DE102012206464A1

DE102012206464A1 - Magnet und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102012206464A1
Application number: DE201210206464
Authority: DE
Inventors: Lothar Zapf; Susanne Meyer; Werner Schröder
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2013-10-24

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Magneten, insbesondere zur Anwendung in einem Ultrahochvakuum, mit einem Magnetkörper (1). Dabei ist vorgesehen, dass auf die Oberfläche des Magnetkörpers eine Chromnitrid-Schicht (2) als Zwischenschicht und auf die Chromnitrid-Schicht (2) eine Titannitrid-Schicht (3) als Deckschicht aufgebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Magneten, insbesondere einen Dauermagneten und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Magneten.
Magnete, insbesondere Seltenerd-Dauermagnete auf Basis von Neodym-Eisen-Bor (Nd-Fe-B-Dauermagnete) oder Samarium-Kobalt (Sm-Co-Dauermagnete), werden unter anderem für Anwendungen im Ultrahochvakuum benötigt, etwa für spezielle Strahlführungssysteme wie z. B. Undulatoren, die im Ultrahochvakuum betrieben werden. Bisher wurden für Ultrahochvakuumanwendungen überwiegend Magnete mit galvanischer Nickel-Beschichtung eingesetzt. Als äußerst wirksam hat sich jedoch die Beschichtung der Magnete mit dünnen Titannitrid-Schichten erwiesen. Deren Schichtstärke beträgt typischerweise 1 bis 6 μm.
In der europäischen Patentschrift EP 0 811 994 B1 ist die Problematik bei Magnetwendungen im Ultrahochvakuum erläutert und die Tauglichkeit von Titannitrid-Schichten für Ultrahochvakuumanwendungen beschrieben. Titannitrid ist eine Beschichtung, die in PVD-Prozessen (PVD = physical vapour deposition, deutsch: physikalische Gasphasenabscheidung) abgeschieden wird. Dazu zählen auch gängige Sputterverfahren. Besonders wirksam ist jedoch das sogenannte dc-Arc-Verfahren (dc-Arc = Gleichstrom-Lichtbogenabscheidung), da hierbei besonders hohe Abscheideraten bei gleichzeitig sehr guter Schichthaftanbindung erzielt werden und dadurch eine rationelle Beschichtung der Magnete möglich wird. Als Kathodenmaterial wird hierbei Reintitan verwendet, das mit Hilfe eines Lichtbogens verdampft, zusätzlich im Argonplasma ionisiert und durch Anlegen einer Bias-Spannung auf dem Substrat abgeschieden wird.
Durch Zugabe von Stickstoff entsteht dann während der Abscheidung in einer chemischen Reaktion eine Titannitridschicht (TiN) auf dem Substrat.
In der europäischen Patentschrift EP 0 923 087 B1 wird darauf hingewiesen, dass die sichere Schichthaftung der Titannitrid-Schichten auf dem Magnetwerkstoff Probleme bereitet. Zur Lösung dieses Problems wird in dieser Patentschrift vorgeschlagen, komplexe Schichtsysteme aufzubauen. Zunächst wird Titan abgeschieden, dann Aluminium-, später Aluminiumnitrid- bzw. Titanaluminiumnitrid-Zwischenschichten und schließlich Titannitrid. Solch komplexe Schichtsysteme sind aus fertigungstechnischer Sicht sehr kritisch im Hinblick auf die Haftanbindung der verschiedenen Schichten untereinander und damit auf die Fertigungssicherheit zu beurteilen. Außerdem sind solch komplexe Prozesse aufwendig und teuer.
Ein weiterer wesentlicher Punkt, insbesondere im Zusammenhang mit der Beschichtung von Nd-Fe-B-Magneten, betrifft die Korrosionsanfälligkeit dieses Werkstoffes. Die PVD-Beschichtung mit Titannitrid oder Mehrfachschichten mit dem Ziel, eine Titannitridoberfläche als oberste Schicht abzuscheiden, erfolgt lokal getrennt von der Reinigung der Magnete nach der mechanischen Bearbeitung (Schleifen). Üblicherweise werden Nd-Fe-B-Magnete zunächst in wässrig alkalischen Behandlungslösungen entfettet, anschließend erfolgt ein Beizvorgang in Säure und abschließend die Abscheidung einer Passivierungsschicht auf Basis von Chromat oder Phosphat. Diese Oberflächenpassivierung ermöglicht es erst, die Magnete nach der wässrigen Behandlung zu trocknen, ohne dass sie bereits während der Trocknung aus dem wassernassen Zustand zu rosten beginnen. Die Phosphat- oder Chromatschichten stellen auch einen temporären Korrosionsschutz gegenüber kurzzeitiger Betauung dar. So geschützte Magnete zeigen eine deutlich geringere Rostneigung als unbehandelte Magnete. Nachteilig ist im Zusammenhang mit der Beschichtung mit Titannitrid, dass Titannitrid-Schichten auf den