BR102015003557A2 - Preparação de imã permanentes das terras raras - Google Patents

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Abstract

preparação de ímã permanente das terras raras. a presente invenção se refere à preparação de um ímã permanente das ter- ras raras através da imersão de uma porção de um corpo magnético sinterizado de uma composição de r 1 -fe-b (em que r 1 é um elemento das terras raras) em um banho de eletrodeposição de um pó disperso em um solvente, o pó compreendendo um óxido, fluoreto, oxifluoreto, hidreto ou liga das terras raras de um elemento das terras raras, efetuando a eletrodeposição para permitir que o pó seja depositado em uma região da superfície do corpo magnético, e tratando termicamente o corpo magnético revestido pelo pó depositado em temperatura abaixo da temperatura de sinterização sob vácuo ou gás inerte.

Description

(54) Título: PREPARAÇÃO DE IMÃ PERMANENTES DAS TERRAS RARAS (51) Int. Cl.: C25D 5/34; C25D 5/50; H01F 1/053; C25D 7/00 (30) Prioridade Unionista: 19/02/2014 JP 2014029667 (73) Titular(es): SHIN-ETSU CHEMICAL CO., LTD.
(72) Inventor(es): YUKIHIRO KURIBAYASHI; YOSHIFUMI NAGASAKI (74) Procurador(es): RANA GOSAIN (57) Resumo: PREPARAÇÃO DE ÍMÃ PERMANENTE DAS TERRAS RARAS. A presente invenção se refere à preparação de um ímã permanente das ter- ras raras através da imersão de uma porção de um corpo magnético sinterizado de uma composição de R 1 -Fe-B (em que R 1 é um elemento das terras raras) em um banho de eletrodeposição de um pó disperso em um solvente, o pó compreendendo um óxido, fluoreto, oxifluoreto, hidreto ou liga das terras raras de um elemento das terras raras, efetuando a eletrodeposição para permitir que o pó seja depositado em uma região da superfície do corpo magnético, e tratando termicamente o corpo magnético revestido pelo pó depositado em temperatura abaixo da temperatura de sinterização sob vácuo ou gás inerte.
Figure BR102015003557A2_D0001
1/25 “PREPARAÇÃO DE ÍMÃ PERMANENTE DAS TERRAS RARAS”
Referência Cruzada ao Pedido Relacionado [001 ]O presente pedido não provisório reivindica prioridade ao amparo do artigo 35 do Código dos Estados Unidos, §119(a) no Pedido de Patente n° 2014-029667 depositado no Japão em 19 de fevereiro de 2014, cujo teor é aqui incorporado por meio de citação,
Campo Técnico [002]A presente invenção se refere a um método para preparação de um ímã permanente à base de R-Fe-B com maior força coerciva e supressão do declínio da remanência.
Antecedentes da Técnica [003]Em virtude de suas excelentes propriedades magnéticas, ímãs permanentes à base de Nd-Fe-B vêm aumentando progressivamente sua gama de aplicação. No campo das máquinas rotativas, como motores e geradores de energia, recentemente foram desenvolvidas máquinas rotativas de ímã permanente que utilizam ímãs permanentes à base de Nd-Fe-B em resposta às demandas de redução de peso e perfil, melhoria de desempenho e economia de energia. Os ímãs permanentes no interior da máquina rotativa são expostos a elevadas temperaturas em decorrência do calor gerado pelos enrolamentos e núcleos de ferro e são suscetíveis à desmagnetização por um campo diamagnético dos enrolamentos. Logo, é necessário existir um ímã à base de Nd-Fe-B sinterizado dotado de resistência ao calor, um determinado nível de força coerciva que funcione como índice de resistência à desmagnetização, e uma remanência máxima que atue como índice de magnitude da força magnética.
[004]O aumento na remanência (ou densidade do fluxo magnético residual) dos ímãs à base de Nd-Fe-B sinterizados pode ser alcançado com o aumento do fator de volume do composto Nd2Fei4B e com o aperfeiçoamento da orientação do cristal. Para esse propósito, é possível realizar diversas modificações no processo. Para
2/25 aumentar a força coerciva, existem diversas abordagens conhecidas que incluem o refino do grão, o uso de composições da liga com teores aumentados de Nd, e a adição de elementos eficazes. A abordagem mais comum na atualidade é o uso de composições de liga nas quais Dy ou Tb substituem parte do Nd. A substituição desses elementos pelo Nd no composto Nd2Fe14B aumenta o campo magnético anisotrópico e a força coerciva do composto. A substituição com Dy ou Tb, por outro lado, reduz a polarização magnética de saturação do composto. Portanto, embora a abordagem acima seja adotada para elevar a força coerciva, a perda de remanência é inevitável.
[005]Nos ímãs à base de Nd-Fe-B sinterizados, a força coerciva é dada pela magnitude de um campo magnético externo criado pelos núcleos dos domínios magnéticos inversos nos contornos do grão. A formação de núcleos dos domínios magnéticos inversos é amplamente regida pela estrutura do contorno do grão de tal maneira que qualquer desordem na estrutura do grão próximo ao limite enseja uma perturbação da estrutura magnética, contribuindo para a formação dos domínios magnéticos inversos. De maneira geral, acredita-se que uma estrutura magnética estendida desde o contorno do grão até uma profundidade aproximada de 5 nm contribui para o aumento da força coerciva (vide o Documento de Não Patente 1). Os inventores descobriram que um leve aumento de Dy ou Tb está concentrado apenas na proximidade da interface dos grãos para assim aumentar o campo magnético anisotrópico somente na proximidade da interface, a força coerciva pode ser aumentada enquanto o declínio da remanência é suprimido (Documento de Patente 1). Ademais, os inventores estabeleceram um método para produção de um ímã que compreende preparar separadamente uma liga da composição do composto Nd2Fe-i4B e uma liga rica em Dy ou Tb, misturar e sinterizar. Neste método, a liga rica em Dy ou Tb torna-se uma fase líquida durante a etapa de sinterização e é distribuída de maneira a cercar o composto Nd2Fe14B. Em consequência, a substituição
3/25 de Dy ou Tb por Nd ocorre apenas na proximidade dos contornos do grão do composto, o que é eficaz para aumentar a força coerciva e suprimir o declínio da remanência.
[006JO método acima, entretanto, é caracterizado por alguns problemas. Como uma mistura de dois pós finos da liga é sinterizada em uma temperatura de 1.000 a 1.100°C, a difusão de Dy ou Tb tende a ocorrer não somente na interface dos grãos do cristal de Nd2Fe14B, mas também para seu interior. A observação da estrutura de um ímã efetivamente produzido revela que Dy ou Tb difundiu em uma camada da superfície do contorno do grão até uma profundidade aproximada de 1 a 2 micra a partir da interface, e a região difundida totaliza uma fração de volume igual ou acima de 60%. À medida que aumenta a distância da difusão para os grãos do cristal, a concentração de Dy ou Tb na proximidade da interface fica menor. A redução da temperatura de sinterização é eficiente na minimização da difusão excessiva para grãos de cristal, no entanto, é inaceitável sob o ponto de vista prático, pois as baixas temperaturas retardam a densificação pela sinterização. Uma abordagem alternativa da sinterização de um compacto em baixa temperatura mediante a pressão aplicada por uma prensa a quente, ou artefato semelhante, está correta em termos de densificação, todavia, resulta numa queda acentuada da produtividade.
