DE4242799C2

DE4242799C2 - Dauermagnet

Info

Publication number: DE4242799C2
Application number: DE4242799A
Authority: DE
Inventors: Hideki Kawai; Katsuhiko Kojo; Kiyoshi Eguchi; Yoshiko Ogawa
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1991-12-17
Filing date: 1992-12-17
Publication date: 2000-01-27
Anticipated expiration: 2012-12-18
Also published as: DE4242799A1; JPH05166618A; US5360674A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dauermagnet gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Magnet ist aus dem Artikel "Unprovement of the corrosian resistana ...", IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 25, No. 5, Sept. 1989 bekannt.

Der Dauermagnet des R-T-B-Systems, der hauptsächlich Fe enthält, besitzt hohe Leistungsfähigkeit, so daß die Nachfrage für diesen Magnet auf dem Markt Jahr für Jahr anstieg. Dieser Magnet weist jedoch das ihm eigene Problem auf, daß seine Korrosionsbeständigkeit schlechter ist als die eines Dauermagneten des Sm-Co-Systems oder eines Ferritmagneten.

Die herkömmliche Maßnahme gegen das oben genannte Problem ist es, eine Schutzschicht durch Verkleidung mit Harz, z. B. Epoxyharz nach US-Z. J. Appl. Phys. 69 (8), 15.4.1991, S. 5521-5523, durch Besprühen oder Elektroabscheidung, oder durch Dampfbeschichten wie Dampfabscheiden oder Ionenzerstäubung vorzusehen. Vor allem wird Beschichtung mit Ni aufgrund seiner hervor ragenden Korrosionsbeständigkeit breit angewandt (japa nische offengelegte Patentanmeldung Nr. 54406).

US-Z. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 25, No. 5, Sept. 1989, S. 3776-3778 beschreibt einen gesinterten Nd-Fe-B-Dauermagnet mit einer Galvanisierschutzschicht aus Nickel mit einer Durchschnittsdicke von 10-15 µm, womit eine Druckkochtestbeständigkeit von 100 h und eine Salzsprühtestbeständigkeit von 24-48 h erzielt wurden.

Es ist jedoch schwierig, die Ni-Beschichtung an der Korn grenze wachsen zu lassen (Nd-reiche Phase), weil Nd sehr leicht oxidiert wird und im Galvanisierungsbad schnell aufgelöst wird.

Darüber hinaus erscheint auf der Oberfläche der Ni-Be schichtung eine Zellenstruktur, weil in der Oberfläche des Dauermagneten des R-T-B-Systems feine Unregelmäßigkei ten vorliegen, und die Ni-Beschichtung bildet sich nicht gleichmäßig aus. Die Doppel- und Tripelpunkte in den Gren zen der Zellstruktur in der Oberfläche dieser Ni-Beschich tung werden oft Ausgangspunkte der Korrosion.

Die Zellengrenzen der Oberfläche der Ni-Beschichtung sind wie ein Tal oder Ausbuchtungen ausgeformt, so daß Schmutz an diesen anhaften kann, nachdem die Schicht gebildet ist. Schmutz ist einer der Faktoren, die zum Auftreten von Korrosion führen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dauermagnet des R-T-B-Systems zur Verfügung zu stellen, der bessere Korrosionsbeständigkeit besitzt, als sie nach der genannten US-Z: (IEEE Transactions''') erzielt wurde.

Es wurde nun gefunden, daß dieses Ziel der Erfindung durch einen Dauermagnet erreicht wird, wie er im Patentanspruch 1 beansprucht wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist im Patentanspruch 2 an gegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine REM (Raster-Elektronen-Mikroskop) Photo graphie (1000-fache Vergrößerung), die die Metall- Mikrostruktur der Oberfläche der Ni-Schutzschicht von Beispiel 1 zeigt.

Fig. 2 ist eine REM-Photographie (1000-fache Vergröße rung), die die Metall-Mikrostruktur der Oberfläche der Ni-Schutzschicht von Beispiel 1 zeigt.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Zwischenzellabstand und der Anzahl Stunden vor dem Rosten im Salzsprühtest in Beispiel 1 zeigt.

Genaue Beschreibung der Erfindung

Der erfindungsgemäße Dauermagnet geht aus von einer Le gierung des R-T-B-Systems, die hauptsächlich ein Übergangsmetall T, dessen Hauptbestand teil Fe ist, eine Seltene Erde R und Bor B enthält, und ist mit einer galvanisch abgeschiedenen Schutzschicht aus Ni überzogen, wobei die Schutz schicht 30 µm oder weniger beträgt; der Zwischen zellabstand in der Oberfläche der Schutzschicht beträgt 32 µm oder mehr.

