Из этой статьи вы узнаете: Что происходит с неодимовым магнитом, если его расплавить или разрезать пополам? Магнит крепче держится на другом магните или на стали? Ослабевает ли магнитная сила магнитов со временем? Влияет ли температура на магнитную силу магнитов? Может ли стекло быть магнитным? Могут ли магниты быть мягкими и гибкими? Есть ли резина, которая реагирует на магнит? Какое самое сильное магнитное поле удалось создать на сегодняшний день? Чувствительны ли живые существа к магнетизму? И многое другое.
Также в статье есть описание пяти экспериментов, которые позволят узнать, насколько сильно неодимовый магнит притягивает яблоко. Вы также узнаете, что произойдет с магнитом, когда вы приблизите к нему горящую свечу и как неодимовый магнит искажает изображение на ЭЛТ-мониторе.
Дальше смотрите ответы на эти и другие часто задаваемые вопросы, а также несколько идей интересных экспериментов.
1) Что вызывает магнитное поле у магнита?
Распределение магнитного поля представлено линиями магнитной индукции. Линии индукции проходят от северного к южному магнитному полюсу магнита.
2) Почему магнит притягивает только предметы из железа, никеля и кобальта?
3) В яблоке есть железо. Так почему его не притягивает магнит?
Большинство живых организмов и продуктов питания также содержат определенное количество железа, но они не притягиваются магнитом. Почему? Это потому, что в них очень мало железа.
4) Что такое магнитомягкий и твердый материал?
Ферромагнитные вещества можно разделить на магнитомягкие и магнитотвердые, в зависимости от того, как они теряют или сохраняют свои магнитные свойства.
5) Почему в некоторые магнитные вещества добавляют кремний?
6) Что такое Гаусс и Тесла?
7 ) Какое самое сильное магнитное поле удалось создать на сегодняшний день?
Группа ученых из Токийского университета во главе с физиком Содзиро Такеяма создала чрезвычайно сильный электромагнит, который генерировал магнитное поле в 1200 тесла.
8 ) Магнит крепче держится на другом магните или на стали?
Многие спрашивают об этом. Однако однозначного ответа нет. Удерживающая сила зависит от нескольких факторов:
Если сталь достаточно большая, удерживающая сила между сильным магнитом и куском стального листа такая же, как для магнита с магнитом. Сила прижима неодимовых магнитов к стали.
Если кусок стального листа слишком маленький или тонкий, сила между магнитом и сталью меньше. Насколько большим должен быть кусок стали, чем размер магнита? Если вы используете неодимовый магнит размером 12 × 12 мм, то стальной лист должен быть 25 × 25 мм. Сила прижима неодимовых магнитов к стали. Сила прижима неодимовых магнитов к стали.
Если между сталью и магнитом есть зазор, то удерживающая сила между одним магнитом и другим больше, чем между магнитом и сталью.
9 ) Теряют ли магниты прочность, если они длительное время прикреплены к ферромагнитному материалу?
Неодимовые магниты обычно почти постоянно сохраняют магнетизм. Сила, необходимая для размагничивания магнита, называется коэрцитивной силой. Это способность постоянного магнита противостоять размагничиванию во внешнем магнитном поле.
Чем больше коэрцитивная сила магнита, тем лучше он выдерживает размагничивание как внешними, так и собственными магнитными полями и, следовательно, имеет меньшую тенденцию к ослаблению.
Магнитотвердые материалы, используемые для изготовления постоянных магнитов, представляют собой ферромагнитные вещества с высокой коэрцитивной силой. Если вы не подвергаете магниты воздействию высоких температур и других сильных магнитных полей, они будут намагничиваться годами.
10 ) Влияет ли температура на магнитную силу и что такое температура Кюри?
Да, температура влияет на магнитную силу. Температуру Кюри впервые описал французский физик Пьер Кюри, муж Марии Кюри-Склодовской. Какова температура Кюри некоторых материалов? Смотрите на таблицу ниже.
Что происходит с магнитом, если его нагреть выше критической температуры Кюри? Ферромагнитное вещество состоит из диполей, которые образуют небольшие магнитные домены (области). Если магнит намагничен, домены располагаются равномерно.
Например, если вы бросите магнит в огонь, ориентация магнитных доменов резко изменится. При хаотическом расположении доменов магнит теряет свои магнитные свойства.
Посмотрите в видео, как пламя свечи воздействует на кусок никелевой монеты:
1 1 ) Если я разрежу магнит, теоретически должны образоваться два отдельных магнита, которые будут притягиваться на режущей стороне. Это так?
Если вы разрежете стержневой магнит вдоль, вы получите два новых отдельных магнита. Когда вы разрезаете магнит перпендикулярно магнитной оси, магниты будут притягиваться, но если вы разрежете вдоль магнитной оси, обе части будут отталкиваться друг от друга.
1 2 ) Магниты работают в космосе?
Да. Космический вакуум содержит огромное количество пыли, газа, элементарных частиц и переплетен с электромагнитным излучением и магнитными полями. Электрические и магнитные силы в вакууме даже немного сильнее, чем в воздухе на Земле.
1 3 ) Что происходит с магнитом, если его расплавить?
Ферритовые магниты более термостойкие. Их экстремальная температура составляет 250 ° C. А тем более термостойкие самариево-кобальтовые магниты, выдерживающие температуру до 350 ° C.
1 4 ) Как можно заблокировать магнитную силу?
Магниты должны потерять свою магнитную силу, если вы подвергнете их воздействию чрезвычайно высоких температур в течение продолжительных периодов времени, например, когда вы бросите их в огонь. Однако есть так называемые диамагнитные вещества, которые ослабляют магнитное поле и в то же время слабо из него выдавливаются.
Посмотрите видео о диамагнитной левитации:
1 5 ) Что такое антимагнит?
До недавнего времени экранировать магнитное поле было невозможно. Только в 2011 году испанские ученые создали первый антимагнит.
По своей конструкции антимагнит состоит из нескольких слоев. Внутренний слой изготовлен из сверхпроводящего материала, который блокирует выход внутреннего магнитного поля, а также предотвращает проникновение внешнего магнитного поля. Остальные примерно десять слоев сделаны из специальных метаматериалов, предотвращающих взаимные помехи или изменения магнитных полей.
Чем может быть полезен антимагнит? Его можно использовать, например, у пациентов с кардиостимуляторами или слуховыми имплантатами, чтобы они могли проходить обследование с помощью медицинских устройств, генерирующих сильное магнитное поле. Это также поможет защитить корабли от мин, активируемых магнитом.
1 6 ) Что такое биполярный магнит?
1 7 ) Могут ли магниты быть мягкими и гибкими?
Магниты по своей природе твердые, потому что они изготавливаются из твердых материалов. Однако специалисты по производству резиновых уплотнений могут добавлять в силиконовый каучук магнитные частицы, которые в результате могут быть магнитными. Силиконовый каучук остается эластичным и гибким даже при очень низких температурах.
Это используется, например, производителями холодильников и морозильников, которые устанавливают его на двери. Резиновый уплотнитель, заполненный магнитными частицами, хорошо прилегает к плоской и округлой конструкции холодильника, благодаря чему в нее не проникает тепло.
Гибкие магниты также входят в состав магнитных игрушек. Вы можете знать магнитный слайм как игрушку для детей. Изучите дом, может быть, вы найдете резиновые магниты где-нибудь еще.
18 ) Как работает магнитная доска для рисования?
Частью магнитной доски для рисования является магнитный карандаш, которым вы рисуете на доске.
Как работает магнитный стол? Магнитный стол для детей состоит из ячеек, заполненных белой вязкой эмульсией (несжимаемая жидкость с высоким внутренним трением) и железных опилок.
Как удалить нарисованное изображение? Движущаяся магнитная полоса используется для удаления изображения. Вы можете свободно перемещать полосу и удалять только часть рисунка или все изображение. Если не удалить рисунок, он останется на столе несколько лет, пока жидкость не высохнет.
Посмотрите, как работает магнитный стол, на видео:
1 9 ) Является ли свинец магнитным и что такое диамагнетизм?
Посмотрите видео, чтобы увидеть, как пиролитический графит и висмут реагируют на сильный неодимовый магнит :
21 ) Может ли стекло быть магнитным?
Стеклодувы в Богемии производили урановое стекло в основном во второй половине 19 века, а также в 20 веке. Бум пришел с началом холодной войны, когда уран был легко доступен. Но с его окончанием производство уранового стекла резко упало.
Достаточно чувствительный счетчик Гейгера может обнаруживать небольшую степень излучения в урановом стекле с более высокой долей урана. Но большинство кусков уранового стекла эксперты считают безвредными и лишь незначительно радиоактивными.
22) Можно ли зарядить или «перезарядить» постоянный магнит?
23) Что такое поле Хальбаха?
В коротком видео ниже вы увидите, как одна сторона набора постоянных магнитов, расположенных в соответствии с полем Хальбаха, магнитно намного сильнее, чем другая.
Затем солнечные панели проводят электричество к катушке. Эта катушка с электромагнитными свойствами становится магнитной и притягивается к постоянному магниту в основании.
Благодаря этому ротор многократно вращается, и таким образом отдельные панели чередуются. Скорость вращения ротора зависит от интенсивности падающего света. Чем ярче свет, тем быстрее он будет вращаться.
Чтобы лучше понять, посмотрите видео:
25) Что такое супердиамагнетизм?
Сверхпроводящие магниты используются, например, в парящих поездах на магнитной подвеске, где они встраиваются в нижнюю часть шасси поезда.
Кубический магнит, парящий над сверхпроводящим материалом
Поезд на магнитной подвеске
26) Чувствительны ли живые существа к магнетизму?
Да, некоторые животные чувствительны к магнетизму. Они воспринимают силовые линии, проходящие между магнитными полюсами Земли, и в результате ориентируются в своих долгих путешествиях.
Исследователи полагают, что голуби и перелетные птицы используют микроскопические частицы магнетита в своей голове, чтобы ориентироваться, а также криптохромы в глазах птиц.
Криптохромы в сетчатке глаза также помогают осьминогам ориентироваться. Исследователи также обнаружили частицы магнетита у бактерий, лосося, морских черепах, дельфинов, полевок и некоторых млекопитающих.
27) Что такое Курская магнитная аномалия?
Магнитная аномалия вызвана аномальной концентрацией железосодержащих минералов. Одной из таких аномалий является Курская магнитная аномалия в России. Это территория с огромными залежами железной руды и крупнейшая магнитная аномалия на Земле.
