限定的精神和范圍的情況下可W在形式和 細節(jié)上進行各種修改。
【主權項】
1. 一種基于R-鐵(Fe)_硼(B)合金的稀土磁體，R代表包含Y的至少一種稀土元素， 其中，通過電鍍方法在所述稀土磁體的表面上形成鈷元素鍍層。2. 根據(jù)權利要求1所述的稀土磁體，其中所述鍍層包含的鈷元素的含量為98重量％或 更尚。3. 根據(jù)權利要求1所述的稀土磁體，其中，所述鈷元素鍍層具有10Μ1至45μπι的厚度。4. 根據(jù)權利要求1所述的稀土磁體，其中，通過在鈷電鍍溶液中施加直流電源并且使所 述稀土磁體經(jīng)過表面處理來形成所述鈷元素鍍層。5. 根據(jù)權利要求4所述的稀土磁體，其中，通過使用所述鈷電鍍溶液作為陽極來施加所 述直流電源。6. 根據(jù)權利要求1所述的稀土磁體，其中，磁場與所述稀土磁體的矯頑力的比大于或等 于0.85。7. 根據(jù)權利要求6所述的稀土磁體，其中，所述磁場與所述稀土磁體的矯頑力的比在20 。(:至小于80 °C的溫度下大于或等于0.85。8. 根據(jù)權利要求6所述的稀土磁體，其中，所述磁場與所述稀土磁體的矯頑力的比在80 °C至小于120°C的溫度下大于或等于0.94。9. 根據(jù)權利要求6所述的稀土磁體，其中，所述磁場與所述稀土磁體的矯頑力的比在 120°C至小于150°C的溫度下大于或等于0.93。10. 根據(jù)權利要求6所述的稀土磁體，其中，所述磁場與所述稀土磁體的矯頑力的比在 150°C至小于200°C的溫度下大于或等于0.90。
【文檔編號】H01F1/057GK105845308SQ201610077517
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年2月3日
【發(fā)明人】韓宗洙, 裵碩, 李熙晶, 廉載勛, 李相元
【申請人】Lg伊諾特有限公司