Phosphat- bzw. Chromatschichten nicht ausreichend haften, so dass es zum Abblättern der Titannitrid-Schichten kommt, wenn man direkt auf die Phosphatschichten abscheidet. Somit wird vor der eigentlichen Sputterbehandlung eine zweite Vorbehandlung notwendig. Dies kann z. B. durch eine Strahlbehandlung (Strahlen mit Edelkorund) oder auch durch Abbeizen der Passivierungsschichten mit nachfolgender Spülung in leicht flüchtigen Lösemitteln und anschließender Trocknung erfolgen. Wasser muss hierbei absolut vermieden werden, da die Teile sonst rosten. Dazu reicht bereits leicht erhöhte Luftfeuchtigkeit (> 60 %) aus. Das bedeutet, dass die Vorbehandlung im klimatisierten Raum erfolgen muss und die Teile sofort danach in die Beschichtungskammer transferiert und der Vakuumprozess sofort gestartet werden müssen, damit eine fertigungssichere Beschichtung möglich wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Magnet mit einer Titannitrid-Schicht angegeben werden, die mit vergleichsweise geringem technischem Aufwand haftfest auf den Magnetkörper aufgebracht ist. Ferner soll ein Verfahren angegeben werden, das zur Herstellung eines solchen Magneten geeignet ist und insbesondere eine haftfeste Anbindung einer Titannitrid-Schicht ermöglicht. Dabei soll der Aufwand für eine Vorbehandlung des Magnetkörpers möglichst gering sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Magnet vorgesehen, der insbesondere zur Anwendung in einem Ultrahochvakuum geeignet ist, wobei der Magnet einen Magnetkörper aufweist und auf die Oberfläche des Magnetkörpers eine Chromnitrid-Schicht als Zwischenschicht und auf die Chromnitrid-Schicht eine Titannitrid-Schicht als Deckschicht aufgebracht ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine hervorragende Haftfestigkeit der Titannitrid-Schicht erreicht wird, wenn auf den Magnetkörper zuvor eine Chromnitrid-Schicht aufgebracht worden ist. Es hat sich herausgestellt, dass eine dünne Chromnitrid-Schicht eine haftfeste Verbindung mit einer passivierten, insbesondere einer phosphat- oder chromatpassivierten Magnetoberfläche eingeht. Im Vergleich zu den Mehrschichtsystemen des Standes der Technik ist die Beschichtung des Magnetkörpers mit einer Chromnitrid-Schicht als Zwischenschicht und einer Titannitrid-Schicht als Deckschicht deutlich weniger komplex und daher technisch und wirtschaftlich leichter herzustellen. Damit verbilligt sich der Magnet insgesamt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die erfindungsgemäße Beschichtung aus Chromnitrid und Titannitrid nicht den relativ starken Kantenaufbau der Nickelbeschichtung aufweist. Die erfindungsgemäße Beschichtung aus Chromnitrid und Titannitrid ist daher besser als die Nickelbeschichtung geeignet, die sehr engen Toleranzanforderungen bei Undulatoranwendungen zu erfüllen, obwohl die Beschichtung aus Chromnitrid und Titannitrid einerseits und die Nickelbeschichtung anderseits ähnliche Abpumpraten aufweisen.
Der Magnetkörper ist beispielsweise aus einer Zusammensetzung hergestellt, die einen Anteil eines Seltenerdmetalles enthält. Insbesondere kann der Magnetkörper ein Magnetkörper auf Basis einer R-Fe-B-Legierung, wobei R ein Seltenerdmetall ist, oder auf Basis einer Sm-Co-Legierung sein. Beispielsweise können die erfindungsgemäß vorgesehenen Schichten auf einen wie in EP 0 923 087 B1 beschriebenen Magnetkörper aufgebracht werden.
Im Falle einer R-Fe-B-Legierung ist das Seltenerdmetall R beispielsweise ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Nd, Pr, Dy, Ho, Tb und Gemischen davon besteht. R kann jedoch auch eine Zusammensetzung sein, die zusätzlich zu diesem Element oder Gemisch aus diesen Elementen mindestens ein Element, das aus La, Ce, Sm, Gd, Er, Eu, Tm, Yb, Lu und Y ausgewählt ist, enthält. Vorzugsweise ist R Neodym (Nd). Es ist nicht zwingend erforderlich, dass R als reines Seltenerdmetall vorliegt. Vielmehr kann es Verunreinigungen in einer industrieüblichen Menge enthalten.
Neben Fe kann die R-Fe-B-Legierung ein oder weitere Übergangsmetalle enthalten, wobei der Anteil an Fe unter den vorhandenen Übergangsmetallen dann am höchsten ist.
Die Anteile der Komponenten der R-Fe-B-Legierung liegen beispielsweise in den folgenden Bereichen mit der Maßgabe, dass die Summe der Anteile aller Komponenten 100 Atom-% ergibt:

R: 10 bis 30 Atom-%,
Fe: 65 bis 85 Atom-%,
B: 2 bis 26 Atom-%.

Die R-Fe-B-Legierung kann Verunreinigungen in industrieüblicher Menge enthalten.
Ist R Neodym, so weist die R-Fe-B-Legierung beispielsweise die Summenformel Nd₂Fe₁₄B auf.
Eine beispielhafte Legierung weist als Hauptbestandteile Sm und Co auf. Die Legierung kann neben dem Seltenerdmetall ein oder mehrere weitere Seltenerdmetalle enthalten, wobei der Anteil an Sm unter den vorhandenen Seltenerdmetallen dann am höchsten ist. Ferner kann die Legierung neben Co ein oder mehrere weitere Übergangsmetalle enthalten, wobei der Anteil an Co unter den vorhandenen Übergangsmetallen dann am höchsten ist. Beispielsweise hat die Sm-Co-Legierung eine Summenformel SmCo₅ oder Sm₂Co₁₇.
Die Chromnitrid-Schicht besteht beispielsweise aus Chrom(III)nitrid (CrN). Die Chromnitrid-Schicht weist bevorzugt eine Schichtstärke in einem Bereich von 0,1 bis 2 μm auf. Bei geringeren Schichtstärken wird eine gleichmäßige und vollständige Beschichtung der Oberfläche des Magnetkörpers nicht mit hinreichender Sicherheit erreicht. Höhere Schichtdicken sind für eine haftfeste Anbindung der Deckschicht nicht erforderlich. Die Chromnitrid-Schicht sollte die Oberfläche des Magnetkörpers vollständig bedecken.
Die Titannitrid-Schicht hat beispielsweise eine Schichtstärke in einem Bereich von 1 bis 6 μm. Bei geringeren Schichtstärken kann gegebenenfalls kein hinreichender Korrosionsschutz und keine hinreichende Beständigkeit der Titannitrid-Schicht erreicht werden. Höhere Schichtstärken sind nicht erforderlich, um einen ausreichenden Korrosionsschutz und eine ausreichende Beständigkeit der Titannitrid-Schicht zu erreichen. Die Titannitrid-Schicht sollte die Oberfläche der Chromnitrid-Schicht, die der Oberfläche des Magnetkörpers abgewandt ist, vollständig bedecken.
Der erfindungsgemäße Magnet ist beispielsweise ein Dauermagnet, wie etwa ein Seltenerd-Dauermagnet (im Folgenden auch als SE-Dauermagnet bezeichnet). Beispiele für Seltenerd-Dauermagnete sind Dauermagnete auf Basis von Neodym-Eisen-Bor (Nd-Fe-B-Dauermagnete) oder Samarium-Kobalt (Sm-Co-Dauermagnete). Der Dauermagnet hat beispielsweise folgende Eigenschaften:

– Eigenkoerzitivkraft jH_C: 80 kA/m oder größer;
– Remanenzflussdichte B_R: 0,4 T oder größer;
– Maximales Energieprodukt (BH)_max: 80 kJ/m³ oder größer (Maximalwert: 200 kJ/m³ oder höher).

Der erfindungsgemäße Magnet ist insbesondere zur Verwendung im Ultrahochvakuum geeignet. Unter Ultrahochvakuum werden Drücke von 1 × 10^–9 Pa oder weniger verstanden.
Nach Maßgabe der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Magneten vorgesehen, das die folgenden Schritte umfasst:

(i) Bereitstellen eines Magnetkörpers;
(ii) Beschichten der Oberfläche des Magnetkörpers mit einer Chromnitrid-Schicht als Zwischenschicht und
(iii) Beschichten der Chromnitrid-Schicht mit einer Titannitrid-Schicht als Deckschicht.

Das Verfahren ist insbesondere zur Herstellung des erfindungsgemäßen Magneten geeignet.
Die Oberfläche des in Schritt (i) bereitgestellten Magnetkörpers wird beispielsweise einer Schleifbehandlung und anschließend einer oder mehreren Spülungen unterzogen, bevor die Schritte (ii) und (iii) ausgeführt werden.
Zweckmäßigerweise wird die Oberfläche des Magnetkörpers vor der Ausführung von Schritt (ii) einer Passivierungsbehandlung als Vorbehandlung unterzogen. Bei der Passivierungsbehandlung kann es sich beispielsweise um eine Phosphatierung oder Chromatierung handeln. Vor der Passivierungsbehandlung sollte die Oberfläche des Magnetkörpers einer Reinigung unterzogen werden. Die Reinigung kann eine Ultraschallbehandlung in einem Reinigungsmedium, beispielsweise einem wässerig-alkalischen Reinigungsmedium und/oder eine Beizbehandlung, beispielsweise mit verdünnter Salpetersäure umfassen. Zwischen den Reinigungsschritten können jeweils eine oder mehrere Spülungen vorgesehen sein. Beispielsweise kann nach der Ultraschallbehandlung eine Spülung mit Stadtwasser vorgesehen sein, während nach der Beizbehandlung eine Spülung mit voll entsalztem Wasser (VE-Wasser) vorgesehen sein kann. Im Anschluss an die Passivierung können ebenfalls eine oder mehrere Spülungen vorgesehen sein, beispielsweise zunächst eine Spülung mit Stadtwasser und dann eine Spülung mit VE-Wasser. Schließlich wird die so passivierte Oberfläche getrocknet, beispielsweise unter Warmluft.
Ist eine Schleifbehandlung vorgesehen, so sollte sie vor der Passivierung erfolgen. Die Reihenfolge der Schritte ist dann im Anschluss an Schritt (i) und vor Schritt (ii) folgende:

– Spannbehandlung;
– eine oder mehrere Spülungen;
– Beizbehandlung;
– eine oder mehrere Spülungen;
– Phosphatierung oder Chromatierung;
– eine oder mehrere Spülungen;
– Trocknung.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorbehandlung der – falls vorgesehen einer Schleifbehandlung unterzogenen – Magnetkörper folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge:

– Ultraschall-Reinigung in einem wässrig-alkalischen Reinigungsmedium;
– Spülen mit Stadtwasser;
– Beizbehandlung in verdünnter Salpetersäure;
– Spülen in Stadtwasser;
– Spülen in VE-Wasser;
– Phosphatierung oder Chromatierung;
– Spülen in Stadtwasser;
– Spülen in VE-Wasser;
– Warmlufttrocknung.