[007]0utro método para aumentar a força coerciva é conhecido na técnica. Esse método compreende em usinar um ímã sinterizado de tamanho pequeno, aplicando Dy ou Tb à superfície do ímã por evaporação catódica, e tratando termicamente o ímã em temperatura abaixo da temperatura de sinterização para que a difusão de Dy ou Tb ocorra somente nos contornos dos grãos (vide os Documentos de Não Patente 2 ou 3). Como Dy ou Tb é mais eficazmente concentrado nos contornos do grão, este método é adequado para aumentar a força coerciva sem sacrifício substancial da remanência. Esse método é aplicável somente a ímãs de pequenas dimensões ou de baixo calibre, pois, como o ímã possui uma área de superfície específica mai4/25 or, ou seja, como o ímã é de menor tamanho, uma maior quantidade de Dy ou Tb está disponível. No entanto, a aplicação de um revestimento metálico por evaporação catódica resulta na questão de baixa produtividade.
[008]Os Documentos de Patente 3 e 4 sugerem uma solução para esses problemas. Um corpo de ímã sinterizado da composição à base de R1-Fe-B em que R1 é pelo menos um elemento selecionado dentre os elementos das terras raras que incluem Y e Sc que tem sua superfície revestida com um pó contendo um óxido, fluoreto ou oxifluoreto de R2, em que R2 é pelo menos um elemento selecionado dentre os elementos das terras raras que incluem Y e Sc. O corpo magnético revestido é tratado termicamente, sendo que R2 é absorvido no corpo magnético.
[009]Este método é adequado para aumentar a força coerciva e ao mesmo tempo suprime significativamente o declínio da remanência. Restam alguns outros problemas que precisam ser superados antes que o método possa ser estabelecido na prática. Um meio para fornecimento de um pó na superfície de um corpo magnético sinterizado consiste na imersão do corpo magnético em uma dispersão do pó em água ou solvente orgânico, ou na aspersão da dispersão no corpo magnético, ambas seguidas por secagem. Os métodos de imersão e aspersão dificultam o controle do peso do revestimento (ou cobertura) do pó. Uma cobertura curta é inadequada em termos de suficiência da absorção de R2. Em contrapartida, se uma quantidade adicional do pó for utilizada no revestimento, haverá um consumo em vão do R2 precioso. Além disso, como a espessura desse revestimento em pó é altamente variável e sua densidade não é demasiadamente alta, é necessária uma cobertura excessiva para aumentar a força coerciva até o nível de saturação. Ademais, como um revestimento em pó não goza de aderência profunda, os problemas persistem, inclusive a baixa eficiência de trabalho do processo desde a etapa de revestimento até a etapa de tratamento térmico e a dificuldade do tratamento ao longo de uma vasta área da superfície.
5/25 [01OjLista de Citação [011]Documento de Patente 1: JP-B H05-31807 [012]Documento de Patente 2: JP-A H05-21218 [013]Documento de Patente 3: JP-A 2007-053351 [014]Documento de Patente 4: WO 2006/043348 [015]Documento de Não Patente 1: K.D. Durst e H. Kronmuller, “THE COERCIVE FIELD OF SINTERED AND MELT-SPUN NdFeB MAGNETS”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 68 (1987), 63-75.
[016]Documento de Não Patente 2: K.T. Park, Hiraga e M. Sagawa, “Effect of Metal-Coating and Consecutive Heat Treatment on Coercivity of Thin Nd-Fe-B Sintered Magnets”, Proceedings of the Sixteen International Workshop on Rare-Earth Magnets and Their Applications, Sendai, p.257 (2000).
[017]Documento de Não Patente 4: K. Machida, H. Kawasaki, S. Suzuki, M. Ito e T. Horikawa, “Grain Boundary Tailoring of Nd-Fe-B Sintered Magnets and Their Magnetic Properties”, Proceedings ofthe 2004 Spring Meeting ofthe Powder & Powder Metallurgy Society, p.202.
Sumário da Invenção [018]Em conjunto com um método para preparação de um ímã permanente de terras raras através do revestimento da superfície de um corpo magnético sinterizado que tem uma composição à base de R1-Fe-B (em que R1 é pelo menos um elemento selecionado dentre os elementos das terras raras que incluem Y e Sc) com um pó contendo um óxido de R2 (em que R2 é pelo menos um elemento selecionado dentre os elementos das terras raras que incluem Y e Sc) ou similar e do tratamento térmico do corpo magnético revestido, um objetivo da invenção é aperfeiçoar a etapa de revestimento da superfície do corpo magnético com um pó de modo a formar um revestimento denso e uniforme do pó na superfície do corpo magnético sem desperdício de pó, possibilitando então a preparação de um ímã das terras raras com alto
6/25 desempenho, remanência satisfatória e elevada força coerciva de maneira eficiente e econômica.
[019]Em conjunto com um método para a preparação de um ímã permanente das terras raras com uma força coerciva aumentada pelo aquecimento de um corpo magnético sinterizado à base de R1-Fe-B, tipicamente um ímã sinterizado à base de Nd-Fe-B com um pó de partícula contendo um óxido de R2, um fluoreto de R3, um oxifluoreto de R4, um hidreto de R5, ou uma liga de terras raras de R6 (em que R2 a R6 são individualmente pelo menos um elemento selecionado dentre os elementos de terras raras que incluem Y e Sc) disposto na superfície do corpo magnético, para fazer com que R2 a R6 sejam absorvidos no corpo magnético, os inventores constataram que melhores resultados são alcançados imergindo o corpo magnético em um banho de eletrodeposição do pó disperso em um solvente e efetuando a eletrodeposição para permitir que as partículas sejam depositadas na superfície do corpo magnético. A saber, o peso do revestimento das partículas pode ser facilmente controlado. Um revestimento de partículas com variação mínima da espessura, densidade aumentada, deposição irregular eliminada, e uma boa adesão podem ser formadas na superfície do corpo magnético. O tratamento efetivo ao longo de uma área expressiva em curto espaço de tempo é possibilitado. Logo, um ímã de terras raras de alto desempenho com remanência satisfatória pode ser preparado com eficiência elevada. Se apenas uma porção necessária do corpo magnético, o que dependerá da aplicação pretendida, for parcialmente imersa no banho de eletrodeposição invés da imersão completa do corpo magnético, seguido de eletrodeposição, então o revestimento da partícula é formado localmente somente na porção necessária. Como resultado, observa-se uma economia substancial da quantidade do pó consumido e o efeito do aumento da coercividade é exercido na porção necessária, o efeito equivalendo ao obtido pelo revestimento de toda a superfície.