Курская магнитная аномалия
Другими известными аномалиями являются, например, магнитная аномалия Банги в Центральной Африке или магнитная аномалия Тигами в Канаде.
28) Есть ли магнитные океаны?
Согласно теории ученых, соленая вода, которая постоянно течет с приливами, создает электрический ток по всей планете. И этот электрический ток притягивает магнитное поле глубоко под земной корой.
5 интересных экспериментов с магнитами
Эксперимент 1. Притягивает ли неодимовый магнит яблоко?
Поставьте банки из-под лимонада или пива друг на друга и положите на них деревянную палочку. Вы можете использовать, например, китайские палочки для еды, которые вы склеиваете.
Соедините два яблока китайской палочкой и повесьте их веревкой на палочке на подставке. Как вы можете видеть на видео ниже. Затем медленно поднесите сверхсильный неодимовый магнит ближе к яблокам, и яблоки начнут медленно двигаться.
Как может яблоко реагировать на магнит? Яблоко содержит небольшое количество железа и поэтому притягивается сильной магнитной силой. Что произойдет, если вы поместите яблоко между двумя сильными магнитами и уроните магниты друг на друга?
Используйте решетку для банок с первой попытки и добавьте другую банку посередине. Поместите сверху плоскую палочку и неодимовый магнитный диск.
Подготовьте 4 монеты, содержащие железо и поместите их друг на друга в вертикальном положении. Что случится? Из-за сильного магнитного поля между сильным магнитом монеты начинают левитировать и вращаться.
Сильный магнит удержит много монет, но сколько? Используйте подставку с магнитом из предыдущего эксперимента и приготовьте несколько монет. Прикрепите первую монету к магниту и постепенно подхватите под себя остальные. Подсчитайте, насколько неодимовый магнит удержит монеты под собой.
Наденьте неодимовый диск на гвоздь и прикрепите его к тискам. Зажгите свечу и нагрейте магнит пламенем. Что теперь происходит с магнитом? Температура пламени свечи составляет около 1000 ° C, этого достаточно, чтобы магнит потерял свои магнитные свойства после нагрева.
Если вы подвергнете неодимовый магнит воздействию температур выше 80 градусов Цельсия в течение длительного времени, его магнитная сила ослабнет.
При таких температурах кристаллическая решетка разрушается, и магнит ослабевает. Если, например, бросить неодимовый магнит в огонь, он потеряет свою магнитную силу.
Предупреждение: эксперименты и игры с сильными неодимовыми магнитами могут быть опасными, остерегайтесь риска травм.
Постоянный магнит и способ его изготовления
Владельцы патента RU 2445404:
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению спеченных магнитов системы РЗМ-Fe-B. Спеченный магнит семейства Fe-B-редкоземельные элементы, размещенного в рабочей камере, нагревают до заданной температуры. Металлический материал, содержащий по меньшей мере один из Dy и Тb, размещенный в упомянутой рабочей камере или испарительной камере, сообщающейся с упомянутой рабочей камерой через соединительный канал, испаряют и осаждают испаренные атомы металла на поверхность спеченного магнита при регулировании количества подаваемых атомов металла. Обеспечивают диффузию осажденных атомов металла в зернограничные фазы спеченного магнита таким образом, что на поверхности спеченного магнита не образуется тонкая пленка испаряющегося металлического материала. Полученный магнит обладает высокими магнитными свойствами и большую коррозионную стойкость. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 19 ил., 14 пр.
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к постоянному магниту и способу изготовления постоянного магнита и, в частности, к постоянному магниту с высокими магнитными свойствами, в котором Dy или Тb диффундировал в зернограничные фазы спеченного магнита семейства Nd-Fe-B, и к способу изготовления такого постоянного магнита.
[0002] Спеченный магнит семейства Nd-Fe-B (так называемый неодимовый магнит) содержит комбинацию Fe, Nd и В, которые являются дешевыми, распространенными и постоянно пополняемыми ресурсами, и, таким образом, он может производиться по низкой цене и, дополнительно, имеет высокие магнитные свойства (его максимальное энергетическое произведение примерно в 10 раз больше, чем у ферритового магнита). Поэтому спеченный магнит семейства Nd-Fe-B применялся в изделиях различных типов, таких как электронные приборы, а также был недавно приспособлен для использования в двигателях и электрогенераторах автомобилей с гибридным приводом.
[0003] С другой стороны, поскольку температура Кюри у спеченного магнита семейства Nd-Fe-B является низкой (примерно 300°С), проблема заключается в том, что спеченный магнит семейства Nd-Fe-B будет размагничиваться под действием тепла при нагревании до температуры, превышающей заданную температуру, при определенных окружающих условиях в использующих его изделиях. Кроме того, еще одна проблема состоит в том, что магнитные свойства будут сильно ухудшаться из-за дефектов (например, трещин и т.д.) или деформаций в зернах спеченного магнита, которые иногда появляются, когда спеченный магнит обрабатывают резанием до желаемой конфигурации, подходящей для конкретного изделия.
[0004] Известно, что для решения вышеупомянутых проблем можно улучшить или восстановить магнитные свойства и коэрцитивную силу посредством размещения редкоземельных элементов, выбранных из Yb, Eu и Sm, в рабочей камере в состоянии, смешанном со спеченным магнитом семейства Nd-Fe-B, испарения редкоземельных элементов путем нагревания рабочей камеры, прикрепления испаренных атомов редкоземельных элементов к спеченному магниту и последующей диффузии прикрепленных атомов в зернограничные фазы спеченного магнита с целью равномерного введения необходимого количества редкоземельных элементов в поверхность спеченного магнита и зернограничные фазы (Патентный документ 1, упомянутый ниже).
[0005] Также известно, что редкоземельные элементы Dy и Тb имеют магнитную анизотропию 4f-электрона, большую, чем у Nd, и отрицательный коэффициент Стивенса аналогично Nd, и поэтому они могут значительно улучшить магнитную анизотропию зерен главной фазы. Однако поскольку Dy и Тb принимают ферримагнитную структуру, имеющую отрицательную ориентацию спина относительно ориентации спина Nd в кристаллической решетке главной фазы, то напряженность магнитного поля и, соответственно, максимальное энергетическое произведение, демонстрирующее магнитные свойства, значительно снижается. Таким образом, было предложено равномерное введение необходимого количества Dy и Тb, особенно в зернограничные фазы, в соответствии с вышеупомянутым способом.
Патентный документ 1: выложенная публикация патента Японии №296973/2004 (например, см. описания в его формуле изобретения).
Задачи, решаемые изобретением
[0006] Однако ввиду того факта, что на поверхности спеченного магнита, изготовленного вышеупомянутым известным из уровня техники способом, находятся Dy и Tb (т.е. на поверхности спеченного магнита образуются тонкие пленки Dy или Тb), это послужило бы причиной проблемы, заключающейся в том, что осажденные на поверхность спеченного магнита атомы металла перекристаллизовываются на ней и, таким образом, сильно повреждают поверхность спеченного магнита (т.е. ухудшают шероховатость поверхности). В известном из уровня техники способе, при котором редкоземельные элементы и спеченный магнит располагают в смешанном состоянии, неизбежно образование тонких пленок или выступов на поверхности спеченного магнита, поскольку редкоземельные элементы, расплавленные во время нагревания испаряющегося металлического материала, осаждаются непосредственно на поверхность спеченного магнита.
[0007] Аналогично образованию тонких пленок Dy и Tb на поверхности спеченного магнита Dy и Tb будут осаждаться на поверхность спеченного магнита, нагретую во время его обработки, когда на поверхность спеченного магнита подаются избыточные атомы металла, и при этом температура плавления вблизи поверхности понижается из-за повышения количества Dy и Tb, и, соответственно, осажденные на поверхность Dy и Tb плавятся и затем избыточно входят в зерна вблизи поверхности спеченного магнита. Когда Dy и Tb избыточно входят в зерна, то, поскольку они, как было описано выше, принимают ферримагнитную структуру, имеющую ориентацию спина, отрицательную относительно ориентации спина Nd в кристаллической решетке главной фазы, можно было бы опасаться того, что намагничивающие свойства и коэрцитивная сила не могут быть эффективно улучшены или восстановлены.
[0008] То есть, как только на поверхности спеченного магнита образовались тонкие пленки Dy или Tb, средний состав поверхности спеченного магнита, прилегающей к этим тонким пленкам, будет богатым редкоземельными элементами составом, и температура жидкой фазы будет снижена, и, таким образом, когда поверхность спеченного магнита станет богатым редкоземельными элементами составом, эта поверхность спеченного магнита будет подплавляться (т.е. главная фаза плавится, и количество жидкой фазы возрастает). В результате этого область вблизи поверхности спеченного магнита будет плавиться и повреждаться и, соответственно, будет возрастать неоднородность поверхности. Кроме того, Dy будет избыточно входить в зерна вместе с большим количеством жидкой фазы и, следовательно, максимальное энергетическое произведение, демонстрирующее магнитные свойства, и остаточная магнитная индукция будут еще больше снижаться.
[0009] Если на поверхности спеченного магнита образуются тонкие пленки или выступы и поверхность (шероховатость поверхности) ухудшается или Dy и Tb избыточно входят в зерна вблизи поверхности спеченного магнита, то требуется последующий процесс обработки (чистовой обработки для удаления дефектов). Это уменьшит выпуск продукции и приведет к увеличению этапов производства и, следовательно, себестоимости производства.
[0010] Таким образом, первая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ изготовления постоянного магнита, который позволяет Dy и Tb эффективно диффундировать в зернограничные фазы без повреждения поверхности спеченного магнита семейства Nd-Fe-B, эффективно улучшать или восстанавливать намагничивающие свойства и коэрцитивную силу и исключить последующий процесс обработки. Кроме того, вторая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить постоянный магнит, имеющий высокие магнитные свойства и большую коррозионную устойчивость, в котором Dy и Tb эффективно продиффундировали только в зернограничные фазы спеченного магнита семейства Nd-Fe-B, имеющего заданную конфигурацию.
Средства решения этих задач
[0011] Для достижения упомянутой выше первой цели согласно пункту 1 формулы настоящего изобретения предложен способ изготовления постоянного магнита, включающий этапы нагревания спеченного магнита семейства Fe-B-редкоземельные элементы, размещенного в рабочей камере, до заданной температуры и испарения испаряющегося металлического материала, содержащего по меньшей мере один из Dy и Тb, размещенного в упомянутой рабочей камере или другой рабочей камере; осаждения испаренных атомов метала на поверхность спеченного магнита с регулированием подаваемого количества атомов металла; и диффузии осажденных атомов металла в зернограничные фазы спеченного магнита до образования тонкой пленки испаряющегося металлического материала на поверхности спеченного магнита.
