稀土磁体和包括该稀土磁体的电动机的制作方法
【专利摘要】提供了一种稀土磁体和包括所述稀土磁体的电动机。所述稀土磁体基于R?Fe?B合金(R代表包含Y的至少一种稀土元素)，其中通过电镀方法在稀土磁体的表面上形成钴元素镀层。
【专利说明】稀±磁体和包括该稀±磁体的电动机
[0001] 相关专利申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2015年2月3日提交的韩国专利申请No.2015-0016909的优先权和权 益，该申请的公开内容通过引用的方式全部并入本申请中。
技术领域
[0003] 本发明设及一种稀±磁体W及包括该稀±磁体的电动机，并且更具体地讲，设及 用于例如汽车、计算机、移动电话等各种电气和电子系统W及例如扬声器、耳机等声音系统 的电动机中使用的稀±磁体W及包括该稀±磁体的电动机。
【背景技术】
[0004] 一般而言，对作为具有高磁能积(energy product)和高矫顽力（coercive force) 的稀±磁体的钦(Nd)-铁(Fe)-棚(B)基烧结永磁体有巨大需求。然而，烧结的永磁体存在的 问题是，它由于包含容易氧化的稀±元素 Nd和化作为主要成分，所W具有较差的耐蚀性。
[0005] 为了解决上述问题，已经提出了用于在烧结的永磁体的表面上形成各种保护层的 方法。在运种情况下，保护层上只涂覆有金属或树脂层或涂覆有金属和树脂层。在运种情况 下，多种方法，例如，湿锻(例如，电锻等）、干锻(例如，瓣射、离子电锻、真空沉积等）、浸涂、 热浸涂、电沉积涂覆等，已经用作形成薄膜的方法。
[0006] 在电锻的情况下，电流聚集在产品的边缘区，并且较小量的电流在产品的中屯、区 流动，并且因此产品可W形成为使得涂覆的边缘区的厚度是涂覆的中屯、区的厚度的1.5至5 倍。运样，由于基于涂覆的边缘区的厚度来生产产品W调节产品的大小，所W涂覆的中屯、区 的厚度变得较薄，从而导致在商业化时产品的故障率升高。特别地，运种问题对于具有窄内 径的管式产品变得更加严重。
[0007] 另外，锻层的晶体在与永磁体的表面垂直的方向上生长，并且可能由于大量晶粒 而在锻层中形成针孔(pin hole)，从而导致降低的耐蚀性。
【发明内容】
[000引本发明提供一种具有改善的磁特性的稀±磁体。另外，本发明提供一种能够提高 磁特性在高溫下降低的高溫退磁性能的稀±磁体W及包括该稀±磁体的电动机。
[0009] 本发明的一方面提供了一种基于R-铁(Fe)-棚(B)合金(R代表包含Y的至少一种稀 ±元素）的稀±磁体。在运种情况下，钻元素锻层可W通过电锻方法形成在所述稀±磁体的 表面上。
[0010] 在运种情况下，所述锻层可W包含的钻元素的含量为98重量％或W上。
[0011] 所述钻元素锻层可W具有10皿至45皿的厚度。
[0012] 所述钻元素锻层可W通过在钻电锻溶液中应用直流电源并且使所述稀±磁体经 过表面处理来形成。
[0013] 磁场与所述稀±磁体的矫顽力的比可W大于或等于0.85。
【附图说明】
[0014]通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本领域普通技术人员将更加明白 本发明的上述和其他目的、特征和优点，其中：
[001引图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的锻层的扫描电镜(SEM)照片；
[0016] 图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的锻层的聚焦离子束(FIB)系统的照 片；
[0017] 图3是描述根据本发明的一个示例性实施例的形成锻层的方法的示意图；
[0018] 图4至图8是比较根据本发明的一个示例性实施例的稀±磁体的磁特性的图表；
[0019] 图9是描述根据本发明的一个示例性实施例的稀±磁体的退磁曲线的示意图；
[0020] 图10是示出了根据本发明的一个示例性实施例的电动机的示意图。