[020]Portanto, a invenção fornece um método para preparação de um ímã per7/25 manente das terras raras que compreende as etapas de:
[021]imergir uma porção de um corpo magnético sinterizado que tem uma composição à base de R1-Fe-B, em que R1 é pelo menos um elemento selecionado dentre os elementos das terras raras que incluem Y e Sc, em um banho de eletrodeposição de um pó disperso em um solvente, o dito pó compreendendo pelo menos um membro selecionado dentre o grupo formado por um óxido de R2, um fluoreto de R3, um oxifluoreto de R4, um hidreto de R5, uma liga de terras raras de R6, em que R2 a R6 são individualmente pelo menos um elemento selecionado dentre elementos de terras raras que incluem Y e Sc, [022]efetuar a eletrodeposição para permitir que o pó seja depositado na região previamente selecionada da superfície do corpo magnético, e [023]tratar termicamente o corpo magnético com o pó depositado na região previamente selecionada de sua superfície em temperatura igual ou abaixo da temperatura de sinterização do corpo magnético sob vácuo ou um gás inerte.
[024]Em uma modalidade preferencial, a etapa de eletrodeposição é conduzida diversas vezes enquanto a porção do corpo magnético sinterizado a ser imerso é alterada a cada vez, assim o pó é eletrodepositado em diversas regiões do corpo magnético sinterizado.
[025]Em uma modalidade preferencial, o banho de eletrodeposição contém um tensoativo como dispersante.
[026]Em uma modalidade preferencial, o pó possui tamanho médio de partícula de até 100 pm.
[027]Em uma modalidade preferencial, o pó é depositado na superfície do corpo magnético em uma densidade de área de pelo menos 10 pm/mm2.
[028]Em uma modalidade preferencial, pelo menos um dentre R2, R3, R4, R5 e R6 contém Dy e/ou Tb em uma concentração total de pelo menos 10 %atom e, mais preferencialmente, a concentração total de Nd e Pr em R2, R3, R4, R5 e R6 é menor
8/25 que a concentração total de Nd e Pr em R1.
[029JO método pode ainda compreender uma ou mais das seguintes etapas:
[030]a etapa do tratamento de envelhecimento em temperatura mais baixa após o tratamento térmico;
[031 ]a etapa de limpeza do corpo magnético sinterizado com pelo menos um álcali, ácido ou solvente orgânico, antes da etapa de imersão;
[032]a etapa de jateamento com granalha do corpo magnético sinterizado para remover uma camada de sua superfície, antes da etapa de imersão; e [033]a etapa de tratamento final após o tratamento térmico, o tratamento final consistindo na limpeza com pelo menos um dentre um álcali, ácido ou solvente orgânico, trituração, chapeamento ou revestimento.
Efeitos Vantajosos da Invenção [034]O método da invenção assegura a preparação de um ímã sinterizado à base de R-Fe-B com elevada remanência e força coerciva. Ocorre uma economia efetiva na quantidade do pó consumido que contém terras raras de alto custo sem qualquer perda das propriedades magnéticas. Sendo assim, a preparação do ímã sinterizado de R-Fe-B é eficiente e econômica.
Breve Descrição dos Desenhos [035JA Figura 1 ilustra esquematicamente como as partículas são depositadas durante a etapa de eletrodeposição no método da invenção.
[036]A Figura 2 ilustra esquematicamente como as partículas são depositadas durante a etapa de eletrodeposição nos Exemplos Comparativos 1 e 2.
Descrição das Modalidades Preferenciais [037]Em termos resumidos, o método para a preparação de um ímã permanente de terras raras de acordo com a invenção envolve colocar um óxido particulado, fluo·. reto, oxifluoreto, hidreto ou liga de elemento das terras raras R2 a R6 sobre a superfície de um corpo magnético sinterizado que tenha uma composição à base de R19/25
Fe-B e tratar termicamente o corpo magnético sinterizado revestido com a partícula.
[038]O corpo magnético sinterizado à base de R1-Fe-B pode ser obtido a partir de uma liga-mãe usando um procedimento convencional que inclui a pulverização de partículas grosseiras, pulverização de partículas finas, compactação e sinterização.
[039]Como aqui utilizado, R, R1 e R2 a R6 são selecionados individualmente dentre os elementos das terras raras que incluem ítrio (Y) e escândio (Sc). R é primordialmente usado para o ímã obtido, enquanto R1 e R2 a R6 são primordialmente usados para os materiais de partida.
[040]A liga-mãe contém R1, ferro (Fe) e boro (B). R1 representa um ou mais elementos selecionados dentre os elementos das terras raras que incluem Y e Sc, cujos exemplos incluem Y, Sc, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb e Lu. De preferência, R1 é primordialmente formado por Nd, Pr e Dy. Os elementos das terras raras que incluem Y e Sc devem contabilizar 10 a 15 %atom, em especial 12 a 15%atom da liga total. Mais preferencialmente, R1 deve conter Nd e Pr na quantidade mínima de 10%atom, especialmente de pelo menos 50%atom. O boro (B) preferencialmente deve contabilizar 3 a 15%atom, em especial de 4 a 8%atom da liga total. A liga pode conter ainda 0 a 11%atom, em especial 0,1 a 5%atom de um ou mais elementos selecionados dentre Al, Cu, Zn, In, Si, P, S, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Pd, Ag, Cd, Sn, Sb, Hf, Ta e W. O saldo é constituído por Fe e eventuais impurezas, como C, N e O. O ferro (Fe) preferencialmente deve contabilizar pelo menos 50%atom, em especial pelo menos 65%atom da liga total. É aceitável que o Fe seja parcialmente substituído pelo Co, por exemplo, 0 a 40%atom, em especial 0 a 15%atom do Fe.
[041 ]A liga-mãe é obtida pela fusão das ligas ou metais de partida sob vácuo ou gás inerte, especialmente sob atmosfera de Ar, sendo em seguida vertida em um molde liso ou molde livro, ou fundição, como o lingotamento. Um método alternativo, chamado método das duas ligas, também é aplicável onde uma liga cuja composi10/25 ção é aproximada à do composto R2Fe14B, a fase primária da presente liga e uma liga rica em R funcionam como auxiliar da fase líquida na temperatura de sinterização são separadamente preparadas, esmagadas, pesadas e misturadas. Nota-se que, como a liga cuja composição é aproximada à composição da fase primária provavelmente deixa uma fase de α-Fe dependendo da taxa de resfriamento durante a fundição ou da composição da liga, a mesma é submetida a um tratamento de homogeneização, se o propósito for o aumento da quantidade da fase do composto R2Fei4B. A homogeneização é obtida por tratamento térmico sob atmosfera a vácuo ou de Ar de 700 a 1.200°C por pelo menos 1 hora. A liga similar à composição da fase primária pode ser preparada por lingotamento. Para a liga rica em R que funciona como auxiliar da fase líquida, não somente a técnica de fundição descrita acima, mas também as chamadas técnicas de lingotamento ou resfriamento rápido (meltquenching) são aplicáveis.