Nach der Passivierung ist der Magnetkörper unter normalen mitteleuropäischen Klimabedingungen mindestens 1 Jahr lagerfähig, ohne dass Korrosion eintritt. Die in den Schritten (ii) und (iii) vorgesehenen Beschichtungen müssen deshalb nicht zeitnah zur Vorbehandlung nach dem Schleifen erfolgen, sondern können nach Tagen, Wochen oder Monaten erfolgen. Eine weitere Vorbehandlung vor dem Arc-Prozess (Arc = Lichtbogen) ist nicht notwendig. Die Magnete werden im phosphatierten oder chromatierten Zustand direkt auf dem Beschichtungsgestell fixiert und in die PVD-Kammer transferiert. Abgesehen von der Vorbehandlung mittels Passivierung ist keine weitere, zweite Vorbehandlung erforderlich, um die Chromnitrid-Schicht und auf diese die Titannitrid-Schicht aufzutragen.
Unter Stadtwasser wird Trinkwasser verstanden, wie es von Stadtwerken üblicherweise zur Verfügung gestellt wird. Stadtwasser enthält im Gegensatz zu VE-Wasser gelöste anorganische Salze.
Die Abscheidung der Chromnitrid-Schicht und darauf der Titannitrid-Schicht kann mittels Standardverfahren erfolgen. Beispielsweise wird die Chromnitrid-Schicht in Schritt (ii) mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD; engl. physical vapour deposition) auf der Oberfläche des Magnetkörpers abgeschieden. Die Titannitrid-Schicht in Schritt (iii) wird beispielsweise mittels physikalischer Gasphasenabscheidung auf der Chromnitrid-Schicht abgeschieden. Beispielsweise werden die Chromnitrid-Schicht und anschließend die Titannitrid-Schicht in einem PVD-Prozess abgeschieden, d.h. die Titannitrid-Schicht wird unmittelbar nach dem Abscheiden der Chromnitrid-Schicht auf diese aufgetragen.
Der PVD-Prozess umfasst zweckmäßigerweise folgende Schritte, nachdem die Magnetkörper in eine PVD-Kammer eingebracht worden sind:

a) Evakuieren der Kammer;
b) Einlassen von Argon;
c) Zünden des Argonplasmas;
d) Plasmareinigung im Argonplasma;
e) Start der Lichtbogenbeschichtung in einem Stickstoffplasma;
f) Arc-Beschichtung mit Chromnitrid (Arc = Lichtbogen);
g) Arc-Beschichtung mit Titannitrid;
h) Abkühlen der beschichteten Magnetkörper und Öffnen der Kammer;
i) Wenden der beschichteten Magnetkörper auf dem Gestell, um Kontaktpunkte zu vermeiden;
j) Erneutes Starten des Prozess und Durchführen der Schritte a) bis h);
k) Entnehmen der beschichteten Magnetkörper vom Beschichtungsgestell.