【具体实施方式】
[0021] W下，将更加详细地描述本发明的示例性实施例。然而，本发明并不局限于W下公 开的实施例，而是可W W多种形式实施。描述W下实施例W便本领域技术人员能够实施并 实践本发明。
[0022] 虽然术语"第一"、"第二"等可W用于描述多种元件，但是运些元件不受运些术语 的限制。运些术语仅仅用于使一个元件与另一个元件区分开。在不脱离示例性实施例的范 围的情况下，例如，第一元件可W称为第二元件，并且类似地，第二元件可W称为第一元件。 术语"和/或"包括一个或多个相关的所列项目的任意和所有组合。
[0023] 应当理解，当元件被称为与另一个元件"连接上"或"禪接上"时，它可W与另一个 元件直接连接上或禪接上，或者可W存在中间元件。相比之下，当元件被称为与另一个元件 上"直接连接上"、"直接禪接上"时，不存在中间元件。
[0024] 本文中使用的术语仅仅用于描述特定实施例的目的，并且并非旨在限制示例性实 施例。单数形式"一个"、"一种"和"所述"旨在还包括复数形式，除非上下文另有清晰的表 示。还应当进一步理解，当在本文中使用时，术语"包含"和/或"包括"指的是存在所述的特 征、整数、步骤、操作、要素、元件和/或它们的组合，但是不排除存在或增加一个或多个其他 的特征、整数、步骤、操作、要素、元件和/或它们的组合。
[0025] W下将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。为了帮助理解本发明，在整个 附图中，类似的数字表示类似的元件，并且将不重复相同元件的描述。
[0026] 根据本发明的示例性实施例的稀±磁体基于R-铁(Fe)-棚(B)合金(R代表包含Y的 至少一种稀±元素），其中通过电锻方法在稀±磁体的表面上形成钻元素锻层。
[0027] 稀±磁体可W被配置成包含元素 R、铁(Fe)和棚(B)，并且可W主要由R-Fe-B基合 金构成。元素 R包括稀±元素 Y。在运种情况下，Y可W包含选自由W下各项组成的组的至少 一种元素：筑（Sc)，锭（Y)，铜化a)，姉（Ce)，错（Pr)，钦(Nd)，衫（Sm)，館化U)，礼(Gd)，铺 (化），铺(DY)，铁化0)，巧牺），镑(Tm)，镜(孔），和错(Lu)。
[0028] 根据本发明的一个示例性实施例的稀±磁体可W具有运样一种结构，该结构包 括:主相，具有四方晶体结构；富R相，其中，稀±元素 RW高混合比例存在于主相的晶界区； 和富棚相，其中，棚原子W高混合比例存在。富R相和富棚相是无磁性的非磁性相。W磁体重 量的10 %计，运种非磁性相的含量可W，例如，为0.5至50重量％。另外，主相可W，例如，被 配置成具有大约1至IOOwii的粒径。
[0029] ^稀±磁体的总含量计，R的含量可W在8至40原子百分比的范围内。当R的含量小 于8原子百分比时，主相的晶体结构可W转变成与a铁基本上相同的晶体结构，从而导致固 有矫顽力（ihc)减小。当R的含量大于40原子百分比时，形成的富R相过多，从而导致剩余磁 通密度(Br)减小。
[0030] 另外，^稀±磁体的总含量计，化的含量可W在42至90原子百分比的范围内。当Fe 的含量小于42原子百分比时，剩余磁通密度会减小，而当Fe的含量大于90原子百分比时，固 有矫顽力会减小。
[0031] B的含量可W在2至28原子百分比的范围内。当B的含量小于2原子百分比时，倾向 于形成菱形结构，并且固有矫顽力会减小。当B的含量大于28原子百分比时，形成的富棚相 可能过多，从而导致剩余磁通密度减小。
[0032] 在该磁体中，一些B可W被例如碳(C)、憐(P)、硫(S)或铜(化)的元素取代。当一些B 按照如上所述的方式被取代时，容易制备稀±磁体，并且还可W利于降低制造成本。在运种 情况下，运些取代的元素的量对磁体特性没有实质影响，并且因此，W构成原子的总量计， 可W保持在4原子百分比或更低的含量。
