稀土磁體和包括該稀土磁體的電動機的制作方法

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W及例如揚聲器、耳機等聲音系統 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，已經用作形成薄膜的方法。
[0006] 在電鍛的情況下，電流聚集在產品的邊緣區，并且較小量的電流在產品的中屯、區 流動，并且因此產品可W形成為使得涂覆的邊緣區的厚度是涂覆的中屯、區的厚度的1.5至5 倍。運樣，由于基于涂覆的邊緣區的厚度來生產產品W調節產品的大小，所W涂覆的中屯、區 的厚度變得較薄，從而導致在商業化時產品的故障率升高。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。

【發明內容】

[000引本發明提供一種具有改善的磁特性的稀±磁體。另外，本發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 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明的示例性實施例，本領域普通技術人員將更加明白 本發明的上述和其他目的、特征和優點，其中：
[001引圖1示出了根據本發明的一個示例性實施例的鍛層的掃描電鏡(SEM)照片；
[0016] 圖2示出了根據本發明的一個示例性實施例的鍛層的聚焦離子束(FIB)系統的照 片；
[0017] 圖3是描述根據本發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是比較根據本發明的一個示例性實施例的稀±磁體的磁特性的圖表；
[0019] 圖9是描述根據本發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是示出了根據本發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明的示例性實施例。然而，本發明并不局限于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。單數形式"一個"、"一種"和"所述"旨在還包括復數形式，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、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、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明的示例性實施例。為了幫助理解本發明，在整個 附圖中，類似的數字表示類似的元件，并且將不重復相同元件的描述。
[0026] 根據本發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] 根據本發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； 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示出了根據本發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示出了根據本發明的一個示例性實施例的鍛層的聚焦離子束(FIB)系統的照片。
[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±磁體經過表面處理來形成。
[0037] 圖3是用于描述根據本發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溶液執行。
[0040] 此后，通過使用電解設備對R-Fe-B基稀±磁體執行電解脫脂。
[0041 ] 隨后，執行酸洗處理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是描述根據本發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是示出了根據本發明的一個示例性實施例的電動機的示意圖。
[0067] 參見圖10,根據本發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:環形忍；多個齒，在環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] 根據本發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] 盡管根據本發明的某些示例性實施例示出并且描述了本發明，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 述稀土磁體經過表面處理來形成所述鈷元素鍍層。5. 根據權利要求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