[042]Ademais, na etapa de pulverização que será descrita adiante, pelo menos um composto selecionado dentre um carbureto, nitreto, óxido e hidróxido de R1 ou uma mistura ou compósito dos citados pode ser misturado ao pó da liga na quantidade de 0,005 a 5% em peso.
[043]Em geral, a liga é pulverizada grosseiramente até o tamanho de 0,05 a 3 mm, em especial 0,05 a 1,5 mm. Para a etapa de pulverização grosseira, é usado um moinho de Brown ou decrepitação por hidrogênio (HD), sendo que a HD é preferencial para a liga como lingotamento. O pó grosseiro é então pulverizado finamente até o tamanho de 0,2 a 30 pm, especialmente 0,5 a 20 pm, por exemplo, sobre um moinho de jato usando nitrogênio em alta pressão. O pó fino é compactado em um campo magnético por uma máquina de moldagem por compressão e introduzido em um forno de sinterização. A sinterização é realizada sob atmosfera a vácuo ou gás inerte, tipicamente de 900 a 1.250°C, especialmente de 1.000 a 1.100 °C.
[044]O ímã sinterizado então obtido contém 60 a 99% em volume, preferencial11/25 mente 80 a 98% em volume do composto tetragonal R2Fei4B como fase primária, o saldo sendo 0,5 a 20% em volume de uma fase rica em B, 0 a 10% em volume de uma fase rica em B e pelo menos um dentre carburetos, nitretos, óxidos e hidróxidos resultantes de eventuais impurezas ou aditivos ou uma mistura ou compósito dos citados.
[045]O bloco sinterizado é então usinado, assumindo uma forma previamente escolhida. Na superfície de um corpo magnético sinterizado conforme usinado, um pó contendo pelo menos um membro selecionado entre um óxido de R2, um fluoreto de R3, um oxifluoreto de R4, um hidreto de R5, e uma liga de terras raras de R6 é anexado pela técnica de eletrodeposição. Como definido acima, cada R2 a R6 é pelo menos um elemento selecionado dentre os elementos das terras raras que incluem Y e Sc, e pelo menos um de R2 a R6 preferencialmente deve conter pelo menos 10%atom, mais preferencialmente pelo menos 20%atom, e ainda mais preferencialmente pelo menos 40%atom de Dy e/ou Tb (se usados dois ou mais de R2 a R6, devem preferencialmente conter no mínimo o total de Dy e/ou Tb a 10%atom). Em uma modalidade preferencial, cada R2 a R6 contém pelo menos 10%atom de Dy e/ou Tb, e a concentração total de Nd e Pr em R2 a R6 é menor que a concentração total de Nd e Pr em R1.
[046]A quantidade de R2 a R6 absorvida no corpo magnético aumenta quanto maior a quantidade do pó depositado em um espaço sobre a superfície do corpo magnético. Preferencialmente, a quantidade do pó depositado corresponde a uma densidade de área de pelo menos 10 pg/mm2, mais preferencialmente de pelo menos 60 pg/mm2.
[047]O tamanho da partícula do pó afeta a reatividade quando R2 a R6 no pó é absorvido no corpo magnético. Partículas menores disponibilizam maior área de contato para a reação. Para que a invenção alcance seus efeitos, é desejável que o pó disposto sobre o ímã apresente tamanho médio de partícula igual ou menor que 100
12/25 μηπ, mais desejável ainda igual ou menor que 10 pm. Não se impõe qualquer limite inferior particular ao tamanho de partícula, embora um tamanho de partícula mínimo de 1 nm seja preferencial. Nota-se que o tamanho médio de partícula é determinado como o diâmetro médio do peso D5o (diâmetro da partícula a 50% em peso cumulativo, ou diâmetro médio) usando, por exemplo, um instrumento para medição da distribuição do tamanho de partícula baseado em difratometria a laser ou similar.
[048]O óxido de R2, fluoreto de R3, oxifluoreto de R4 e o hidreto de R5 aqui utilizados são preferencialmente R22O3, R3F3, R4OF e R5H3, respectivamente, embora de maneira geral se refiram a óxidos contendo R2 e oxigênio, fluoretos contendo R3 e flúor, oxifluoretos contendo R4, oxigênio e flúor, e hidretos contendo R5 e hidrogênio, por exemplo, R2On, R3Fn, R4OmFn e R5Hn, onde m e n são números positivos arbitrários, e formas modificadas nas quais parte de R2, R3, R4 e R5 é substituída ou estabilizada por outro elemento metálico, desde que alcancem os objetivos da invenção. A liga de terras raras de R6 tipicamente possui a fórmula: R^TbMcAd, onde T é ferro (Fe) e/ou cobalto (Co); M é pelo menos um elemento selecionado dentre Al, Cu, Zn, In, Si, P, S, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Pd, Ag, Cd, Sn, Sb, Hf, Ta e W; A é boro (B) e/ou carbono (C); a a d indicativo de frações (%atom) no liga estão na faixa: 15<a^80, 0<c<15, 0<d <30, e o saldo de b.
[049]O pó disposto sobre a superfície do corpo magnético contém o óxido de R2, fluoreto de R3, oxifluoreto de R4, hidreto de R5, liga de terras raras de R6 ou uma mistura de dois ou mais, podendo conter ainda pelo menos um composto selecionado entre carburetos, nitretos e hidróxidos de R7, ou uma mistura ou compósito dos mesmos onde R7 é pelo menos um elemento selecionado entre os elementos das terras raras que incluem Y e Sc. Ademais, o pó pode conter partículas finas de boro, nitreto de boro, silício, carbono ou similares, ou um composto orgânico como ácido esteárico a fim de promover a dispersão ou adsorção química/física de partículas. ; Para que a invenção alcance seus efeitos com eficiência, é preferível que o pó con13/25 tenha pelo menos 10% em peso, mais preferencialmente pelo menos 20% em peso (com base no pó total) do óxido de R2, fluoreto de R3, oxifluoreto de R4, hidreto de R5, liga de terras raras de R6 ou uma mistura desses. Em particular, é recomendado que o pó contenha pelo menos 50% em peso, mais preferencialmente pelo menos 70% em peso, e ainda mais preferencialmente pelo menos 90% em peso do óxido de R2, fluoreto de R3, oxifluoreto de R4, hidreto de R5, liga de terras raras de R6 ou uma mistura dos citados como componente principal.
[050]De acordo com a invenção, o meio para disposição do pó na superfície do corpo magnético (isto é, meio de deposição do pó) é uma técnica de eletrodeposição que envolve a imersão do corpo magnético em um banho de eletrodeposição do pó disperso em um solvente e a eletrodeposição (ou deposição eletrolítica) para permitir a deposição do pó (ou partículas) na superfície do corpo magnético. Esse meio de deposição do pó é adequado para a deposição de grandes volumes de pó na superfície do corpo magnético em uma única etapa, quando comparado aos métodos de imersão da técnica anterior.