[0033] 此外，考虑到提高固有矫顽力并且利于降低制造成本，除如上所述的每种元素之 夕^，稀±磁体可W被配置成包含W下元素，例如，侣(Al),铁(Ti),饥(V)，铭(Cr),儘(Mn),祕 (Bi)，妮(Nb)，粗(Ta)，钢(Mo)，鹤(W)，錬(Sb)，错(Ge)，锡(Sn)，错(Zr)，儀(Ni)，娃(Si)，嫁 (Ga),铜(Cu),或给化f)。另外，运些添加的元素的量对磁体特性没有实质影响，并且因此， W构成原子的总量计，可W维持在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被假定为不可避免地混入并且可W，W构成原子的总量计，含量维持在大 约3原子百分比或更低的含量。
[0034] 图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的锻层的扫描电镜(SEM)照片，并且图 2示出了根据本发明的一个示例性实施例的锻层的聚焦离子束(FIB)系统的照片。
[0035] 锻层由钻元素形成，并且包围稀±磁体的一些或所有表面。构成锻层的钻元素的 元素含量可W大于或等于98重量％。在运种情况下，锻层可W包含不可避免地混入的其他 杂质。锻层的厚度可W在10皿至45皿的范围内。
[0036] 锻层可W通过在钻电锻溶液中应用直流电源W使稀±磁体经过表面处理来形成。
[0037] 图3是用于描述根据本发明的一个示例性实施例的形成锻层的方法的示意图。
[0038] 参见图3,首先，制备钻电锻溶液作为用于形成锻层的材料。
[0039] 接下来，R-Fe-B基稀±磁体的表面可W经过超声波清洗W去除不可溶物质和残余 酸性成分。超声波清洗可W例如通过使用NaCN溶液执行。
[0040] 此后，通过使用电解设备对R-Fe-B基稀±磁体执行电解脱脂。
[0041 ] 随后，执行酸洗处理W平整R-Fe-B基稀±磁体的粗糖表面或去除附着在R-Fe-B基 稀±磁体的表面上的杂质。可W例如通过使用硫酸执行酸洗处理。
[0042]然后，R-Fe-B基稀±磁体浸入包含钻电锻溶液的离子的电解质溶液中，然后固定。 在运种情况下，当钻电锻溶液用作阳极并且R-化-B基稀±磁体用作阴极W供应直流电时， 钻电锻溶液的离子附着在R-Fe-B基稀±磁体的表面上W形成锻层。
[0043] 表1
[0044]
[UU46J 观巧I所不，仕WU、8(TU、IWU、IWU和W(TU的温巧h测重迪巧化用巧兀累仕 上面形成锻层的稀±磁体的磁特性，并且在实例1至5的情况下转换成数值。
[0047] 在20°(：、801：、1201：、150°(：和200°(：的溫度下测量没有在上面形成锻层的稀±磁 体的磁特性，并且在比较例1、3、5、7和9的情况下转换成数值。
[004引在20°C、80°C、120°C、150°C和200°C的溫度下测量涂覆有Ni-Cu-Ni合金的稀±磁 体的磁特性，并且在比较例2、4、6、8和10的情况下转换成数值。
[0049] W下将参照图4至8描述表1中列举的磁特性。
[0050] 参见实例1、比较例1和图4，对于例如磁通密度(Br )、固有矫顽力化Cj )、最大磁能 积（（BH)最大值)和磁场化k)的特性而言，可W看到通过使用钻元素在上面形成锻层的稀± 磁体的磁特性优于没有在上面形成锻层的稀±磁体的磁特性，并且具有86.1%的磁场-矫 顽力比，其测量值更接近理想值1。
[0051] 参见实例1、比较例巧日图4,对于例如磁通密度(Br)、最大能量积（（BH)最大值)和 磁场化k)的特性而言，可W看到通过使用钻元素在上面形成锻层的稀±磁体优于涂覆有 Ni-化-Ni合金的稀±磁体，并且具有86.1 %的磁场-矫顽力比，其测量值更接近理想值I。
[0052] 也就是说，可W看到通过使用钻元素在上面形成锻层的稀±磁体在20°C至低于80 °C的溫度范围内具有0.86或更高的磁场-矫顽力比，并且因此具有比没有在上面形成锻层 的稀±磁体的磁场-矫顽力比高0.05或更多的磁场-矫顽力比，并且具有比涂覆有Ni-化-Ni 合金的稀±磁体的磁场-矫顽力比高0.07或更多的磁场-矫顽力比。