Die beschichteten Magnetkörper sind die erfindungsgemäßen Magnete. Schritt j) wird nur einmal ausgeführt. Nach dem erneuten Starten des Prozesses folgt auf Schritt h) Schritt k).
Beim Evakuieren der Kammer in Schritt (a) wird beispielsweise ein Druck im Bereich von 1·10^–4 bis 8·10^–4 mbar eingestellt. Beim Einlassen von Argon in Schritt (b) wird beispielsweise ein Druck von 5·10^–4 bis 5·10^–3 mbar eingestellt. Die Temperatur bei der Lichtbogenbeschichtung in Schritt (e) liegt beispielsweise in einem Bereich von 300 bis 500 °C.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die die Erfindung nicht einschränken sollen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
1 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Magneten; und
2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Magneten.
1 zeigt einen Ausschnitt der Oberfläche eines erfindungsgemäßen Magneten. Dabei ist auf der Oberfläche eines Magnetkörpers 1 eine Chromnitrid-Schicht 2 und auf diese eine Titannitrid-Schicht 3 aufgebracht.
Bei dem in 2 gezeigten Verfahren wird der Magnetkörper 1 zunächst bereitgestellt, wobei dessen Oberfläche einer Schleifbehandlung, einer Passivierung und mehreren Spülungen unterzogen worden ist (2a). Auf die passivierte und gereinigte Oberfläche des Magnetkörpers 1 wird dann eine Chromnitrid-Schicht 2 aufgebracht, auf die dann eine Titannitrid-Schicht 3 aufgebracht wird. Die Titannitrid-Schicht 3 bildet eine Deckschicht, während die Chromnitrid-Schicht 2 eine Zwischenschicht zwischen der Oberfläche des Magnetkörpers 1 und der Titannitrid-Schicht 3 ist.
Beispiel
Es wurden Ausführungsformen erfindungsgemäßer Magnete hergestellt, die dann Desorptionsmessungen im Hochvakuum unterzogen worden sind.
Bereitgestellte Magnetkörper
Als Magnetkörper wurden Sm-Co-Dauermagnete und Nd-Fe-B-Dauermagnete als Proben verwendet. Die Magnetkörper wiesen Oberflächen von 200 bis 500 cm² auf.
Vorbehandlung der Magnetkörper
Die Magnetkörper wurden zunächst einer Schleifbehandlung unterzogen. Anschließend wurden die geschliffenen Magnetkörper einer Vorbehandlung unterzogen, die die folgenden Schritte umfasst:

– Ultraschall-Reinigung mit einem wässrig-alkalischen Reinigungsmedium;
– Spülen mit Stadtwasser;
– Beizbehandlung in verdünnter Salpetersäure;
– Spülen in Stadtwasser;
– Spülen in VE-Wasser;
– Phosphatierung;
– Spülen in Stadtwasser;
– Spülen in VE-Wasser;
– Warmlufttrocknung.

Eine weitere Vorbehandlung wurde nicht durchgeführt.
Aufbringen der Beschichtungen
Die so erhaltenen Magnetkörper mit phosphatierter Oberfläche wurden direkt auf dem Beschichtungsgestell fixiert und in die PVD-Kammer transferiert. Der PVD-Prozess unterteilt sich in folgende Schritte:

a) Evakuieren der Kammer unter Einstellung eines Druckes im Bereich von 1·10^–4 bis 8·10^–4 mbar;
b) Einlassen von Argon unter Einstellung eines Druckes von 5·10^–4 bis 5·10^–3 mbar;
c) Zünden des Argonplasmas;
d) Plasmareinigung im Argonplasma;
e) Start der Lichtbogenbeschichtung in einem Stickstoffplasma bei einer Temperatur im Bereich von 300 bis 500 °C;
f) Arc-Beschichtung mit Chromnitrid unter Einstellung einer Schichtstärke von 0,1 bis 2 μm;
g) Arc-Beschichtung mit Titannitrid unter Einstellung einer Schichtstärke von 1 bis 6 μm;
h) Abkühlen der beschichteten Magnetkörper und Öffnen der Kammer;
i) Wenden der beschichteten Magnetkörper auf dem Gestell, um Kontaktpunkte zu vermeiden;
j) Prozess erneut starten und die Schritte a)–h) durchführen;
k) Beschichtete Magnetkörper vom Beschichtungsgestell entnehmen.