[0012] Согласно настоящему изобретению испаренные атомы металла, включающие по меньшей мере один из Dy и Тb, подают на поверхность спеченного магнита, нагретого до заданной температуры, и осаждают на нее. При этом, поскольку спеченный магнит нагрет до температуры, при которой может быть получена оптимальная скорость диффузии, а количество Dy и Тb, подаваемое на поверхность спеченного магнита, регулируют, осажденные на поверхность атомы металла могут диффундировать под контролем в зернограничные фазы спеченного магнита до образования тонкой пленки. То есть подачу Dy и Тb на поверхность спеченного магнита и диффузию у спеченного магнита в зернограничные фазы проводят посредством единого процесса. Таким образом, повреждение поверхности (шероховатости поверхности) постоянного магнита может быть предотвращено, в частности, может быть подавлена излишняя диффузия Dy и Тb в зерна вблизи поверхности спеченного магнита.
[0013] Соответственно, состояние поверхности постоянного магнита остается по существу таким же, каким оно было до того, как был выполнен этот процесс, и, следовательно, какой-либо последующей процесс обработки не требуется. Кроме того, за счет диффузии и равномерного проникновения Dy и Тb в зернограничные фазы образуются богатые Dy/Tb фазы (фазы, содержащие Dy и Тb в диапазоне 5%-80%). В результате этого можно получить постоянный магнит с высокими магнитными свойствами, у которого намагничивающие свойства и коэрцитивная сила улучшены или восстановлены. Кроме того, в случае, если в зернах вблизи поверхности спеченного магнита во время обработки спеченного магнита образовались дефекты (трещины), внутри этих трещин формируются богатые Dy/Tb фазы, и таким образом могут быть восстановлены намагничивающие свойства и коэрцитивная сила.
[0014] В настоящем изобретении является предпочтительным, чтобы рабочая камера была нагрета до температуры в диапазоне 800°С-1050°С в состоянии вакуума, когда в рабочей камере размещены спеченный магнит семейства Fe-B-редкоземельные элементы и испаряющийся металлический материал, имеющий основным компонентом Dy. Установка температуры в диапазоне 800°С-1050°С позволяет снизить как давление пара испаряющегося металлического материала, так и подаваемое на поверхность спеченного магнита количество атомов металла, и, кроме того, спеченный магнит нагревается до температуры, повышающей скорость диффузии. Соответственно, осажденные на поверхность спеченного магнита атомы Dy могут диффундировать и равномерно проникать в зернограничные фазы спеченного магнита до того, как они образуют тонкую пленку Dy на поверхности спеченного магнита.
[0015] Если температура в рабочей камере ниже 800°С, то давление пара не может достичь уровня, при котором можно подавать атомы Dy на поверхность спеченного магнита так, чтобы Dy мог диффундировать и равномерно проникать в зернограничные фазы. Кроме того, снижается скорость диффузии осажденных на поверхность спеченного магнита атомов Dy в зернограничные фазы. С другой стороны, если температура превышает 1050°С, то давление паров Dy возрастает, и, таким образом, атомы Dy в атмосфере пара избыточно подаются на поверхность спеченного магнита. Кроме того, существует опасность того, что Dy будет чрезмерно диффундировать в зерна, а поскольку намагничивающие свойства в зернах сильно снижаются при чрезмерной диффузии Dy в зерна, то максимальное энергетическое произведение и остаточная магнитная индукция еще больше снижаются.
[0016] С другой стороны, является предпочтительным, чтобы рабочая камера была нагрета до температуры в диапазоне 900°С-1150°С в состоянии вакуума, когда в рабочей камере размещены спеченный магнит семейства Fe-B-редкоземельные элементы и испаряющийся металлический материал, имеющий основным компонентом Тb. Аналогично вышеописанным эффектам, это дает возможность осажденным на поверхность спеченного магнита атомам Тb диффундировать и равномерно проникать в зернограничные фазы спеченного магнита до того, как они образуют тонкую пленку Тb на поверхности спеченного магнита, дает возможность образоваться богатой Тb фазе в зернограничной фазе и дает возможность диффузии Тb только в область вблизи поверхности зерен. В результате этого можно получить постоянный магнит с высокими магнитными свойствами, имеющий эффективно улучшенные или восстановленные намагничивающие свойства и коэрцитивную силу.
[0017] Если температура в рабочей камере ниже 900°С, то давление пара не может достичь уровня, при котором можно подавать атомы Тb на поверхность спеченного магнита так, чтобы Тb мог диффундировать и равномерно проникать в зернограничные фазы. С другой стороны, если температура превышает 1150°С, то давление паров Тb возрастает, и, таким образом, атомы Тb в атмосфере пара избыточно подаются на поверхность спеченного магнита.
[0018] Также в настоящем изобретении является возможным, чтобы способ изготовления постоянного магнита включал этапы размещения спеченного магнита семейства Fe-B-редкоземельные элементы в рабочей камере и нагревания спеченного магнита до температуры в диапазоне 800°С-1100°С; нагревания и испарения испаряющегося металлического материала, содержащего по меньшей мере один из Dy и Тb, размещенного в упомянутой рабочей камере или другой рабочей камере; и подачи и осаждения испаренных атомов металла на поверхность спеченного магнита. Это позволяет увеличить скорость диффузии и эффективно осуществлять под контролем диффузию Dy и Тb, осажденных на поверхность спеченного магнита, в зернограничные фазы спеченного магнита.
[0019] Если температура спеченного магнита ниже 800°С, то существует опасность того, что на поверхности спеченного магнита образуется тонкая пленка испаряющегося металлического материала, поскольку скорость диффузии не является достаточной для диффундирования и равномерного проникновения Dy и Тb в зернограничную фазу спеченного магнита. С другой стороны, если температура превышает 1100°С, то Dy и Тb входят в зерна, являющиеся главной фазой спеченного магнита. В конечном итоге, это то же самое состояние, при котором Dy и Тb добавляются при получении спеченного магнита, и, следовательно, существует опасность того, что напряженность магнитного поля и, соответственно, максимальное энергетическое произведение, демонстрирующее магнитные свойства, будет чрезмерно снижаться.
[0020] Кроме того, в настоящем изобретении является возможным, чтобы способ изготовления постоянного магнита включал этапы размещения спеченного магнита семейства Fe-B-редкоземельные элементы в рабочей камере; нагревания и испарения испаряющегося металлического материала, содержащего по меньшей мере один из Dy и Тb, размещенного в упомянутой рабочей камере или другой рабочей камере, до температуры в диапазоне 800°С-1200°С после нагревания и поддержания спеченного магнита до заданной температуры; и подачи и осаждения испаренных атомов металла на поверхность спеченного магнита. При этом условии, поскольку испаряющийся металлический материал может быть нагрет и испарен в диапазоне 800°С-1200°С, атомы металлов Dy и Тb могут подаваться на поверхность спеченного магнита в надлежащих количествах в соответствии с давлением пара в тот момент.
[0021] Если температура испаряющегося металлического материала ниже 800°С, то давление пара не может достичь уровня, при котором можно подавать атомы металлов Dy и Тb на поверхность спеченного магнита так, чтобы Dy и Тb могли диффундировать и равномерно проникать в зернограничные фазы. С другой стороны, если температура превышает 1200°С, то давление пара испаряющегося металлического материала становится слишком высоким, и атомы Dy и Тb в атмосфере пара чрезмерно подаются на поверхность спеченного магнита. Таким образом, существует опасность того, что на поверхности спеченного магнита образуется тонкая пленка испаряющегося металлического материала.
[0022] Существует возможность того, что спеченный магнит и испаряющийся металлический материал размещают отдельно друг от друга. Это является предпочтительным для того, чтобы предотвратить непосредственное прилипание расплавленного испаряющегося металлического материала к спеченному магниту при испарении испаряющегося металлического материала.
[0024] Возможно, что подаваемое количество атомов металла регулируют путем изменения удельной площади поверхности испаряющегося металлического материала, размещенного в рабочей камере, для увеличения или уменьшения количества испарений испаряющегося металлического материала при постоянной температуре. Это дает возможность простым способом регулировать подаваемое на поверхность спеченного магнита число атомов металла без какого-либо изменения конструкции устройства, например, предусматривания отдельных деталей в рабочей камере для увеличения и уменьшения подаваемого на поверхность спеченного магнита количества Dy и Тb.
[0025] С целью удаления грязи, газа или влаги, адсорбированных на поверхности спеченного магнита, до того, как Dy и Тb продиффундируют в зернограничные фазы, является предпочтительным, чтобы до нагревания рабочей камеры, содержащей спеченный магнит, давление в этой рабочей камере поддерживалось на заданном пониженном уровне.
[0026] В этом случае, в целях содействия удалению грязи, газа или влаги, адсорбированных на поверхности спеченного магнита, является предпочтительным, чтобы после снижения давления в рабочей камере до заданного уровня температура в рабочей камере поддерживалась на заданном уровне.
[0027] С целью удаления оксидной пленки с поверхности спеченного магнита до того, как Dy и Тb продиффундируют в зернограничные фазы, является предпочтительным, чтобы до нагревания рабочей камеры, содержащей спеченный магнит, поверхность спеченного магнита была очищена с использованием плазмы.
[0028] Является предпочтительным, чтобы после диффузии атомов металла в зернограничные фазы спеченного магнита выполнялась термообработка спеченного магнита при более низкой температуре, чем упомянутая температура. Это позволяет получать постоянный магнит с высокими магнитными свойствами, имеющий еще более улучшенные и восстановленные намагничивающие свойства и коэрцитивную силу.
[0030] Если средний диаметр зерна больше 25 мкм, то доля зерен, имеющих различную ориентацию зерна, на границе зерен сильно увеличивается, и степень ориентации ухудшается, и в результате этого максимальное энергетическое произведение, остаточная магнитная индукция и коэрцитивная сила снижаются. С другой стороны, если средний диаметр зерна меньше 5 мкм, то доля однодоменных зерен возрастает, и в результате этого постоянный магнит имеет очень высокую коэрцитивную силу. Если средний диаметр зерна меньше 1 мкм, то, поскольку граница зерна становится небольшой и сложной, Dy и Тb не могут эффективно диффундировать.