Der oben erwähnte Zwischenzellabstand wird als Mittelwert der Abstände zwischen den Spitzen der Vorsprünge in der beispielsweise in Fig. 1 gezeigten Zellstruktur erhalten, die eine REM-Photographie bei 1000-facher Vergrößerung ist, die die Oberfläche der Ni-Schutzschicht eines Dauermagneten zeigt.

Als Ergebnisse verschiedener Analysen der Korrosion der Ni-Beschichtung des Dauermagneten wird gefunden, daß die Zellgrenzen der Ni-Beschichtung, die Korrosionen un terliegen können, an den Tripelpunkten oder ähnlichem der Korngrenzen auftreten und daß sich die Korrosion in senkrechter Richtung in Bezug auf die Oberfläche der Ni- Beschichtung entlang den Zellgrenzen ausbreitet. Genauer wird, wenn die Korrosion der Oberfläche der Ni-Beschich tung in vertikaler Richtung (in Richtung der Dicke) ent lang den Zellgrenzen fortschreitet und die Oberfläche des Dauermagneten erreicht, die leicht oxidierbare Nd-rei che Phase an den Korngrenzen schnell korrodiert, und die Korrosion des Dauermagneten schreitet aufgrund des Verschwindens der Korngrenzen fort.

In der vorliegenden Erfindung wird, wenn der Zwischenzell abstand in der Oberfläche der Schutzschicht 32 µm oder mehr beträgt, das Auftreten der Zellgrenzen in senkrechter Richtung in Bezug auf die Oberfläche der Ni-Beschichtung schwer erkennbar. Auf der anderen Seite nehmen Ausgangs punkte der Korrosion wie Doppel- oder Tripelpunkte der Zellstruktur zu, wenn der Zwischenzellenabstand weniger als 32 µm beträgt, wodurch die Korrosionsbeständigkeit vermindert wird.

In der vorliegenden Erfindung kann der Zwischenzellenab stand der Oberfläche der Schutzschicht durch Variieren der Stromdichte, der Temperatur des Galvanisierungsbades, des pH-Wertes des Bades und der Art und Menge an Additiven eingestellt werden.

Die chemische Zusammensetzung der Legierung des R-T-B- Systems der vorliegenden Erfindung ist wohlbekannt (offen gelegte japanische Patentanmeldung Nr. 61-34242); zusätz liche Elemente haben, wenn sie je nach den Erfordernissen zugegeben sind, keinen Einfluß auf die vorliegende Erfin dung. Das Ni-Beschichtungsverfahren ist Elektrobeschichtung.

Die Erfindung wird nun im größeren Detail unter Bezugnahme auf die folgenden besonderen Beispiele und Ausführungsar ten beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese beschränkt.

Beispiel 1

Durch Gießen wurde ein Rohblock einer Zusammensetzung von 14Nd-1Dy-7B-78Fe in Atom-% erhalten. Dieser Rohblock wurde durch ein Pochwerk zerkleinert und in einer Kugelmühle verarbeitet, um ein Pulver der Legierung mit einem mittle ren Teilchendurchmesser von 3,5 µm zu erhalten. Dieses Le gierungspulver wurde in einem Magnetfeld von 12 k0e (9,55 kA/cm) unter 1,5 t/cm² geformt und ein geformter Körper erhalten.

Dieser geformte Körper wurde für 1 h bei 1100°C in einer Argonatmosphäre erwärmt und abgeschreckt, um einen gesin terten Körper zu erhalten. Der gesinterte Körper wurde für 2 h bei 600°C in einer Argonatmosphäre einem Alterungs prozeß unterzogen, wodurch ein Dauermagnet hergestellt wurde. Aus diesem Dauermagnet wurde ein Magnetstück von 10 mm × 10 mm × 20 mm ausgeschnitten, um einen Dau ertmagnetkörper zu erhalten.

Dieser Dauermagnetkörper wurde mit einem Elektrobe schichtungsverfahren mit einer Ni-Beschichtung verkleidet. Für diese Ni-Beschichtung wurde ein Wattbad bei einer Tem peratur von 45°C und einem pH-Wert des Bades von 4 unter Variieren der Stromdichte verwendet, wodurch Dauermag netproben mit unterschiedlichen Zwischenzellenabständen in der Oberfläche der Beschichtung erhalten wurden. Diese Schutzschicht wurde durch Variieren der Beschichtungszeit zu einer Schichtdicke von 15 bis 20 µm ausgebildet. Der Zwischenzellenabstand wurde durch Untersuchen der Ober fläche des Dauermagneten unter einem Lasermikroskop und Auszählen der Anzahl der enthaltenen Zellen auf eine Länge von 100 µm erhalten.

