电沉积装置及稀土永磁体的制备
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本非临时申请依据35U.S.C. § 119(a)要求于2014年2月19日在日本提交的专 利申请No. 2014-029677的优先权，该专利申请全文以提及方式并入本文。
技术领域
[0003] 本发明涉及通过将物品的选定部分浸泡在具有分散或溶解于溶剂内的涂层剂的 电沉积溶液中并且在物品与对电极之间施加电压以便让涂层剂沉积于物品的选定部分上 而在其内给物品上涂层的电沉积装置，以及用于使用该装置来制备稀土永磁体的方法。
【背景技术】
[0004] 由于优良的磁性能，Nd-Fe-B基永磁体得到了范围不断增大的应用。在旋转机械 (例如，马达和发电机）的领域中，使用Nd-Fe-B基永磁体的永磁体旋转机械最近已经响应 于对重量和轮廓减小、性能改进以及节能的要求而得到了开发。在旋转机械内的永磁体由 于绕组和铁芯的热量产生而暴露于高温，并且因绕组的抗磁场而容易受到退磁的影响。因 而需要具有耐热性、用作抗退磁指数的一定级别的矫顽力，以及用作磁力大小指数的最大 剩磁的烧结的Nd-Fe-B基磁体。
[0005] 烧结的Nd-Fe-B基磁体的剩磁（或残余磁通密度）的增加能够通过增加Nd2Fe14B 化合物的体积系数并提高晶体取向来实现。为了这个目的，已经对该工艺进行了众多修改。 对于增大矫顽力，存在一些已知的不同方法，包括晶粒细化，Nd含量较大的合金成分的使 用，以及有效元素的添加。当前最常见的方法是使用其中Dy或Tb替代部分Nd的合金成分。 用这些元素来替代Nd2Fe14B化合物内的Nd会增加化合物的各向异性的磁场和矫顽力两者。 另一方面，用Dy或Tb来替代会降低化合物的饱和磁极化。因此，只要采取上述方法来增加 矫顽力，剩磁的损失就不可避免。
[0006] 在专利文献1和2中提出了能够满足剩磁和矫顽力两者的方法。其中R1是选自 包括Y和Sc在内的稀土元素的至少一种元素的Ri-Fe-B类组成的烧结磁体在其表面上被 涂上含有R2的氧化物、氟化物或氟氧化物的粉末，其中R2是选自包括Y和Sc在内的稀土元 素的至少一种元素。已涂的磁体受到热处理，由此R2被吸收到磁体内。
[0007] 该方法可成功增加矫顽力，同时显著地抑制剩磁的衰减。在该方法能够被实际实 施之前仍有一些问题必须要克服。在烧结磁体的表面上提供粉末的方法是通过将磁体浸泡 于粉末在水或有机溶剂中的分散体内，或者将分散体喷涂到磁体上，两者随后都要干燥。浸 泡法和喷涂法都难以控制粉末的涂布重量（或覆盖率）。不足的覆盖率未能充分吸收R2。 相反地，如果涂布了过量的粉末，则宝贵的R2会被无效地消耗掉。此外，由于这样的粉末涂 层厚度差异大并且密度并不是那么高，因而过多的涂布重量是必要的，以便使矫顽力提高 到饱和水平。而且，由于粉末涂层附着力并没有那么大，因而留下了一些问题，包括从涂布 步骤到热处理步骤的工艺的工作效率差以及在大表面区域上难以处理。
[0008] 作为用于将R2的粉末高效且牢固地沉积到烧结磁体的表面上的方法，想得到的一 种有效方法是通过将磁体浸泡于具有分散于其内的R2粉末的电沉积溶液中，并且经由电沉 积促使R2粉末沉积于磁体上。电沉积工艺允许控制粉末的涂布重量以及形成具有牢固粘 附的均匀粉末涂层。但是，由于以Dy和Tb为代表的稀土元素是稀有的且很昂贵，仍然需要 用于对稀土磁体涂以含有稀土的粉末的高效且经济的方法。
[0009] 引f列表
[0010] 专利文献 1 :JP-A2〇〇7_〇53351
[0011] 专利文献 2:WO2006/043348
【发明内容】
[0012] 结合用于通过给具有Ri-Fe-B类组成（其中R1是选自包括Y和Sc在内的稀土元 素的至少一种元素）的烧结磁体的表面涂以含有R2 (其中R2是选自包括Y和Sc在内的稀 土元素的至少一种元素）的氧化物等的粉末并且对所涂磁体进行热处理来制备稀土永磁 体的方法，本发明的目的是提供在给磁体表面涂以粉末的步骤中使用的电沉积装置以便允 许粉末的高效且经济的电沉积并且在没有粉末浪费的情况下于磁体表面上形成均匀致密 的粉末涂层，由此允许以高效且经济的方式制备出具有令人满意的剩磁和高矫顽力的高性 能的稀土磁体。
[0013] 发明 1:
[0014] -种电沉积装置，其中通过将物品浸泡在具有分散或溶解于溶剂内的涂层剂的电 沉积溶液中，并且在物品与同物品相对的对电极之间施加电压以便让涂层剂沉积于物品的 表面上来给物品上涂层，所述装置包含