[0031] Является предпочтительным, чтобы спеченный магнит не содержал Со. Со ранее добавляли в известные из уровня техники неодимовые магниты с целью предотвращения коррозии магнита. В настоящем изобретении атомы металлов Dy и Тb, осажденные на поверхность спеченного магнита, могут эффективно диффундировать во время диффузии по меньшей мере одного из Dy и Тb. Это происходит по причине отсутствия содержащего кобальт (Со) интерметаллического соединения на границе зерен спеченного магнита. Кроме того, поскольку внутри дефектов (трещин), образовавшихся в зернах вблизи поверхности спеченного магнита во время обработки спеченного магнита, образуются богатые Dy/Tb фазы, имеющие очень высокую устойчивость к коррозии и устойчивость к атмосферной коррозии по сравнению с Nd, можно получить постоянный магнит, имеющий очень высокую устойчивость к коррозии и устойчивость к атмосферной коррозии.
[0032] Для достижения упомянутой выше второй цели согласно пункту 15 формулы настоящего изобретения предложен постоянный магнит, включающий спеченный магнит семейства Fe-B-редкоземельные элементы и изготовленный путем испарения испаряющегося металлического материала, содержащего по меньшей мере один из Dy и Тb, осаждения испаренных атомов металла на поверхность спеченного магнита с регулированием подаваемого количества атомов металла; и диффузии осажденных атомов металла в зернограничные фазы спеченного магнита до образования тонкой пленки испаряющегося металлического материала на поверхности спеченного магнита.
[0034] Также является предпочтительным, чтобы спеченный магнит не содержал Со.
[0035] Как было описано выше, способ изготовления постоянного магнита по настоящему изобретению позволяет осуществлять эффективную диффузию Dy и Тb в зернограничные фазы без повреждения поверхности спеченного магнита семейства Nd-Fe-В, а также эффективно улучшать и восстанавливать намагничивающие свойства и коэрцитивную силу. Данные эффекты, в сочетании с другими эффектами того, что подача Dy и Тb на поверхность спеченного магнита и их диффузия в зернограничные фазы может выполняться посредством единого процесса, а также того, что не требуется последующий процесс обработки, могут дать превосходный эффект улучшения производительности. Кроме того, постоянный магнит по настоящему изобретению также может демонстрировать превосходный эффект обеспечения высоких магнитных свойств и большой коррозионной устойчивости.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения
[0036] Обращаясь к Фиг.1 и 2, постоянный магнит М по настоящему изобретению может быть изготовлен путем одновременного выполнения ряда процессов (вакуумной паровой обработки) испарения испаряющегося металлического материала V, содержащего по меньшей мере один из Dy и Тb, на поверхность спеченного магнита S семейства Nd-Fe-В, обработанного резанием до заданной конфигурации, осаждения испаренных атомов металла на поверхность спеченного магнита S, и диффузии и равномерного проникновения атомов металла в зернограничные фазы спеченного магнита S.
[0037] Спеченный магнит S семейства Nd-Fe-B в качестве исходного материала был изготовлен известным способом следующим образом. А именно, сначала был изготовлен элемент из сплава, имевший толщину 0,05 мм-0,5 мм, с помощью известного метода ленточного литья, с включением Fe, В и Nd в заданном соотношении. Элемент из сплава толщиной 5 мм может быть изготовлен известным методом центробежного литья. При составлении смеси в нее может быть добавлено небольшое количество Сu, Zr, Dy, Tb, Аl или Ga. Затем изготовленный элемент из сплава однократно размельчается посредством известного процесса водородного размельчения, а затем превращается в порошок посредством процесса измельчения в струйной мельнице.
[0038] Спеченный магнит, упомянутый выше, может изготовляться путем формования измельченного материала до заданной конфигурации, такой как прямоугольный параллелепипед или цилиндр, в пресс-форме с использованием ориентации магнитным полем. Также можно дополнительно улучшить магнитные свойства при проведении вакуумной паровой обработки спеченного магнита, если спеченный магнит S был подвергнут термообработке с целью устранения его деформации в течение заданного периода (например, двух часов) при заданной температуре (400°С-700°С) после процесса спекания.
[0040] С другой стороны, если средний диаметр зерна меньше 5 мкм, то доля однодоменных зерен возрастает, и в результате постоянный магнит имеет очень высокую коэрцитивную силу. Если средний диаметр зерна меньше 1 мкм, то, поскольку граница зерен становится небольшой и сложной, должно чрезмерно увеличиваться время, требуемое для осуществления процесса диффузии, и, следовательно, ухудшается производительность.
[0041] Является возможным использовать в качестве испаряющегося металлического материала V сплав, содержащий по меньшей мере один из Dy и Tb, значительно улучшающий магнитную анизотропию зерен главной фазы. В этом случае в него можно дополнительно включить Nd, Pr, Al, Сu, Ga и т.д. в целях дальнейшего улучшения коэрцитивной силы. Кроме того, испаряющийся металлический материал V выполнен в виде объемного сплава, составленного с заданным составом компонентов и нагретого, например, в дуговой электропечи и затем размещенного в описанной ниже рабочей камере.
[0044] Объем рабочей камеры 20 определяется таким образом, чтобы атомы металла могли подаваться на спеченный магнит S напрямую или с множества направлений после нескольких столкновений, принимая во внимание среднее количество свободных соударений испаряющегося металлического материала. Корпус 21 ящика и крышка 22 сделаны из материалов, не вступающих в реакцию с испаряющимся металлическим материалом, и толщина их стенок определяется таким образом, чтобы они не деформировались под воздействием тепла при их нагревании нижеописанным средством нагрева.
[0046] В вакуумной камере 12 размещено нагревательное средство 3. Аналогично ящику 2, нагревательное средство 3 сделано из материала, не вступающего в реакцию с испаряющимся металлическим материалом из Dy и Тb, и размещено так, что оно окружает ящик 2, и содержит теплоизолирующий элемент из Мо, на внутренней поверхности которого предусмотрена отражающая поверхность и электрический нагреватель, образованный нитью накаливания из Мо, установленной на внутренней поверхности теплоизолирующего элемента. Рабочая камера 20 может нагреваться по существу равномерно за счет нагревания ящика 2 в условиях вакуума с использованием нагревательного средства 3 и косвенного нагревания внутреннего пространства рабочей камеры 20 через ящик 2.
[0048] Когда температура в рабочей камере 20 достигла заданной температуры в откачанном состоянии, Dy, помещенный на нижнюю поверхность рабочей камеры 20, нагревается до температуры, по существу равной температуре рабочей камеры 20, и начинает свое испарение и, соответственно, в рабочей камере образуется атмосфера паров Dy. Поскольку спеченные магниты S и тело Dy размещены на отдалении друг от друга, то расплавленное тело Dy никогда не прилипает непосредственно к спеченным магнитам S, имеющим расплавленную поверхность богатой Nd фазы, когда тело Dy начало свое испарение. Атомы Dy в атмосфере пара Dy подаются и осаждаются на поверхность спеченного магнита S, нагретого до температуры, по существу равной температуре тела Dy, напрямую из тела Dy или с множества направлений после нескольких столкновений, и осажденные атомы Dy диффундируют в зернограничные фазы спеченного магнита S, в результате чего изготавливается постоянный магнит М.
[0049] Как показано на Фиг.3, если атомы Dy в атмосфере пара Dy подаются на поверхность спеченного магнита S и затем осаждаются на нее и перекристаллизовываются на ней с образованием слоя Dy (тонкой пленки) L1, то поверхность постоянного магнита М чрезмерно ухудшается (ухудшается шероховатость его поверхности). Кроме того, Dy, осажденный на поверхность спеченного магнита S, нагретого до по существу такой же температуры при его обработке, плавится и чрезмерно диффундирует в зерна в области R1 вблизи поверхности спеченного магнита S, и, следовательно, магнитные свойства не могут быть эффективно улучшены или восстановлены.
[0050] То есть, если на поверхности спеченного магнита S сразу образуется тонкая пленка Dy, то средний состав поверхности спеченного магнита S становится богатым Dy, и, следовательно, температура жидкой фазы понижается, и поверхность спеченного магнита S подплавляется (т.е. главная фаза плавится и количество жидкой фазы увеличивается). В результате этого область вблизи поверхности спеченного магнита S плавится и повреждается, в результате чего повышается ее неоднородность. При этом Dy чрезмерно проникает в зерна вместе с большой долей жидкой фазы и, следовательно, максимальное энергетическое произведение, демонстрирующее магнитные свойства, и остаточная магнитная индукция еще больше ухудшаются.
[0052] Если температура в рабочей камере 20 (и, соответственно, температура нагревания спеченного магнита S) ниже 800°С, то скорость диффузии осажденных на поверхность спеченного магнита S атомов Dy в зернограничные фазы снижается, и поэтому невозможно заставить атомы Dy диффундировать и равномерно проникать в зернограничные фазы спеченного магнита S до того, как на поверхности спеченного магнита S образуется тонкая пленка. С другой стороны, если эта температура превышает 1050°С, то давление паров Dy возрастает и, следовательно, атомы Dy в атмосфере пара чрезмерно подаются на поверхность спеченного магнита S. Кроме того, существует опасность того, что Dy будет диффундировать в зерна, и в таком случае, поскольку намагниченность в зернах значительно снижается, максимальное энергетическое произведение и остаточная магнитная индукция еще больше снижаются.
[0054] Это позволяет уменьшать количество подаваемых на спеченный магнит S атомов Dy благодаря снижению давления пара, а также испаряемого количества Dy, и, кроме того, позволяет увеличить скорость диффузии благодаря нагреванию спеченного магнита S в заданном диапазоне температуры с получением среднего диаметра зерна спеченного магнита S, входящего в заданный диапазон. Соответственно, можно осуществлять эффективную и равномерную диффузию и проникновение осажденных на поверхность спеченного магнита S атомов Dy в зернограничные фазы спеченного магнита S до того, как они осаждаются на поверхность спеченного магнита S и образуют слой Dy (тонкую пленку) (см. Фиг.1). В результате этого можно предотвратить повреждение поверхности постоянного магнита М и чрезмерную диффузию атомов Dy в зерна вблизи поверхности спеченного магнита. Кроме того, поскольку атомы Dy диффундируют только в область вблизи поверхности зерен, имеется возможность эффективно улучшить и восстановить намагничивающие свойства и коэрцитивную силу и, таким образом, получить постоянный магнит М с превосходной производительностью без необходимости в какой-либо чистовой обработке.