[0053] 参见实例2、比较例3和图5,对于例如磁通密度(Br)、固有矫顽力化Cj)、最大能量 积（（BH)最大值)和磁场化k)的特性而言，可W看到通过使用钻元素在上面形成锻层的稀± 磁体的磁特性优于没有在上面形成锻层的稀±磁体的磁特性，并且具有94.7 %的磁场-矫 顽力比，其测量值更接近理想值1。
[0054] 参见实例2、比较例4和图5,对于例如磁通密度(Br)、固有矫顽力化Cj)、最大能量 积（（BH)最大值)和磁场化k)的特性而言，可W看到通过使用钻元素在上面形成锻层的稀± 磁体的磁特性优于涂覆有Ni-化-Ni合金的稀±磁体的磁特性，并且具有94.7%的磁场-矫 顽力比，其测量值更接近理想值1。
[0055] 也就是说，可W看到通过使用钻元素在上面形成锻层的稀±磁体在80°C至低于 120°C的溫度范围内具有0.94或更高的磁场-矫顽力比，并且因此具有比没有在上面形成锻 层的稀±磁体的磁场-矫顽力比高0.11或更多的磁场-矫顽力比，并且具有比涂覆有Ni-Cu-Ni合金的稀±磁体的磁场-矫顽力比高0.135或更多的磁场-矫顽力比。
[0056] 参见实例3、比较例5和图6,对于例如磁通密度(Br)、固有矫顽力化Cj)、最大能量 积（（BH)最大值)和磁场化k)的特性而言，可W看到通过使用钻元素在上面形成锻层的稀± 磁体的磁特性优于没有在上面形成锻层的稀±磁体的磁特性，并且具有94.6%的磁场-矫 顽力比，其测量值更接近理想值1。
[0057] 参见实例3、比较例6和图6,对于例如磁通密度(Br)、固有矫顽力化Cj)、最大能量 积（（BH)最大值)和磁场化k)的特性而言，可W看到通过使用钻元素在上面形成锻层的稀± 磁体的磁特性优于涂覆有Ni -化-Ni合金的稀±磁体的磁特性，并且具有94.6%的磁场-矫 顽力比，其测量值接近理想值1。
[005引也就是说，可W看到通过使用钻元素在上面形成锻层的稀±磁体在120°C至低于 150°C的溫度范围内具有0.93或更高的磁场-矫顽力比，并且因此具有比没有在上面形成锻 层的稀±磁体的磁场-矫顽力比高0.121或更多的磁场-矫顽力比，并且具有比涂覆有Ni-化-Ni合金的稀±磁体的磁场-矫顽力比高0.126或更多的磁场-矫顽力比。
[0059] 参见实例4、比较例7和图7,对于例如磁通密度(Br)、固有矫顽力化Cj)、最大能量 积（（BH)最大值)和磁场化k)的特性而言，可W看到通过使用钻元素在上面形成锻层的稀± 磁体的磁特性优于没有在上面形成锻层的稀±磁体的磁特性，并且具有93.5%的磁场-矫 顽力比，其测量值更接近理想值1。
[0060] 参见实例4、比较例8和图7,对于例如磁通密度(Br)、固有矫顽力化Cj)、最大能量 积（（BH)最大值)和磁场化k)的特性而言，可W看到通过使用钻元素在上面形成锻层的稀± 磁体的磁特性优于涂覆有Ni-化-Ni合金的稀±磁体的磁特性，并且具有93.5%的磁场-矫 顽力比，其测量值更接近理想值1。
[0061] 也就是说，可W看到通过使用钻元素在上面形成锻层的稀±磁体在150°C至低于 220°C的溫度范围内具有0.90或更高的磁场-矫顽力比，并且因此具有比没有在上面形成锻 层的稀±磁体的磁场-矫顽力比高0.108或更多的磁场-矫顽力比，并且具有比涂覆有Ni-化-Ni合金的稀±磁体的磁场-矫顽力比高0.133或更多的磁场-矫顽力比。
[0062] 参见实例5、比较例9和图8,对于例如磁通密度(Br)、固有矫顽力化Cj)、最大能量 积（（BH)最大值)和磁场化k)的特性而言，可W看到通过使用钻元素在上面形成锻层的稀± 磁体的磁特性优于没有在上面形成锻层的稀±磁体的磁特性，并且具有91.1%的磁场-矫 顽力比，其测量值更接近理想值1。
[0063] 参见实例5、比较例10和图8,对于例如磁通密度(Br)、固有矫顽力化Cj)、最大能量 积（（BH)最大值)和磁场化k)的特性而言，可W看到通过使用钻元素在上面形成锻层的稀± 磁体的磁特性优于涂覆有Ni-化-Ni合金的稀±磁体的磁特性，并且具有91.1 %的磁场-矫 顽力比，其测量值更接近理想值1。