[0015] 填注电沉积溶液的并且适合于引起在浸泡于溶液内的物品上的电沉积的内储罐，
[0016] 包围着内储罐以便可以接收内储罐的电沉积溶液溢出的外储罐，
[0017] 用于将外储罐的电沉积溶液在内储罐的底部附近馈送回到内储罐的回馈装置，
[0018] 布置于内储罐内的用于抑制从内储罐的上缘溢出的电沉积溶液的表面的波动的 整流部件，
[0019] 用于保持物品使得物品可以部分浸泡于内储罐内的电沉积溶液中的装置，
[0020] 布置于内储罐内的并且与由保持装置保持的且浸泡于溶液内的物品相对的对电 极，以及
[0021] 用于在物品与对电极之间施加预定电压的电源，
[0022] 其中电沉积溶液按照从内储罐溢流到外储罐内并且由回馈装置在内储罐的底部 附近将其从外储罐馈送回到内储罐的方式循环，由保持装置保持的物品的选定部分被浸泡 于内储罐中的电沉积溶液内，并且电源被驱动以在物品与对电极之间施加预定电压达预定 的时间，由此使涂层剂电沉积于物品表面上以在物品表面的选定部分上形成涂层。
[0023] 发明 2:
[0024] 根据发明1所述的装置，其中内储罐包含在其上缘设置有电沉积溶液经由其溢流 出的多个等距隔开的V形槽口的外围壁。
[0025] 发明 3:
[0026] 根据发明1或2所述的装置，其中内储罐包含底壁，在其管壁内具有多个孔口的回 管连接至回馈装置并且沿着底壁延伸穿过内储罐，并且回馈装置将电沉积溶液输送到回管 内以通过孔口将溶液注入内储罐内。
[0027] 发明 4:
[0028] 根据发明3所述的装置，其中孔口被排布于回管内使得它们的直径可以从与回馈 装置连接的近端到回管的远端逐渐地或步进式地减小。
[0029] 发明 5:
[0030] 根据发明1至4中的任一项所述的装置，其中整流部件是具有多个孔眼的整流板， 整流板被布置于内储罐内的垂直中间位置并且横向扩展以便将内储罐划分成上隔室和下 隔室。
[0031] 发明 6:
[0032] 根据发明5所述的装置，其中孔眼被排布内整流板内使得在外围附近的孔眼的直 径小于整流板的中心附近的孔眼的直径。
[0033] 发明 7:
[0034] 根据发明5或6所述的装置，其中对电极是具有多个孔眼的且布置于整流板上的 金属板。
[0035] 发明 8:
[0036] 根据发明7所述的装置，其中对电极是具有多个孔眼的金属盘，该圆盘在中心部 分或者在其整体上大体为截头圆锥形。
[0037] 发明 9:
[0038] 根据发明1至8中的任一项所述的装置，还包含用于监测电沉积溶液的状态的装 置，所述监测装置为液位计、温度计、浓度计和流动率计中的至少一个。
[0039] 发明 10:
[0040] 一种用于制备稀土永磁体的方法，包括以下步骤：给具有Ri-Fe-B类组成（其中R1 选自包括Y和Sc在内的稀土元素的至少一种元素）的烧结磁体涂以包含选自R2 (其中R2是 选自包括Y和Sc在内的稀土元素的至少一种元素）的氧化物、氟化物、氟氧化物、氢化物及 稀土合金的至少一种成分的粉末，并且对所涂磁体进行热处理以促使R2被吸收到磁体内，
[0041] 涂布步骤包括以下步骤：使用发明1至9中的任一项所述的电沉积装置，将磁体的 选定部分浸泡在分散于溶剂内的粉末的电沉积溶液中，并且在热处理步骤之前使粉末电沉 积于磁体的表面上以在磁体的选定部分上形成粉末涂层。
[0042] 根据发明1所述的电沉积装置如下进行操作。由保持装置保持的物品的选定部分 被浸泡于内储罐中的电沉积溶液内。电源被驱动以在物品与同物品相对的对电极之间施加 预定电压达预定时间，由此分散或溶解于溶液内的涂层剂被局部电沉积于物品表面上以在 物品表面的选定部分上形成涂层。电沉积被执行，同时电沉积溶液按照从内储罐溢流到外 储罐内并且由回馈装置从外储罐馈送回到内储罐的方式循环。也就是，电沉积被执行，同时 在溶液中的涂层剂的浓度被保持为均匀的，溶液的表面或水平高度被保持为恒定的，位于 与内储罐的上缘对应的高度，并且整流部件抑制溶液的表面或水平高度波动。因此，当在被 部分浸泡到电沉积溶液内的物品上产生电沉积时，没有波动具有稳定且平坦的表面的均匀 浓度的电沉积溶液被维持于恒定的水平高度，此外，被部分浸泡到电沉积溶液内的物品的 浸泡深度或程度按照所期望的范围来维持。这确保均匀涂层被电沉积到物品表面的选定部 分之上。通过控制包括施加的电压、导电