[051 ]De acordo com a invenção, somente uma porção necessária do corpo magnético, que é dependente da forma e da aplicação pretendida para o corpo magnético, é parcialmente imersa no banho de eletrodeposição invés da imersão de todo o corpo magnético. Em seguida ocorre a eletrodeposição, desse modo o revestimento é formado localmente sobre a porção necessária. A porção necessária se refere a uma parte ou a área total de um corpo magnético onde existe a necessidade de uma força coerciva elevadíssima. Quando o ímã é utilizado em um maquinário dinamoelétrico de ímã permanente, como um motor ou gerador de energia, por exemplo, a porção necessária se refere à área do ímã diretamente exposta ao campo diamagnético. A porção necessária do corpo magnético é seletivamente imersa em um banho de eletrodeposição, formando então o revestimento sobre a porção necessária por eletrodeposição. Decorre disso uma economia substancial do volume de pó con14/25 sumido, possibilitando assim o efeito de aumento da coercividade em conformidade com a aplicação pretendida. Dependendo da forma e da aplicação pretendida do corpo magnético, as etapas de imersão e eletrodeposição podem ser repetidas diversas vezes alterando, ao mesmo tempo, a porção do corpo magnético a ser imersa. Desse modo, o revestimento é formado em diversas porções do corpo magnético. Ainda, se necessário, a eletrodeposição pode ser repetida diversas vezes na mesma porção, ou a eletrodeposição pode ser efetuada em uma pluralidade de porções que podem ser parcialmente sobrepostas.
[052]O solvente no qual o pó é disperso pode ser a água ou um solvente orgânico. Muito embora o solvente orgânico não seja particularmente limitado, solventes adequados incluem etanol, acetona, metanol e álcool isopropílico. Dentre esses, a preferência recai sobre o etanol.
[053]A concentração do pó no banho de eletrodeposição não é particularmente limitada. Uma pasta semilíquida contendo o pó em uma fração de peso de pelo menos 1%, mais preferencialmente de pelo menos 10%, e ainda mais preferencialmente de 20% é preferencial para a deposição efetiva. Como uma concentração muito elevada é inconveniente em razão da perda de uniformidade da dispersão resultante, a pasta semilíquida preferencialmente deve conter o pó em uma fração de peso de até 70%, mais preferencialmente de até 60% e ainda mais preferencialmente de até 50%. Um tensoativo pode ser adicionado ao banho de eletrodeposição como dispersante para favorecer a dispersão das partículas.
[054]A etapa de deposição do pó na superfície do corpo magnético por eletrodeposição pode ser executada pela técnica convencional. Por exemplo, como mostra a Figura 1, um tanque é abastecido com um banho de eletrodeposição 1 contendo o pó disperso. Uma porção de um corpo magnético sinterizado 2 é imersa no banho 1. Um contraeletrodo 3 é colocado no tanque em oposição ao corpo magnético 2. Uma fonte de pó é conectada ao corpo magnético 2 e os contraeletrodos 3 para construir
15/25 um circuito elétrico DC, com o corpo magnético 2 sendo o catodo ou anodo e os contraeletrodos 3 sendo o anodo ou catodo. Com essa configuração, a eletrodeposição acontece quando uma tensão DC previamente determinada é aplicada. Quando o propósito for a deposição do pó sobre superfícies opostas do corpo magnético 2, primeiramente uma porção selecionada do corpo magnético 2 sobre uma face da superfície é imersa no banho 1, a eletrodeposição é efetuada conforme aqui descrito, em seguida o corpo magnético 2 é virado de cabeça para baixo é imerso no banho 1, e a eletrodeposição é realizada novamente de maneira semelhante. Notase na Figura 1 que o corpo magnético 2 consiste no catodo e o contraeletrodo 3 consiste no anodo. Como a polaridade das partículas de eletrodeposição é alterada conforme um tensoativo particular, a polaridade do corpo magnético 2 e do contraeletrodo 3 pode ser ajustada de acordo.
[055]O material constitutivo do contraeletrodo 3 pode ser escolhido entre os materiais largamente conhecidos. É característico o uso de uma chapa de aço inoxidável. Ademais, as condições da condução elétrica podem ser determinadas conforme adequadas. Tipicamente, uma tensão de 1 a 300 volts, especialmente 5 a 50 volts é aplicada entre o corpo magnético 2 e o contraeletrodo 3 por 1 a 300 segundos, especialmente 5 a 60 segundos. Além disso, a temperatura do banho de eletrodeposição não está sujeita a limitações particulares. Tipicamente, o banho é ajustado de 10 a 40°C.
[056]Depois que o pó compreendendo o óxido de R2, fluoreto de R3, oxifluoreto de R4, hidreto de R5, liga de terras raras de R6 ou uma mistura dos citados é disposto sobre a superfície do corpo magnético por eletrodeposição como antes descrito, o corpo magnético e o pó são tratados termicamente sob atmosfera a vácuo ou gás inerte, como o argônio (Ar) ou hélio (He). Esse tratamento térmico é denominado “tratamento de absorção”. A temperatura do tratamento de absorção é igual ou abaixo da temperatura de sinterização (designada Ts em °C) do corpo magnético sinteri16/25 zado.
[057]Se o tratamento térmico for efetuado acima da temperatura de sinterização Ts, surgem problemas como (1) a estrutura do ímã sinterizado pode ser alterada até degradar as propriedades magnéticas, (2) as dimensões usinadas não podem ser mantidas devido à deformação térmica, e (3) pode ocorrer a difusão de R não somente nos contornos do grão, mas também para o interior do corpo magnético, prejudicando a remanência. Por essa razão, a temperatura do tratamento térmico é igual ou abaixo de Ts°C do corpo magnético sinterizado, e preferencialmente igual ou abaixo de (Ts-10)°C. O limite inferior da temperatura pode ser selecionado conforme apropriado, embora tipicamente seja igual a pelo menos 350°C. O tempo do tratamento de absorção é tipicamente de 1 minuto a 100 horas. Abaixo de 1 minuto, o tratamento de absorção pode não ser completo. Se o tempo exceder 100 horas, a estrutura do ímã sinterizado pode ser alterada e a oxidação ou evaporação dos componentes ocorre inevitavelmente para degradar as propriedades magnéticas. O tempo preferencial do tratamento de absorção é de 5 minutos a 8 horas, e mais preferencialmente de 10 minutos a 6 horas.
[058]Com o tratamento de absorção, R2 a R6 no pó depositado na superfície do ímã permanece concentrado no componente do contorno do grão rico em terras raras no interior do ímã, de modo que R2 a R6 são incorporados por substituição nas proximidades de uma camada da superfície dos grãos da fase primária de R2Fei4B.
[059]O elemento das terras raras contido no óxido de R2, fluoreto de R3, oxifluoreto de R4, hidreto de R5, liga de terras raras de R6 é um ou mais elementos selecionados entre os elementos das terras raras que incluem Y e Sc. Como os elementos que são particularmente eficazes para aumentar a anisotropia magnetocristalina quando concentrada em uma camada da superfície são Dy e Tb, é preferível que um 5 total de Dy e Tb contabilizem pelo menos 10%atom e mais preferencialmente pelo menos 20%atom dos elementos das terras raras no pó. Ainda preferencialmente, a
17/25 concentração total de Nd e Pr em R2 a R6 é mais baixa que a concentração total de Nd e Pr em R1.