[0055] В случае, когда изготовленный спеченный магнит доводится до необходимой конфигурации посредством резки проволокой (электроэрозионного вырезания), как показано на Фиг.4, магнитные свойства спеченного магнита будут иногда чрезмерно ухудшаться по причине образования трещин в зернах главной фазы на поверхности спеченного магнита (см. Фиг.4(а)). Однако поскольку при осуществлении вакуумной паровой обработки внутри трещин зерен вблизи поверхности спеченного магнита образуется богатая Dy фаза (см. Фиг.4(b)), то намагничивающие свойства и коэрцитивная сила восстанавливаются.
[0056] Кобальт (Со) ранее добавляли в известные из уровня техники неодимовые магниты в целях предотвращения коррозии магнита. Однако согласно настоящему изобретению, поскольку внутри трещин зерен вблизи поверхности спеченного магнита и зернограничных фаз существует богатая Dy фаза с очень высокой устойчивостью к коррозии и устойчивостью к атмосферной коррозии по сравнению с Nd, то можно получить постоянный магнит, имеющий очень высокую устойчивость к коррозии и устойчивость к атмосферной коррозии, без использования Со. Более того, поскольку в зернограничных фазах спеченного магнита S нет никакого содержащего Со интерметаллического соединения, то атомы металлов Dy и Тb, осажденные на поверхность спеченного магнита S, в дальнейшем эффективно диффундируют.
[0057] В конце, после того как упомянутый процесс был проведен в течение заданного периода времени (например, 4-48 часов), нагревательное средство 3 отключается, в рабочую камеру 20 вводится газ Аr под давлением 10 кПа с помощью средства введения газа (не показано), испарение испаряющегося металлического материала V останавливается, и температура в рабочей камере 20 сразу понижается до 500°С. Вслед за этим нагревательное средство 3 опять включается, температура в рабочей камере 20 устанавливается в диапазоне 450°С-650°С и проводится термообработка с целью дальнейшего улучшения и восстановления намагничивающих свойств и коэрцитивной силы. В конце ящик 2 быстро охлаждается и вынимается из вакуумной камеры 12.
[0059] Хотя в примере настоящего изобретения было описано, что используется объемный испаряющийся металлический материал V, имеющий небольшую удельную площадь поверхности для снижения количества испарений при постоянной температуре, это не является безусловно необходимым. Например, можно уменьшить удельную площадь поверхности путем размещения тарелки (или тарелок) с углубленным поперечным сечением в корпусе 21 ящика и помещения на нее объемного или гранулярного испаряющегося металлического материала V, или же можно установить крышку (не показана) с множеством отверстий на тарелку после того, как на нее был помещен испаряющийся металлический материал V.
[0060] Также хотя в примере настоящего изобретения было описано, что спеченный магнит S и испаряющийся металлический материал V размещаются в рабочей камере 20, возможно, например, предусмотреть испарительную камеру (т.е. другую рабочую камеру, не показана) отдельно от рабочей камеры 20 и другие нагревательные средства для этой испарительной камеры и создать такую конструкцию, что атомы металла в атмосфере пара подаются к спеченному магниту в рабочей камере 20 через соединительный канал, связывающий рабочую камеру 20 и испарительную камеру, после того, как испаряющийся металлический материал был испарен в испарительной камере.
[0062] Когда возможно нагревать спеченный магнит S и испаряющийся металлический материал V при различных температурах, может быть возможным нагревать спеченный магнит S при температуре в диапазоне 800°С-1100°С и поддерживать его при этой температуре. Это позволяет увеличить скорость диффузии и, следовательно, под контролем осуществить эффективную диффузию осажденных на поверхность спеченного магнита Dy и Тb в зернограничные фазы спеченного магнита. Если температура спеченного магнита ниже 800°С, то, поскольку невозможно достичь скорости диффузии, позволяющей Dy и Тb диффундировать и равномерно проникать в зернограничные фазы поверхности спеченного магнита, существует опасность того, что на поверхности спеченного магнита образуется тонкая пленка, содержащая испаряющийся металлический материал. С другой стороны, если она выше 1100°С, Dy или Тb будут входить в зерна, являющиеся главной фазой спеченного магнита, и в итоге эта фаза будет такой же, что и при добавлении Dy или Тb во время изготовления спеченного магнита, и, следовательно, напряженность магнитного поля, и, соответственно, максимальное энергетическое произведение, демонстрирующее магнитные свойства, будет чрезмерно снижаться.
[0064] Кроме того, можно предусмотреть известное устройство генерирования плазмы (не показано) для генерирования плазмы Аr или Не в вакуумной камере 12 и для осуществления предварительной обработки в целях очистки поверхности спеченного магнита S плазмой перед обработкой в вакуумной камере 12. Когда спеченный магнит S и испаряющийся металлический материал V размещены в одной и той же рабочей камере 20, возможно разместить в вакуумной камере 12 известный конвейерный робот и установить крышку 22 в вакуумную камеру 12 после того, как очистка была завершена.
[0065] Кроме того, хотя в примере настоящего изобретения было описано, что ящик 2 образован корпусом 21 ящика и крышкой 22, предназначенной для размещения на верхнем отверстии корпуса ящика, такая конструкция не является безусловно необходимой, и для настоящего изобретения может быть приспособлена любая конструкция, если она является изолированной от вакуумной камеры 12, а давление в рабочей камере 20 может снижаться в соответствии со снижением давления в вакуумной камере 12. Например, имеется возможность того, что верхнее отверстие корпуса 21 ящика накрывается, например, Мо-й фольгой после того, как спеченный магнит S был помещен в корпус 21 ящика. Также может быть возможным сконструировать рабочую камеру 20 плотно закрытой в вакуумной камере 12 таким образом, что в рабочей камере может поддерживаться заданное давление, независимое от вакуумной камеры 12.
Вариант осуществления 1
[0067] В качестве спеченного магнита семейства Nd-Fe-B использовался элемент, обработанный резанием до цилиндра (диаметр 10 мм×5 мм), имеющий состав 30Nd-1B-0,1Сu-2Со-ост. Fe, содержание О2 в самом спеченном магните S 500 м.д. и средний диаметр зерна 3 мкм. В этом варианте осуществления поверхность спеченного магнита S была отшлифована до наличия шероховатости поверхности 20 мкм или меньше и затем промыта ацетоном.
[0068] Затем был получен постоянный магнит М с использованием вышеописанного устройства 1 вакуумной паровой обработки осаждением атомов Dy на поверхность спеченного магнита S в соответствии с вышеописанным способом и диффузией атомов Dy в зернограничные фазы до того, как на поверхности спеченного магнита S образовалась тонкая пленка Dy (вакуумная паровая обработка). В этом варианте осуществления спеченный магнит S был помещен на опорную сетку 21а в рабочей камере 20, при этом в качестве испаряющегося металлического материала использовался Dy степени частоты 99,9%. Испаряющийся металлический материал имел объемную конфигурацию, а суммарный вес испаряющегося металлического материала, помещенного на нижнюю поверхность рабочей камеры 20, составил 1 г.
Сравнительный пример 1
[0071] Фиг.5 представляет собой фотографию, показывающую состояние поверхности постоянного магнита, полученного путем выполнения вышеописанной обработки, а Фиг.5 (а) представляет собой фотографию спеченного магнита S (до обработки). На основании этой фотографии было обнаружено, что хотя у спеченного магнита S «до обработки» можно видеть черные участки, такие как пустоты богатой Nd фазы, являющейся зернограничной фазой, или следы удаления зерен, эти черные участки исчезают, когда поверхность спеченного магнита покрывают слоем Dy (тонкой пленкой) в соответствии со Сравнительным примером 1 (см. Фиг.5(b)). В этом случае измеренное значение толщины слоя Dy (тонкой пленки) составило 40 мкм. Напротив, в варианте осуществления 1 было обнаружено, что черные участки, такие как пустоты богатой Nd фазы или следы удаления зерен, и при этом они являются по существу такими же, что и на поверхности спеченного магнита «до обработки». Кроме того, было обнаружено, что произошла эффективная диффузия Dy в зернограничные фазы до образования слоя Dy по причине изменения веса (см. Фиг.5(с)).
[0072] Фиг.6 представляет собой таблицу, в которой приведены магнитные свойства постоянного магнита М, полученного в соответствии с вышеописанными условиями. Магнитные свойства спеченного магнита S «до обработки» приведены в таблице в качестве сравнительного примера. Согласно данной таблице было обнаружено, что постоянный магнит М из варианта осуществления 1 имеет максимальное энергетическое произведение (ВН)mах 49,9 МГсЭ, остаточную магнитную индукцию Вr 14,3 кГс и коэрцитивную силу iHc 23,1 кЭ, и, таким образом, коэрцитивная сила (23,1 кЭ) значительно улучшилась по сравнению с коэрцитивной силой (11,3 кЭ) спеченного магнита S до вакуумной паровой обработки.
Вариант осуществления 2
[0073] В качестве спеченного магнита семейства Nd-Fe-B использовался элемент, обработанный резанием до пластины (40×40×5 (толщина) мм), имеющий состав 30Nd-1B-0,1Сu-2Со-ост. Fe, содержание O2 в самом спеченном магните S 500 м.д. и средний диаметр зерна 3 мкм. В этом варианте осуществления поверхность спеченного магнита S была отшлифована до наличия шероховатости поверхности 20 мкм или меньше и затем промыта ацетоном.
[0074] Затем был получен постоянный магнит М с использованием устройства 1 вакуумной паровой обработки и вышеописанного способа вакуумной паровой обработки. В этом варианте осуществления в качестве ящика 2 использовали ящик из Мо, имеющий размеры 200×170×60 мм, и 30 (тридцать) спеченных магнитов S помещали на равном расстоянии друг от друга. Кроме того, в качестве испаряющегося металлического материала использовался Dy степени чистоты 99,9%. Испаряющийся металлический материал имел объемную или гранулярную конфигурацию, а суммарный вес испаряющегося металлического материала, помещенного на нижнюю поверхность рабочей камеры 20, составил 1 г.
Вариант осуществления 3
[0078] Затем постоянный магнит М был получен с использованием устройства 1 вакуумной паровой обработки и вышеописанного способа вакуумной паровой обработки. В этом варианте осуществления 100 спеченных магнитов S помещали на опорную сетку 21 а в Мо-м ящике 2 на одинаковом расстоянии друг от друга. Кроме того, в качестве испаряющегося металлического материала использовался объемный Dy степени чистоты 99,9%, при этом суммарный вес испаряющегося металлического материала, помещенного на нижнюю поверхность рабочей камеры 20, составил 10 г.