[0064] 从表1所列举的并且图4至图8所示的数值可W看出，可W看到，在测量前的整个溫 度范围内，通过使用钻元素在上面形成锻层的稀±磁体的磁特性优于没有在上面形成锻层 的稀±磁体和涂覆有Ni-Cu-Ni合金的稀±磁体的磁特性。另外，可W看到通过使用钻元素 在上面形成锻层的稀±磁体的高溫退磁特性得到提高。
[0065] 图9是描述根据本发明的一个示例性实施例的稀±磁体的退磁曲线的示意图。参 见图9,可W看到，与没有在上面形成锻层的稀±磁体(顶部图面)和涂覆有Ni-化-Ni合金的 稀±磁体（中间图面)相比，通过使用钻元素在上面形成锻层的稀±磁体的磁特性(底部图 面)具有接近直角的垂直度(squareness )，并且形成接近1的矩形比。
[0066] 图10是示出了根据本发明的一个示例性实施例的电动机的示意图。
[0067] 参见图10,根据本发明的一个示例性实施例的电动机10包括形成为圆柱形的定子 1W及可旋转地容纳在定子1中的转子3。
[0068] 通过堆叠具有相同形状的多个磁钢片W形成转子忍来制造转子3,并且枢转孔轴 向地形成在转子忍的中屯、区中。因此，轴5被压装到枢转孔中W便与转子3-起旋转。被配置 成集中磁通量的非磁性物质4形成在轴5与转子3之间。
[0069] 孔形成在转子忍的中屯、区外W在圆周方向上插入并附连多个稀±磁体6。
[0070] 转子1包括:环形忍；多个齿，在环形忍的内圆周面上通过夹在其间的预定狭槽在 圆周方向上彼此间隔开；W及线圈2,卷绕在齿上W连接到外部电源。
[0071] 同时，永磁稀±磁体6可W形成为使得在相邻的稀±磁体6之间形成斥力，并且钻 元素的锻层可W通过电锻方法形成在每个稀±磁体6的表面上，从而维持出色的磁特性。
[0072] 另外，当转子3高速旋转时，由于高输出密度，在定子1和转子3会产生热量。因此， 电动机10的输出特性可W由于磁特性不降低而得W维持。
[0073] 根据本发明的一个示例性实施例的稀±磁体W及包括该稀±磁体的电动机可W 有利于改善磁特性，特别是改善在高溫下磁特性降低的高溫退磁性能。
[0074] 尽管根据本发明的某些示例性实施例示出并且描述了本发明，但是本领域技术人 员将会理解的是，在不脱离由所附权利要求书所限定的精神和范围的情况下可W在形式和 细节上进行各种修改。
【主权项】
1. 一种基于R-铁(Fe)_硼(B)合金的稀土磁体，R代表包含Y的至少一种稀土元素， 其中，通过电镀方法在所述稀土磁体的表面上形成钴元素镀层。2. 根据权利要求1所述的稀土磁体，其中所述镀层包含的钴元素的含量为98重量％或 更尚。3. 根据权利要求1所述的稀土磁体，其中，所述钴元素镀层具有10Μ1至45μπι的厚度。4. 根据权利要求1所述的稀土磁体，其中，通过在钴电镀溶液中施加直流电源并且使所 述稀土磁体经过表面处理来形成所述钴元素镀层。5. 根据权利要求4所述的稀土磁体，其中，通过使用所述钴电镀溶液作为阳极来施加所 述直流电源。6. 根据权利要求1所述的稀土磁体，其中，磁场与所述稀土磁体的矫顽力的比大于或等 于0.85。7. 根据权利要求6所述的稀土磁体，其中，所述磁场与所述稀土磁体的矫顽力的比在20 。(:至小于80 °C的温度下大于或等于0.85。8. 根据权利要求6所述的稀土磁体，其中，所述磁场与所述稀土磁体的矫顽力的比在80 °C至小于120°C的温度下大于或等于0.94。9. 根据权利要求6所述的稀土磁体，其中，所述磁场与所述稀土磁体的矫顽力的比在 120°C至小于150°C的温度下大于或等于0.93。10. 根据权利要求6所述的稀土磁体，其中，所述磁场与所述稀土磁体的矫顽力的比在 150°C至小于200°C的温度下大于或等于0.90。
【文档编号】H01F1/057GK105845308SQ201610077517
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月3日
【发明人】韩宗洙, 裵硕, 李熙晶, 廉载勋, 李相元
【申请人】Lg伊诺特有限公司