[060]O tratamento de absorção aumenta efetivamente a força coerciva do ímã sinterizado R-Fe-B sem sacrifício substancial da remanência. Como o tratamento de absorção pode ser atribuído localmente a uma área previamente selecionada do ímã quando a força coerciva se faz necessária, ocorre uma economia efetiva na quantidade usada do pó de alto custo, ainda com um desempenho satisfatório.
[061]De acordo com a invenção, o tratamento de absorção pode ser realizado efetuando a eletrodeposição para permitir que o pó contendo pelo menos um dentre R2 a R6 seja depositado na superfície do corpo magnético, e tratando termicamente o corpo magnético em cuja superfície o pó foi depositado. Quando uma pluralidade de corpos magnéticos, cada um deles localmente revestido com o pó, é submetida simultaneamente ao tratamento de absorção, evita-se que os corpos magnéticos sejam fundidos em conjunto após o tratamento de absorção, que é um tratamento térmico em alta temperatura, pois os corpos magnéticos ficam separados entre si pelo revestimento em pó durante o tratamento de absorção. Além disso, o pó não é fundido aos corpos magnéticos depois do tratamento de absorção. É possível, então, colocar múltiplos corpos magnéticos em um recipiente de tratamento térmico onde são tratados simultaneamente. Logo, o método da invenção é altamente produtivo.
[062]Como o pó é depositado na superfície do corpo magnético por eletrodeposição de acordo com a invenção, o peso do revestimento do pó na superfície pode ser controlado imediatamente pelo ajuste da tensão aplicada e do tempo. Isso garante que a superfície do corpo magnético receba uma quantidade necessária do pó sem desperdício. Como o pó é depositado localmente sobre a porção necessária do corpo magnético'dependendo da forma e da aplicação pretendida para o mesmo, mas não sobre o corpo magnético total, a quantidade do pó consumido pode ser efetiva18/25 mente poupada sem prejuízo ao efeito de aumento da coercividade. Ficam ainda asseguradas a formação de um revestimento em pó com variações mínimas na espessura do revestimento com o pó, a densidade aumentada, e a eliminação de deposições irregulares na deposição sobre a superfície do corpo magnético. Logo, o tratamento de absorção pode ser realizado com uma quantidade mínima necessária do pó até que o aumento da força coerciva atinja a saturação. Além das vantagens de eficiência e economia, a etapa de eletrodeposição é adequada para a formação de um revestimento em pó de qualidade na porção necessária do corpo magnético em curto espaço de tempo. Ademais, o revestimento em pó formado por eletrodeposição permanece mais firmemente aderido ao corpo magnético do que os revestimentos em pó formados por imersão e revestimento por aspersão, o que assegura a realização eficaz do tratamento de absorção. Portanto, todo o processo é altamente eficiente.
[063]O tratamento de absorção é preferencialmente seguido de um tratamento de envelhecimento, embora não essencial. O tratamento de envelhecimento é desejável em temperatura menor que a temperatura do tratamento de absorção, preferencialmente de 200°C até uma temperatura 10°C abaixo da temperatura do tratamento de absorção, mais preferencialmente de 350°C até uma temperatura 10°C abaixo da temperatura do tratamento de absorção. De preferência, a atmosfera é o vácuo ou um gás inerte, como Ar ou He. O tempo do tratamento de envelhecimento preferencialmente é de 1 minuto a 10 horas, mais preferencialmente de 10 minutos a 5 horas, e ainda mais preferencialmente de 30 minutos a 2 horas.
[064]Especialmente, quando um bloco do ímã sinterizado é usinado antes de sua cobertura com o pó por eletrodeposição, a ferramenta de usinagem pode usar um fluido de resfriamento aquoso ou a superfície usinada pode ficar exposta a uma temperatura elevada. Se assim acontecer, existe a possibilidade de oxidação da superfície usinada com a formação de uma camada de óxido sobre ela. Às vezes essa
19/25 camada de óxido inibe a reação de absorção de R2 ou similar do pó pelo corpo magnético. Nesse caso, o corpo magnético como usinado é submetido a uma limpeza com pelo menos um agente selecionado entre álcalis, ácidos e solventes orgânicos, ou é submetido a jateamento com granalha para remoção da camada oxidada. Em seguida, o corpo magnético está pronto para o tratamento de absorção.
[065]Álcalis adequados que podem ser aqui utilizados incluem hidróxido de potássio, hidróxido de sódio, silicato de potássio, silicato de sódio, pirofosfato de potássio, pirofosfato de sódio, citrato de potássio, citrato de sódio, acetato de potássio, acetato de sódio, oxalato de potássio, oxalato de sódio, etc. Ácidos adequados incluem ácido clorídrico, ácido nítrico, ácido sulfúrico, ácido acético, ácido cítrico, ácido tartárico, etc. Solventes orgânicos adequados incluem acetona, metanol, etanol, álcool isopropílico, etc. Na etapa de limpeza, o álcali ou ácido pode ser usado como solução aquosa com uma concentração adequada que não ataque o corpo magnético. Em alternativa, a camada da superfície do óxido pode ser removida do corpo magnético sinterizado por jateamento com granalha antes que o pó seja depositado.
[066]Ademais, depois do tratamento de absorção ou depois do tratamento de envelhecimento posterior, o corpo magnético pode ser submetido a uma limpeza com um agente selecionado dentre álcalis, ácidos e solventes orgânicos, ou novamente usinado em uma forma prática. Como alternativa, o chapeamento ou o revestimento com tinta podem ser realizados após o tratamento de absorção, após o tratamento de envelhecimento, após a etapa de limpeza ou após a última etapa de usinagem.
Exemplo [067]Constam a seguir exemplos que complementam a ilustração da invenção, embora não se restringindo a tais exemplos. Nos Exemplos, a densidade da área do óxido de térbio depositado na superfície do corpo magnético é computada pelo ganho de peso do corpo magnético após a deposição do pó e da área da superfície revestida.
20/25
Exemplo 1 [068]Uma liga sob a forma de uma chapa fina foi preparada pela técnica de lingotamento, especificamente pesando os metais Nd, Al, Fe e Cu com pureza mínima de 99% em peso, Si com pureza de 99,9% em peso, e ferro-boro, aquecimento por radiofrequência sob atmosfera de argônio para fusão, e vazamento da liga fundida em um laminador único de cobre. A liga era constituída por 14,5%atom de Nd, 0,2%atom de Cu, 6,2%atom de B, 1,0%atom de Al, 1,0%atom de Si e o restante de Fe. A decrepitação por hidrogênio foi realizada expondo-se a liga a 0,11 MPa de hidrogênio à temperatura ambiente para ocluir o hidrogênio, em seguida foi submetida a um aquecimento de 500°C para eliminação parcial do hidreto e evacuação até o vácuo. A liga decrepitada foi resfriada e peneirada, produzindo um pó grosso de 50 mesh.