[0080] Фиг.8 представляет собой таблицу, в которой приведены магнитные свойства постоянного магнита, полученного в соответствии с вышеописанными условиями при средних значениях. На основании данной таблицы было обнаружено, что постоянный магнит М имеет максимальное энергетическое произведение (ВН)mах 52 МГсЭ или более, остаточную магнитную индукцию Вr 14,3 кГс или более и коэрцитивную силу iHc 30 кЭ или более, когда средний диаметр зерна составляет 1-5 мкм или 7-20 мкм.
Вариант осуществления 4
[0082] Затем постоянный магнит М был получен с использованием устройства 1 вакуумной паровой обработки и вышеописанного способа вакуумной паровой обработки. В этом варианте осуществления 10 (десять) спеченных магнитов S помещали на опорную сетку 21 а в Мо-м ящике 2 на одинаковом расстоянии друг от друга. Кроме того, в качестве испаряющегося металлического материала использовался объемный Dy степени чистоты 99,9%, при этом суммарный вес испаряющегося металлического материала, помещенного на нижнюю поверхность рабочей камеры 20, составил 1 г.
Сравнительный пример 4
[0085] Фиг.9 представляет собой таблицу, в которой приведены средние значения магнитных свойств постоянных магнитов, полученных в варианте осуществления 4 и сравнительных примерах 4а-4с, а также оценка устойчивости к коррозии. Магнитные свойства до осуществления вакуумной паровой обработки согласно настоящему изобретению также приведены в этой таблице (Фиг.9). В качестве испытания на коррозионную устойчивость проводилось испытание 100-часовой выдержкой под действием сжатого насыщенного пара (испытание в автоклаве: РСТ).
[0086] На основании данной таблицы (Фиг.9) было обнаружено, что поскольку постоянные магниты в сравнительных примерах 4а-4с содержат Со, то в испытании не наблюдалось образования коррозии, несмотря на проведение вакуумной паровой обработки согласно настоящему изобретению. Однако, хотя они имели высокую коррозионную устойчивость, невозможно иметь высокую коэрцитивную силу в случае, когда временной интервал вакуумной паровой обработки небольшой, и оптимальный временной интервал паровой обработки (часов) будет увеличиваться соответственно увеличению содержания Со в составе.
[0087] Напротив, для постоянного магнита из варианта осуществления 4 было обнаружено, что коррозии после испытания не наблюдалось, несмотря на то, что он не содержал Со, и, следовательно, он обладал высокой коррозионной устойчивостью. Кроме того, было обнаружено, что постоянный магнит из варианта осуществления 4 может обеспечивать высокую коэрцитивную силу со средней величиной 18 кЭ после очень короткой вакуумной паровой обработки, например, в течение 2 часов.
Вариант осуществления 5
[0088] В качестве спеченного магнита семейства Nd-Fe-B использовался элемент, имевший состав 20Nd-5Pr-3Dy-1B-1Co-0,2Al-ocт. Fe. Данный элемент имел собственное содержание O2 в 3000 м.д. и средний диаметр зерна 4 мкм и был обработан резанием до пластины с размерами 20×40×2 (толщина) мм. В этом варианте осуществления был получен сплав толщиной 5 мм с помощью известного метода центробежного литья, имевший в своем составе Fe, В, Nd, Dy, Co, Al, Pr в вышеуказанном соотношении, и затем был однократно размельчен посредством известного процесса водородного размельчения, после чего превращен в порошок посредством процесса измельчения в струйной мельнице. Затем спеченный магнит S был получен посредством спекания измельченного порошка при заданных условиях после того, как в пресс-форме было ориентировано и сформировано магнитное поле с заданной конфигурацией. Поверхность спеченного магнита S была отшлифована до наличия шероховатости поверхности 20 мкм или менее и затем промыта ацетоном.
[0089] Затем постоянный магнит М был получен с использованием устройства 1 вакуумной паровой обработки и вышеописанного способа вакуумной паровой обработки. В этом варианте осуществления 10 (десять) спеченных магнитов S помещали на опорную сетку 21а в ящике 2 на одинаковом расстоянии друг от друга. Кроме того, в качестве испаряющегося металлического материала использовался объемный Dy степени чистоты 99,9%, при этом суммарный вес испаряющегося металлического материала, помещенного на нижнюю поверхность рабочей камеры 20, составил 1 г.
[0091] Фиг.10 представляет собой таблицу, в которой приведены средние значения магнитных свойств постоянных магнитов при изменении температуры в рабочей камере 20 в диапазоне 750°С-1100°С, вместо со средними значениями у спеченного магнита для случая, когда вакуумная паровая обработка не проводилась. На основании этой таблицы было обнаружено, что достаточное количество атомов Dy не может быть подано к поверхности спеченного магнита S при температуре ниже 800°С, и, следовательно, коэрцитивная сила iHc не может быть эффективно улучшена. С другой стороны, максимальное энергетическое произведение (ВН)mах и остаточная магнитная индукция Вr снижались из-за чрезмерной подачи атомов Dy при температуре, превышающей 1050°С. В этом случае на поверхности спеченного магнита образовывался слой Dy.
[0092] Напротив, было обнаружено, что при температуре рабочей камеры 20, установленной в диапазоне 800°С-1050°С, был получен постоянный магнит с высокими магнитными свойствами, имеющий максимальное энергетическое произведение (ВН)mах более 50 МГсЭ, остаточную магнитную индукцию Вr более 14,3 кГс и коэрцитивную силу iHc более 22 кЭ. Поскольку в этом случае на поверхности спеченного магнита не образовывался слой Dy и отсутствовало изменение веса, было обнаружено, что Dy эффективно диффундировал в зернограничные фазы до того, как образовывался слой Dy.
Вариант осуществления 6
[0093] В качестве спеченного магнита семейства Nd-Fe-B использовался элемент, имевший состав 20Nd-8Pr-3Dy-1B-1Co-0,2Al-ост. Fe. Данный элемент имел собственное содержание О2 3000 м.д. и средний диаметр зерна 4 мкм и был обработан резанием до пластины с размерами 20×40×2 (толщина) мм. В этом варианте осуществления был получен сплав толщиной 10 мм с помощью известного метода центробежного литья, имевший в своем составе Fe, В, Nd, Dy, Co, Al, Рr в вышеуказанном соотношении, и затем был однократно размельчен посредством известного процесса водородного размельчения, после чего превращен в порошок посредством процесса измельчения в струйной мельнице. Затем спеченный магнит был получен посредством спекания измельченного порошка при заданных условиях после того, как в пресс-форме было ориентировано и сформировано магнитное поле с заданной конфигурацией. Поверхность спеченного магнита S была отшлифована до наличия шероховатости поверхности 20 мкм или менее и затем промыта ацетоном.
[0094] Затем постоянный магнит М был получен с использованием устройства 1 вакуумной паровой обработки и вышеописанного способа вакуумной паровой обработки. В этом варианте осуществления 10 (десять) спеченных магнитов S помещали на опорную сетку 21а в ящике 2 на одинаковом расстоянии друг от друга. Кроме того, в качестве испаряющегося металлического материала использовался объемный Dy степени чистоты 99,9%, при этом суммарный вес испаряющегося металлического материала, помещенного на нижнюю поверхность рабочей камеры 20, составил 1 г.
[0096] Фиг.11 представляет собой таблицу, в которой приведены средние значения магнитных свойств постоянных магнитов при изменении температуры в рабочей камере 20 в диапазоне 850°С-1200°С, вместо со средними значениями у спеченного магнита для случая, когда вакуумная паровая обработка не проводилась. На основании этой таблицы было обнаружено, что достаточное количество атомов Dy не может быть подано к поверхности спеченного магнита S при температуре ниже 900°С, и, следовательно, коэрцитивная сила iHc не может быть эффективно улучшена. С другой стороны, максимальное энергетическое произведение (ВН)mах и остаточная магнитная индукция Вr снижались из-за чрезмерной подачи атомов Dy при температуре, превышающей 1150°С. В этом случае на поверхности спеченного магнита образовывался слой Тb.
[0097] Напротив, было обнаружено, что при температуре рабочей камеры 20, установленной в диапазоне 900°С-1150°С, можно получить постоянный магнит с высокими магнитными свойствами, имеющий максимальное энергетическое произведение (ВН)mах более 50 МГсЭ, остаточную магнитную индукцию Вr более 14,6 кГс и коэрцитивную силу iHc более 21 кЭ (или 30 кЭ в зависимости от условий). В этом случае на поверхности спеченного магнита не образовывался слой Тb.
Вариант осуществления 7
[0099] Затем постоянный магнит М был получен с использованием устройства 1 вакуумной паровой обработки и вышеописанного способа вакуумной паровой обработки. В этом варианте осуществления 100 (сто) спеченных магнитов S помещали на опорную сетку 21а в Мо-м ящике 2 на одинаковом расстоянии друг от друга. Кроме того, в качестве испаряющегося металлического материала использовался объемный Dy степени чистоты 99,9%, при этом суммарный вес испаряющегося металлического материала, помещенного на нижнюю поверхность рабочей камеры 20, составил 1 г.
[0101] Фиг.12 представляет собой таблицу, в которой приведены средние значения магнитных свойств постоянного магнита, полученного в соответствии с вышеописанными условиями. На основании данной таблицы было обнаружено, что постоянный магнит, имеющий максимальное энергетическое произведение (ВН)mах, равное 50 МГсЭ или более, остаточную магнитную индукцию Вr 14,3 кГс или более и коэрцитивную силу iHc 30 кЭ или более (или 36 кЭ в зависимости от условий), может быть получен при среднем диаметре зерна, составляющем 1-5 мкм или 7-20 мкм.
Вариант осуществления 8
[0103] Затем постоянный магнит М был получен с использованием устройства 1 вакуумной паровой обработки и вышеописанного способа вакуумной паровой обработки. В этом варианте осуществления 10 (десять) спеченных магнитов S помещали на опорную сетку 21 а в Мо-м ящике 2 на одинаковом расстоянии друг от друга. Кроме того, в качестве испаряющегося металлического материала использовался объемный Dy степени чистоты 99,9%, при этом суммарный вес испаряющегося металлического материала, помещенного на нижнюю поверхность рабочей камеры 20, составил 1 г.