Die beschichteten Magnetkörper sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Magnete. Schritt j) wurde nur einmal ausgeführt. Nach dem erneuten Starten des Prozesses folgte auf Schritt h) Schritt k).
Desorptionsmessungen
Es wurden Desorptionsmessungen für SE-Dauermagnete im Ultrahochvakuum durchgeführt. Zu Vergleichszwecken wurden als Proben unbeschichtete SE-Dauermagnete, SE-Dauermagnete mit bekannten Standardoberflächen und erfindungsgemäße Magnete eingesetzt.

Die Proben wurden zunächst in eine Messkammer eingebracht. Anschließend wurden die Proben bei 130 °C ausgeheizt. Im Anschluss daran wurde die Messkammer zunächst mit einer Turbomolekularpumpe und dann mit einer Ionenzerstäuberpumpe abgepumpt. Nach 10 Stunden Abpumpzeit wurden die Desorptionsraten gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 1, unten, dargestellt. Tabelle 1: Desorptionsraten von erfindungsgemäßen Proben und Vergleichsproben

Probe				Desorptionsrate nach 10 h [mbar/s cm²]
Beispiel Nr.	Material des Grundköpers	Beschichtung	Schichtstärke [μm]	Desorptionsrate nach 10 h [mbar/s cm²]
Leermessung der Apparatur				1,0 × 10^–10
VB1	SmCo 2/17	unbeschichtet		2,0 × 10^–8
VB2	SmCo 2/17	galvanisch Nickel	5–7	2,4 × 10^–9
VB3	NdFeB	IVD-Aluminium	10–12	4,5 × 10^–8
VB4	NdFeB	Epoxylack	10–12	3,0 × 10^–8
VB5	NdFeB	galvanisch Nickel	10–12	1,4 × 10^–9
1	NdFeB	Titannitrid	3–5	1,2 × 10^–9

VB = Vergleichsbespiel; SmCo 2/17 = Sm₂Co₁₇

Die Ergebnisse der Desorptionsmessungen zeigen, dass die erfindungsgemäßen Magnete mit Titannitrid (Beispiel Nr. 1) die geringsten Desorptionsraten aufweisen und sich somit am besten für die Ultrahochvakuumanwendung eignen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0811994 B1 [0003]
EP 0923087 B1 [0005, 0012]

Claims

Magnet mit einem Magnetkörper (1), wobei auf die Oberfläche des Magnetkörpers eine Chromnitrid-Schicht (2) als Zwischenschicht und auf die Chromnitrid-Schicht (2) eine Titannitrid-Schicht (3) als Deckschicht aufgebracht ist.
Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkörper ein Seltenerd-Dauermagnet auf Basis einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung oder einer Samarium-Kobalt-Legierung ist.
Magnet nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromnitrid-Schicht eine Schichtstärke in einem Bereich von 0,1 bis 2 μm aufweist.
Magnet nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Titannitrid-Schicht eine Schichtstärke in einem Bereich von 1 bis 6 μm aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Magneten, umfassend die Schritte (i) Bereitstellen eines Magnetkörpers (1); (ii) Beschichten der Oberfläche des Magnetkörpers (1) mit einer Chromnitrid-Schicht (2) als Zwischenschicht und (iii) Beschichten der Chromnitrid-Schicht (2) mit einer Titannitrid-Schicht (3) als Deckschicht.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Magnetkörpers (1) vor der Ausführung von Schritt (ii) einer Passivierungsbehandlung unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungsbehandlung eine Phosphatierung oder Chromatierung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromnitrid-Schicht (2) in Schritt (ii) mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) auf der Oberfläche des Magnetkörpers abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Titannitrid-Schicht (3) in Schritt (iii) mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) auf der Chromnitrid-Schicht abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Magnetkörper ein Seltenerd-Dauermagnet auf Basis einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung oder einer Samarium-Kobalt-Legierung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromnitrid-Schicht (2) eine Schichtstärke in einem Bereich von 0,1 bis 2 μm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Titannitrid-Schicht (3) eine Schichtstärke in einem Bereich von 1 bis 6 μm aufweist.