[069]Em seguida, o pó grosso foi finamente pulverizado em um moinho de jato usando gás nitrogênio em alta pressão formando um pó fino com diâmetro mediano de massa da partícula de 5 pm. O pó fino foi compactado em atmosfera de nitrogênio à pressão de cerca de 1 ton/cm2, sendo ao mesmo tempo orientado em um campo magnético de 15 kOe. O compacto verde foi então colocado em forno de sinterização com atmosfera de argônio onde foi sinterizado a 1.060°C por 2 horas, obtendo um bloco magnético sinterizado. O bloco magnético foi usinado em todas as superfícies formando um corpo magnético em bloco com dimensões de 50 mm x 80 mm x 20 mm (direção de anisotropia magnética). Foi então submetido à limpeza sequencial com solução alcalina, água deionizada, ácido nítrico, água deionizada e secagem.
[070]Em seguida, oxido de térbio com tamanho médio de partícula de 0,2 pm foi totalmente misturado com água deionizada na fração de peso de 40% para forma o uma pasta semilíquida que continha partículas de óxido de térbio dispersas. A pasta semilíquida funcionou como banho de eletrodeposição.
21/25 [071]Com a configuração mostrada na Figura 1, o corpo magnético 2 foi imerso na pasta semilíquida 1 até a profundidade de 1 mm na direção da espessura (isto é, direção anisotrópica magnética). Uma chapa de aço inoxidável (SUS304) foi imersa como contraeletrodo 3 em direção oposta e a 20 mm de distância do corpo magnético 2. Uma fonte de alimentação foi conectada para construir um circuito elétrico, o corpo magnético 2 funcionando como catodo e o contraeletrodo 3 como anodo. Uma tensão DC de 10 volts foi aplicada por 10 segundos para efetuar a eletrodeposição. O corpo magnético foi puxado da pasta semilíquida e imediatamente submetido à secagem em ar quente. O corpo magnético 2 foi virado de cabeça para baixo. Como acima, foi imerso na pasta semilíquida 1 até a profundidade de 1 mm e procedeu-se ao mesmo tratamento. As mesmas operações foram repetidas, formando um revestimento fino de óxido de térbio nas superfícies dianteira e traseira e em algumas das quatro superfícies laterais do corpo magnético 2. As porções revestidas com partículas totalizaram cerca de 62% da área da superfície do corpo magnético 2. A densidade da área do óxido de térbio depositado foi de 100 pg/mm2 nas duas superfícies traseira e dianteira do corpo magnético.
[072]O corpo magnético finamente revestido com partículas de óxido de térbio depositadas localmente foi submetido ao tratamento de absorção em atmosfera de argônio a 900°C por 5 horas. Em seguida, foi submetido ao tratamento de envelhecimento a 500°C por uma hora, e resfriado, obtendo-se então um corpo magnético. Recortou-se um pedaço de 17 mm x 17 mm x 2 mm (direção anisotrópica magnética) da área central da superfície dianteira do corpo magnético que foi avaliado segundo suas propriedades magnéticas. Foi confirmado o aumento da força coerciva para 720 kA/m devido ao tratamento de absorção.
Exemplo 2 [073]O procedimento do Exemplo 1 foi repetido, à exceção de que. o corpo magnético 2 foi imerso na pasta semilíquida 1 até a profundidade de 3 mm, formando um
22/25 revestimento fino de óxido de térbio nas superfícies dianteira e traseira e em algumas das quatro superfícies laterais do corpo magnético 2. As porções revestidas com partícula totalizaram cerca de 64% da área da superfície do corpo magnético 2. A densidade da área do óxido de térbio depositado foi de 100 pg/mm2 nas duas superfícies traseira e dianteira do corpo magnético.
[074]O corpo magnético finamente revestido com partículas de óxido de térbio depositadas localmente foi submetido ao tratamento de absorção e ao tratamento de envelhecimento assim como no Exemplo 1. Recortou-se um pedaço de 17 mm x 17 mm x 2 mm (direção anisotrópica magnética) da área central da superfície dianteira do corpo magnético que foi avaliado segundo suas propriedades magnéticas. Foi confirmado o aumento da força coerciva para 720 kA/m devido ao tratamento de absorção.
Exemplo 3 [075]O procedimento do Exemplo 1 foi repetido, à exceção de que o corpo magnético 2 foi imerso na pasta semilíquida 1 até a profundidade de 5 mm, formando um revestimento fino de óxido de térbio nas superfícies dianteira e traseira e em algumas das quatro superfícies laterais do corpo magnético 2. As porções revestidas com partícula totalizaram cerca de 66% da área da superfície do corpo magnético 2. A densidade da área do óxido de térbio depositado foi de 100 pg/mm2 nas duas superfícies traseira e dianteira do corpo magnético.
[076]O corpo magnético finamente revestido com partículas de óxido de térbio depositadas localmente foi submetido ao tratamento de absorção e ao tratamento de envelhecimento assim como no Exemplo 1. Recortou-se um pedaço de 17 mm x 17 mm x 2 mm (direção anisotrópica magnética) da área central da superfície dianteira do corpo magnético que foi avaliado segundo suas propriedades magnéticas. Foi í confirmado o aumento da força coerciva para 720 kA/m devido ao tratamento de absorção.
23/25
a.Exemplo Comparativo 1 [077]A eletrodeposição foi realizada como no Exemplo 1, exceto pelo corpo magnético 2 que, como mostra a Figura 2, foi imerso longitudinalmente e completamente no banho de eletrodeposição ou pasta semilíquida 1 e intercalado entre um par de contraeletrodos 3 à distância de 20 mm. Um revestimento fino de óxido de térbio foi depositado em todas as superfícies do corpo magnético. A densidade da área do óxido de térbio depositado foi de 100 pg/mm2.
[078]O corpo magnético finamente revestido com partículas de óxido de térbio depositadas em todas as superfícies foi submetido ao tratamento de absorção e ao tratamento de envelhecimento assim como no Exemplo 1. Recortou-se um pedaço de 17 mm x 17 mm x 2 mm (direção anisotrópica magnética) da área central da superfície dianteira do corpo magnético que foi avaliado segundo suas propriedades magnéticas. Foi confirmado o aumento da força coerciva para 720 kA/m devido ao tratamento de absorção.
Exemplos 4 a 6 [079]Assim como no Exemplo 1, um corpo magnético em bloco com dimensões de 50 mm x 80 mm x 35 mm (direção anisotrópica magnética) foi preparado. O procedimento do Exemplo 1 foi repetido, formando um revestimento fino de óxido de térbio nas superfícies dianteira e traseira e em algumas das quatro superfícies laterais do corpo magnético 2. Em especial, o corpo magnético foi imerso na pasta semilíquida até a profundidade de 1 mm no Exemplo 4, 3 mm no Exemplo 5, ou 5 mm no Exemplo 6. As porções revestidas com partícula totalizaram cerca de 48% no Exemplo 4, cerca de 49% no Exemplo 5 ou cerca de 51% no Exemplo 6 da área da superfície do corpo magnético. A densidade da área do óxido de térbio depositado foi de 100 pg/mm2 na superfície revestida.