Сравнительный пример 8
[0106] Фиг.13 представляет собой таблицу, в которой приведены средние значения магнитных свойств постоянных магнитов, полученных в варианте осуществления 8 и сравнительных примерах 8а-8с, а также оценка устойчивости к коррозии. Магнитные свойства до осуществления вакуумной паровой обработки согласно настоящему изобретению также приведены в этой таблице (Фиг.13). В качестве испытания на коррозионную устойчивость проводилось испытание 100-часовой выдержкой под действием сжатого насыщенного пара (испытание в автоклаве: РСТ).
[0107] На основании данной таблицы (Фиг.13) было обнаружено, что поскольку постоянные магниты в сравнительных примерах 8а-8с содержат Со, то в испытании не наблюдалось образования коррозии, несмотря на проведение вакуумной паровой обработки согласно настоящему изобретению. Однако, хотя они имели высокую коррозионную устойчивость, невозможно иметь высокую коэрцитивную силу в случае, когда временной интервал вакуумной паровой обработки небольшой, и оптимальный временной интервал паровой обработки (часов) будет увеличиваться соответственно увеличению содержания Со в составе.
[0108] Напротив, для постоянного магнита из варианта осуществления 8 было обнаружено, что коррозии после испытания не наблюдалось, несмотря на то, что он не содержал Со, и, следовательно, он обладал высокой коррозионной устойчивостью. Кроме того, было обнаружено, что этот постоянный магнит может обеспечивать высокую коэрцитивную силу со средней величиной 18 кЭ после очень короткой вакуумной паровой обработки, например, в течение 2 часов.
Вариант осуществления 9
[0109] В качестве спеченного магнита семейства Nd-Fe-B использовался элемент, обработанный резанием до листа (20×40×1 (толщина) мм), имевший состав 20Nd-5Pr-3Dy-1B-1Co-0,2Al-0,1Cu-ост. Fe и средний диаметр зерна 7 мкм. В этом варианте осуществления поверхность спеченного магнита S была отшлифована до наличия шероховатости поверхности 20 мкм или менее и затем промыта ацетоном.
[0110] Затем постоянный магнит М был получен с использованием устройства 1 вакуумной паровой обработки и вышеописанного способа вакуумной паровой обработки. В этом варианте осуществления 10 (десять) спеченных магнитов S помещали на опорную сетку 21 а в Мо-м ящике 2 на равном расстоянии друг от друга. Температура самого спеченного магнита могла изменяться посредством нагревания или охлаждения опорной сетки 21а. Кроме того, в качестве испаряющегося металлического материала V использовался Dy степени чистоты 99,9%. Испаряющийся металлический материал имел гранулярную конфигурацию с диаметром 2 мм, и суммарный вес испаряющегося металлического материала, помещенного на нижнюю поверхность рабочей камеры 20, составлял 5 г.
[0112] Фиг.14 представляет собой таблицу, в которой приведены средние значения магнитных свойств постоянных магнитов для случаев, когда постоянный магнит был получен при заданной температуре рабочей камеры 20 (и, соответственно, испаряющегося металлического материала V) с изменением температуры спеченного магнита. На основании данной таблицы было обнаружено, что высокая коэрцитивная сила iHc не может быть получена, если температура спеченного магнита ниже 800°С при температуре в рабочей камере, составляющей 750-900°С, и, с другой стороны, если температура спеченного магнита выше 1100°С, то снижаются не только коэрцитивная сила iHc, но также и максимальное энергетическое произведение (ВН)mах и остаточная магнитная индукция Вr. Напротив, было обнаружено, что при температуре в диапазоне 800°С-1100°С можно получить постоянный магнит с высокими магнитными свойствами, имеющий максимальное энергетическое произведение (ВН)mах более 48 МГсЭ, остаточную магнитную индукцию Вr более 14 кГс и коэрцитивную силу iHc более 21 кЭ (или 27 кЭ в зависимости от условий).
Вариант осуществления 10
[0114] Затем постоянный магнит М был получен с использованием устройства 1 вакуумной паровой обработки и вышеописанного способа вакуумной паровой обработки. В этом варианте осуществления 10 (десять) спеченных магнитов S помещали на опорную сетку 21а в Мо-м ящике 2 на равном расстоянии друг от друга. Кроме того, в качестве испаряющегося металлического материала использовался сплав из 50 Dy и 50 Tb, и гранулярный испаряющийся металлический материал с диаметром 2 мм общим весом 5 г помещался на нижнюю поверхность рабочей камеры 20.
[0116] Фиг.15 представляет собой таблицу, в которой приведены средние значения магнитных свойств постоянного магнита, полученного в соответствии с вышеописанными условиями. На основании данной таблицы было обнаружено, что постоянный магнит, имеющий максимальное энергетическое произведение (ВН)mах 51,5 МГсЭ или более, остаточную магнитную индукцию Вr 14,4 кГс или более и коэрцитивную силу iHc 28 кЭ или более, может быть получен при среднем диаметре зерна, составляющем 1-5 мкм или 7-20 мкм.
Вариант осуществления 11
[0118] Затем постоянный магнит М был получен с использованием устройства 1 вакуумной паровой обработки и вышеописанного способа вакуумной паровой обработки. В этом варианте осуществления 10 (десять) спеченных магнитов S помещали на опорную сетку 21а в Мо-м ящике 2 на одинаковом расстоянии друг от друга. Кроме того, в качестве испаряющегося металлического материала использовался объемный Dy степени чистоты 99,9%, при этом суммарный вес испаряющегося металлического материала, помещенного на нижнюю поверхность рабочей камеры 20, составил 1 г.
Сравнительный пример 11
[0121] Фиг.16 представляет собой таблицу, в которой приведены средние значения магнитных свойств постоянных магнитов, полученных в варианте осуществления 11 и сравнительных примерах 11a-11c, а также оценка устойчивости к коррозии. Магнитные свойства до осуществления вакуумной паровой обработки согласно настоящему изобретению также приведены в этой таблице (Фиг.16). В качестве испытания на коррозионную устойчивость проводилось испытание выдержкой под действием сжатого насыщенного пара (испытание в автоклаве: РСТ) в течение заданного периода времени.
[0122] На основании данной таблицы (Фиг.16) было обнаружено, что поскольку постоянные магниты из сравнительных примеров 11а-11с содержат Со, то в испытании не наблюдалось образования коррозии, несмотря на проведение вакуумной паровой обработки согласно настоящему изобретению. Однако, хотя они имели высокую коррозионную устойчивость, невозможно иметь высокую коэрцитивную силу в случае, когда интервал вакуумной паровой обработки небольшой, и оптимальный временной интервал паровой обработки (часов) будет увеличиваться соответственно увеличению содержания Со в составе.
[0123] Напротив, для постоянного магнита из варианта осуществления 11 было обнаружено, что коррозии после испытания не наблюдалось, несмотря на то, что он не содержал Со, и, следовательно, он обладал высокой коррозионной устойчивостью. Кроме того, было обнаружено, что постоянный магнит из варианта осуществления 11 может обеспечивать высокую коэрцитивную силу со средней величиной 20,5 кЭ после очень короткой вакуумной паровой обработки, например, в течение 4 часов.
Вариант осуществления 12
[0124] В качестве спеченного магнита семейства Nd-Fe-B использовался элемент, имевший состав 20Nd-7Pr-1B-0,2Al-0,05Ga-0,1Zr-0,1Sn-ост. Fe и обработанный резанием до прямоугольного параллелепипеда с размерами 20×20×40 мм. В этом варианте осуществления был получен слиток известным методом центробежного литья с включением в состав Fe, В, Nd, Pr, Al, Ga, Zr, Sn в вышеуказанном соотношении, и затем был однократно размельчен посредством известного процесса водородного размельчения, после чего превращен в порошок посредством процесса измельчения в струйной мельнице. Затем спеченный магнит S со средним диаметром зерна 5 мкм был получен посредством спекания измельченного порошка при заданных условиях после того, как в пресс-форме было ориентировано и сформировано магнитное поле с заданной конфигурацией. Было создано два образца спеченных магнитов, один из которых был получен при быстром охлаждении после спекания (Образец 1), а другой подвергался термообработке в течение 2 часов в диапазоне 400°С-700°С после спекания (Образец 2). Поверхности этих образцов были отшлифованы до наличия шероховатости поверхности 20 мкм или менее и затем промыты ацетоном.
[0125] Затем постоянный магнит М был получен с использованием устройства 1 вакуумной паровой обработки и вышеописанного способа вакуумной паровой обработки. В этом варианте осуществления 100 спеченных магнитов S помещали на опорную сетку 21а в Мо-м ящике 2 на одинаковом расстоянии друг от друга. Кроме того, в качестве испаряющегося металлического материала V использовался Dy степени чистоты 99,9%. Испаряющийся металлический материал имел гранулярную конфигурацию с диаметром 5 мм, при этом суммарный вес испаряющегося металлического материала, помещенного на нижнюю поверхность рабочей камеры 20, составил 20 г.
[0127] Фиг.17 представляет собой таблицу, в которой приведены средние значения магнитных свойств постоянных магнитов, полученных при температуре термообработки после вакуумной паровой обработки, изменявшейся в диапазоне 400°С-700°С. В образце 1, не подвергавшемся термообработке после спекания, коэрцитивная сила iHc была небольшой (5,2 кЭ), и было невозможно получить постоянный магнит, имеющий высокую коэрцитивную силу iHc, даже несмотря на то, что образец 1 подвергался термообработке после вакуумной паровой обработки. Напротив, для образца 2, подвергавшегося термообработке после спекания, было обнаружено, что можно изготовить постоянный магнит, имеющий высокую коэрцитивную силу iHc (18 кЭ) (26,5 кЭ в зависимости от условий), когда образец 2 подвергался термообработке после вакуумной паровой обработки, хотя его коэрцитивная сила iHc после вакуумной паровой обработки была небольшой (12,1 кЭ).
Вариант осуществления 13
[0128] В качестве спеченного магнита семейства Nd-Fe-B использовался элемент, имевший состав 21Nd-7Pr-1B-0,2Al-0,05Ga-0,1Zr-0,1Mo-ост. Fe и средний диаметр зерна 10 мкм и обработанный резанием до прямоугольного параллелепипеда с размерами 20×20×40 мм.
[0129] Затем постоянный магнит М был получен с использованием устройства 1 вакуумной паровой обработки и вышеописанного способа вакуумной паровой обработки. В этом варианте осуществления 100 (сто) спеченных магнитов S помещали на опорную сетку 21а в Мо-м ящике 2 на одинаковом расстоянии друг от друга. Кроме того, в качестве испаряющегося металлического материала V использовался Dy степени чистоты 99,9%. Испаряющийся металлический материал имел гранулярную конфигурацию с диаметром 10 мм, при этом суммарный вес испаряющегося металлического материала, помещенного на нижнюю поверхность рабочей камеры 20, составил 20 г.