[080]O corpo magnético finamente revestido com partículas de óxido de térbio depositadas localmente foi submetido ao tratamento de absorção e ao tratamento de
24/25 envelhecimento assim como no Exemplo 1. Recortou-se um pedaço de 17 mm x 17 mm x 2 mm (direção anisotrópica magnética) da área central da superfície dianteira do corpo magnético que foi avaliado segundo suas propriedades magnéticas. Foi confirmado o aumento da força coerciva para 720 kA/m devido ao tratamento de absorção.
a.Exemplo Comparativo 2 [081 ]A eletrodeposição foi realizada como nos Exemplos 4 a 6, exceto pelo corpo magnético 2 que, como mostra a Figura 2, foi imerso longitudinalmente e completamente no banho de eletrodeposição ou pasta semilíquida 1 e intercalado entre um par de contraeletrodos 3 à distância de 20 mm. Um revestimento fino de óxido de térbio foi depositado em todas as superfícies do corpo magnético. A densidade da área do óxido de térbio depositado foi de 100 pg/mm2.
[082)0 corpo magnético finamente revestido com partículas de óxido de térbio depositadas em todas as superfícies foi submetido ao tratamento de absorção e ao tratamento de envelhecimento assim como no Exemplo 1. Recortou-se um pedaço de 17 mm x 17 mm x 2 mm (direção anisotrópica magnética) da área central da superfície dianteira do corpo magnético que foi avaliado segundo suas propriedades magnéticas. Foi confirmado o aumento da força coerciva para 720 kA/m devido ao tratamento de absorção.
[083]As condições e os resultados dos Exemplos 1 a 6 e dos Exemplos Comparativos 1 e 2 estão tabulados nas Tabelas 1 e 2. O consumo do pó, que consiste na quantidade do pó depositado, é computado pelo ganho de peso de um corpo magnético antes da eletrodeposição.
Tabela 1 [084]Corpo magnético de dimensões; 50 mm de largura x 880 mm de comprimento x 20 mm de espessura__
Profundidade de imersão Densidade da área (pg/mm2) Consumo de Pó (g/corpo) Consumo de pó* relativo Aumento da força coerciva (kA/m)
Exemplo Comparativo 1 Total (eletrodeposição 100 1,320 100 720
25/25
em todas as superfícies)
Exemplo 1 1 mm 100 0,852 64,5 720
Exemplo 2 3 mm 100 0,956 72,4 720
Exemplo 3 5 mm 100 1,060 80,3 720
[085]*Consumo de pó relativo é o consumo de pó no Exemplo relativo ao consumo de pó no Exemplo Comparativo 1 que equivale a 100.
Tabela 2 [086]Corpo magnético de dimensões: 50 mm de largura x 880 mm de comprimento x 20 mm de espessura
Profundidade de imersão Densidade da área (pg/mm2) Consumo de Pó (g/corpo) Consumo de pó* relativo Aumento da força coerciva (kA/m)
Exemplo Comparativo 2 Total (eletrodeposição em todas as superfícies) 100 1,710 100 720
Exemplo 4 1 mm 100 0,852 49,82 720
Exemplo 5 3 mm 100 0,956 55,91 720
Exemplo 6 5 mm 100 1,060 61,99 720
*Consumo de pó relativo é o consumo de pó no Exemplo relativo ao consumo de pó no Exemplo Comparativo 2 que equivale a 100.
[087]Como é possível evidenciar a partir das Tabelas 1 e 2, os Exemplos em que uma porção de um corpo magnético é imersa em um banho de eletrodeposição até a profundidade de 1 a 5 mm, e as partículas de óxido de térbio são eletrodepositadas localmente no corpo magnético alcançam economia significativa em termos da quantidade das partículas de óxido de térbio consumidas em relação aos Exemplos Comparativos, onde o corpo magnético é totalmente imerso e as partículas são depositadas nas superfícies completas. Uma maior economia do consumo de pó é disponibilizada à medida que o bloco magnético aumenta de espessura.
[088]O Pedido de Patente do Japão N° 2014-029667 é incorporado ao presente documento por meio desta citação.
[089]Embora algumas modalidades preferenciais tenham sido descritas, diversas modificações e alterações podem ser realizadas à luz dos ensinamentos acima. Portanto, fica compreendido que a invenção pode ser praticada de outros modos além dos especificamente descritos, sem desviar do escopo das reivindicações em anexo.
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Claims (11)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método para preparação de um ímã permanente de terras raras CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de:
    imergir uma porção de um corpo magnético sinterizado que tem uma composição à base de R1-Fe-B, em que R1 é pelo menos um elemento selecionado dentre os elementos das terras raras que incluem Y e Sc, em um banho de eletrodeposição de um pó disperso em um solvente, o dito pó compreendendo pelo menos um membro selecionado dentre o grupo formado por um óxido de R2, um fluoreto de R3, um oxifluoreto de R4, um hidreto de R5, uma liga de terras raras de R6, em que R2, R3, R4, R5 e R6 são individualmente pelo menos um elemento selecionado dentre elementos de terras raras que incluem Y e Sc, efetuar a eletrodeposição para permitir que o pó seja depositado na região previamente selecionada da superfície do corpo magnético, e tratar termicamente o corpo magnético com o pó depositado na região previamente selecionada de sua superfície em temperatura igual ou abaixo da temperatura de sinterização do corpo magnético sob vácuo ou um gás inerte.
  2. 2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de eletrodeposição é conduzida diversas vezes, enquanto a porção do corpo magnético sinterizado a ser imerso é alterada a cada vez, assim o pó é eletrodepositado em diversas regiões do corpo magnético sinterizado.
  3. 3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o banho de eletrodeposição contém um tensoativo como dispersante.
  4. 4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o pó possui tamanho médio de partícula de até 100 pm.
  5. 5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o pó é depositado na superfície do corpo mag2/2 nético em uma densidade de área de pelo menos 10 pm/mm2.
  6. 6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um dentre R2, R3, R4, R5 e R6 contém Dy e/ou Tb em uma concentração total de pelo menos 10 %atom.
  7. 7. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um dentre R2, R3, R4, R5 e R6 contém Dy e/ou Tb em uma concentração total de pelo menos 10 %atom e a concentração total de Nd e Pr em R2, R3, R4, R5 e R6 é menor que a concentração total de Nd e Pr em R1.
  8. 8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende o tratamento de envelhecimento em uma temperatura inferior após o tratamento térmico.
  9. 9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a limpeza do corpo magnético sinterizado com pelo menos um álcali, ácido ou solvente orgânico, antes da etapa de imersão.
  10. 10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende submeter o corpo magnético sinterizado ao jateamento com granalha para remover uma camada de sua superfície, antes da etapa de imersão.
  11. 11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende um tratamento final após o tratamento térmico, o dito tratamento final consistindo na limpeza com pelo menos um dentre um álcali, ácido ou solvente orgânico, trituração, chapeamento ou revestimento.
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