[0130] Затем давление в вакуумной камере было единовременно снижено до заданной степени вакуума (давление в рабочей камере стало существенно выше, чем этот вакуум, на половину порядка) с помощью включения средства откачки, и температура рабочей камеры 20, нагреваемой с помощью нагревательного средства 3, устанавливалась на уровне 900°С. Затем, после того как температура в рабочей камере 20 достигла 900°С, проводилась вакуумная паровая обработка в течение 6 часов. Затем проводилась термообработка с установкой температуры обработки на 550°С и периода времени обработки на 2 часа.
[0131] Фиг.18 представляет собой таблицу, в которой приведены средние значения магнитных свойств постоянных магнитов, полученных при давлении в вакуумной камере 11, изменявшемся путем регулировки отверстия клапана откачки и количества вводимого в вакуумную камеру аргона (Аr). На основании этой таблицы (Фиг.18) было обнаружено, что постоянный магнит, имеющий максимальное энергетическое произведение (ВН)mах 53,1 МГсЭ или более, остаточную магнитную индукцию Вr 14,8 кГс или более и коэрцитивную силу iHc 18 кЭ или более, может быть получен в случае, когда давление в вакуумной камере 11 составляет 1 Па или менее.
Вариант осуществления 14
[0132] В качестве спеченного магнита семейства Nd-Fe-B использовался элемент, имевший состав 20Nd-5Pr-3Dy-1B-1Co-0,1Al-0,03Ga-ост. Fe и средний размер зерна 0,5-25 мкм и обработанный резанием до прямоугольного параллелепипеда с размерами 20×20×40 мм. Поверхность спеченного магнита S была отшлифована до наличия шероховатости поверхности 20 мкм или менее и затем промыта ацетоном.
[0133] Затем постоянный магнит М был получен с использованием устройства вакуумной паровой обработки (не показано), отдельно снабженного испарительной камерой, сообщающейся с рабочей камерой 20 через соединительный канал, и другим нагревательным средством, нагревающим эту испарительную камеру, и вышеописанного способа вакуумной паровой обработки. В этом варианте осуществления 10 (десять) спеченных магнитов S помещали на опорную сетку 21а в Мо-м ящике 2 на одинаковом расстоянии друг от друга. Кроме того, в качестве испаряющегося металлического материала V использовался Dy степени чистоты 99,9%. Испаряющийся металлический материал имел гранулярную конфигурацию с диаметром 1 мм, при этом суммарный вес испаряющегося металлического материала, помещенного на нижнюю поверхность испарительной камеры, имеющей такую же конфигурацию, что и Мо-й ящик 2, составил 10 г.
[0135] Фиг.19 представляет собой таблицу, в которой приведены средние значения магнитных свойств постоянных магнитов для случая, когда постоянный магнит был получен при заданной температуре рабочей камеры 20 (и, соответственно, спеченного магнита) с изменением температуры нагревания испарительной камеры. На основании этой таблицы (Фиг.19) было обнаружено, что постоянный магнит, имеющий максимальное энергетическое произведение (ВН)max 47,8 МГсЭ или более, остаточную магнитную индукцию Вr 14 кГс или более и коэрцитивную силу iHc 15,9 кЭ или более (или 27 кЭ в зависимости от условий), может быть получен в том случае, если Dy испаряется путем нагревания испарительной камеры на уровне 800°С-1200°С, когда температура спеченного магнита находится в диапазоне 800°С-100°С. магнита находится в диапазоне 800°С-100°С.
[0136] Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой схематическое примерное изображение поперечного сечения постоянного магнита, изготовленного в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.2 представляет собой схематическое изображение устройства вакуумной обработки для выполнения способа обработки по настоящему изобретению;
Фиг.3 представляет собой схематическое примерное изображение поперечного сечения постоянного магнита, изготовленного в соответствии с известным уровнем техники;
Фиг.4(а) представляет собой примерное изображение, показывающее вызванные обработкой резанием дефекты на поверхности спеченного магнита, а Фиг.4(b) представляет собой примерное изображение, показывающее состояние поверхности спеченного магнита, изготовленного в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.5(а), (b) и (с) являются фотографиями, на каждой из которых показано увеличенное изображение поверхности постоянного магнита, изготовленного в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.6 представляет собой таблицу, в которой представлены магнитные свойства постоянного магнита, изготовленного в соответствии вариантом осуществления 1 настоящего изобретения;
Фиг.7 представляет собой таблицу, в которой представлены магнитные свойства постоянного магнита, изготовленного в соответствии вариантом осуществления 2 настоящего изобретения;
Фиг.8 представляет собой таблицу, в которой представлены магнитные свойства постоянного магнита, изготовленного в соответствии вариантом осуществления 3 настоящего изобретения;
Фиг.9 представляет собой таблицу, в которой представлены магнитные свойства постоянного магнита, изготовленного в соответствии вариантом осуществления 4 настоящего изобретения;
Фиг.10 представляет собой таблицу, в которой представлены магнитные свойства постоянного магнита, изготовленного в соответствии вариантом осуществления 5 настоящего изобретения;
Фиг.11 представляет собой таблицу, в которой представлены магнитные свойства постоянного магнита, изготовленного в соответствии вариантом осуществления 6 настоящего изобретения;
Фиг.12 представляет собой таблицу, в которой представлены магнитные свойства постоянного магнита, изготовленного в соответствии вариантом осуществления 7 настоящего изобретения;
Фиг.13 представляет собой таблицу, в которой представлены магнитные свойства постоянного магнита, изготовленного в соответствии вариантом осуществления 8 настоящего изобретения;
Фиг.14 представляет собой таблицу, в которой представлены магнитные свойства постоянного магнита, изготовленного в соответствии вариантом осуществления 9 настоящего изобретения;
Фиг.15 представляет собой таблицу, в которой представлены магнитные свойства постоянного магнита, изготовленного в соответствии вариантом осуществления 10 настоящего изобретения;
Фиг.16 представляет собой таблицу, в которой представлены магнитные свойства постоянного магнита, изготовленного в соответствии вариантом осуществления 11 настоящего изобретения;
Фиг.17 представляет собой таблицу, в которой представлены магнитные свойства постоянного магнита, изготовленного в соответствии вариантом осуществления 12 настоящего изобретения;
Фиг.18 представляет собой таблицу, в которой представлены магнитные свойства постоянного магнита, изготовленного в соответствии вариантом осуществления 13 настоящего изобретения;
Фиг.19 представляет собой таблицу, в которой представлены магнитные свойства постоянного магнита, изготовленного в соответствии вариантом осуществления 14 настоящего изобретения.
[0137] Описание ссылочных позиций и символьных обозначений
1. Способ изготовления постоянного магнита, включающий этапы нагревания спеченного магнита семейства Fe-B-редкоземельные элементы, размещенного в рабочей камере, до заданной температуры и испарения испаряющегося металлического материала, содержащего по меньшей мере один из Dy и Тb, размещенного в упомянутой рабочей камере или испарительной камере, сообщающейся с упомянутой рабочей камерой через соединительный канал, осаждения испаренных атомов металла на поверхность спеченного магнита с регулированием подаваемого количества атомов металла и диффузии осажденных атомов металла в зернограничные фазы спеченного магнита таким образом, что на поверхности спеченного магнита не образуется тонкая пленка испаряющегося металлического материала.
2. Способ по п.1, в котором упомянутую рабочую камеру нагревают до температуры в диапазоне 800-1050°С в состоянии вакуума, когда в рабочей камере размещены спеченный магнит семейства Fe-B-редкоземельные элементы и испаряющийся металлический материал, имеющий основным компонентом Dy.
3. Способ по п.1, в котором упомянутую рабочую камеру нагревают до температуры в диапазоне 900-1150°С в состоянии вакуума, когда в рабочей камере размещены спеченный магнит семейства Fe-B-редкоземельные элементы и испаряющийся металлический материал, имеющий основным компонентом Тb.
4. Способ по п.1, в котором размещенный в рабочей камере спеченный магнит нагревают до температуры в диапазоне 800-1100°С.
5. Способ по п.1 или 4, в котором испаряющийся металлический материал, содержащий по меньшей мере один из Dy и Тb, размещенный в упомянутой рабочей камере или испарительной камере, сообщающейся с упомянутой рабочей камерой через соединительный канал, нагревают до температуры в диапазоне 800-1200°С.
6. Способ по п.1, в котором при размещении спеченного магнита и испаряющегося металлического материала в одной и той же рабочей камере спеченный магнит и испаряющийся металлический материал размещают отдельно друг от друга.
8. Способ по п.1, в котором подаваемое количество атомов металла регулируют путем изменения удельной площади поверхности испаряющегося металлического материала, размещенного в рабочей камере, для увеличения и уменьшения количества испарения испаряющегося металлического материала при постоянной температуре.
9. Способ по п.1, в котором до нагревания рабочей камеры, содержащей спеченный магнит, давление в рабочей камере понижают до заданного уровня вакуума.
10. Способ по п.9, в котором после понижения давления в рабочей камере до заданного уровня вакуума температуру в рабочей камере поддерживают на заданном уровне.
11. Способ по п.1, в котором до нагревания рабочей камеры, содержащей спеченный магнит, поверхность спеченного магнита очищают с использованием плазмы.
12. Способ по п.1, в котором после диффузии атомов металла в зернограничные фазы спеченного магнита проводят термообработку спеченного магнита при более низкой температуре, чем упомянутая температура.
13. Способ по п.1, в котором спеченный магнит имеет средний диаметр зерна, составляющий 1-5 мкм или 7-20 мкм.
14. Способ по п.1, в котором спеченный магнит не содержит Со.
15. Постоянный магнит, содержащий спеченный магнит семейства Fe-B-редкоземельные элементы и изготовленный путем испарения испаряющегося металлического материала, содержащего по меньшей мере один из Dy и Тb, осаждения испаренных атомов металла на поверхность спеченного магнита с регулированием подаваемого количества атомов металла; и диффузии осажденных атомов металла в зернограничные фазы спеченного магнита таким образом, что на поверхности спеченного магнита не образуется тонкая пленка испаряющегося металлического материала.
16. Постоянный магнит по п.16, в котором спеченный магнит имеет средний диаметр зерна, составляющий 1-5 мкм или 7-20 мкм.
17. Постоянный магнит по п.15 или 16, в котором спеченный магнит не содержит Со.