Die Testproben wurden einem PCT-Test (Druckkochtest bei 120°C, 2026 hPa (2 atm.)) und dem Salzsprühtest (35°C, 5% NaCl) unterzogen. Die untersuchten Proben wurden durch visuelle Untersuchung bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und Fig. 3 dargestellt. In Tabelle 1 sind die Anzahl Stunden die verstrichene Zeit, bis Rosten zuerst festgestellt wurde Proben Nr. 1 bis 4 sind die Beispiele der vorliegenden Erfindung und Proben Nr. 5 und 6 sind Ver gleichsbeispiele, In Fig. 3 sind die Stunden des Salz sprühens auf der Ordinate die verstrichenen Zeiten, bis Rosten zuerst festgestellt wurde.

Tabelle 1

Aus Tabelle 1 und Fig. 3 ist ersichtlich, daß ein Dauer magnet des R-T-B-Systems, bei dem der Zwischenzellen abstand der Oberfläche der Schutzschicht 32 µm oder mehr beträgt, sowohl im PCT-Test als auch im Salzsprühtest, verglichen mit einem Permanentmagneten mit einem Zwischen zellenabstand der Oberfläche der Schutzschicht von weniger als 32 µm verbesserte Korrosionsbeständigkeit aufweist. Die Vergleichsbeispiele 5 und 6 konnten die erfor derliche Bedingung im Salzsprühtest nicht erfüllen.

Fig. 1 ist eine REM-Photographie von Probe Nr. 6 und Fig. 2 eine REM-Photographie von Probe Nr. 1. Die Vergrößerung beträgt 1000. Wie durch einen Vergleich von Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich ist, besitzt die Probe mit einem größeren Zwischenzellenabstand, die in Fig. 2 dargestellt ist, verminderte Dichte an Doppel- und Tripelpunkten der Zellengrenzen, die die Ausgangspunkte der Korrosion der Oberfläche der Schutzschicht sind. Die Dichte an Tripel punkten an der Zellengrenze wurde in einem Bereich von 100 µm × 100 µm einer REM-Photographie untersucht.

Beispiel 2

Die auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhaltenen Dauermagnetkörper, wobei aber der Teilchendurchmesser der gesinterten Körper des Dauermagneten variiert, werden durch Elektroplattieren mit einer Ni-Schicht ver kleidet. Für die Schutzschicht wurde ein Wattbad einer Temperatur von 43°C, einem pH-Wert des Bades von 4 und einer Stromdichte von 3A/dm² verwendet. Die Dicke der Ni-Beschichtung beträgt 15 bis 20 µm.

Die Proben wurden dem PCT-Test (120°C, 2026 hPa (2 atm.)) und dem Salzsprühtest (35°C, 5% NaCl) unterzogen. Die Proben wurden durch visuelle Untersuchung bewertet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Die Anzahl der Stunden in Tabelle 2 sind die verstrichenen Zeiten, bis Rosten zuerst festgestellt wurde. Die Proben Nr. 1 und 2 sind bevorzugte Ausführungsformen und die Proben Nr. 3 und 4 sind die Vergleichsbeispiele.

Tabelle 2

Wie in Tabelle 2 gezeigt, weisen die Dauermagnete des R-T-B-Systems mit dem gesinterten Körper mit einem Teil chendurchmesser von 50 µm oder weniger sowohl im PCT-Test als auch im Salzsprühtest verglichen mit den Dauer magneten mit dem gesinterten Körper mit dem Teilchendurch messer von 50 µm oder mehr verbesserte Korrosionsbestän digkeit auf.

Wie über die obigen Ergebnisse gezeigt, weist der erfin dungsgemäße Dauermagnet des R-T-B-Systems hervorra gende Korrosionsbeständigkeit auf und ist für breite An wendung geeignet.

Claims

1. Dauermagnet, der aus einer R-T-B-Legierung besteht und hauptsächlich ein Übergangsmetall T, ein Seltenerdele ment R und Bor B enthält, und mit einer galvanisch abgeschiedenen Schutzschicht aus Ni einer Dicke von 30 µm oder weniger überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngrenzen der Nickelkörner an der Oberfläche der Schutzschicht eine Zellenstruktur bilden, bei der der Mittelwert der Abstände zwischen den Spitzen der Vorsprünge der Körner in der Oberfläche der Schutz schicht 32 µm oder mehr beträgt.

2. Dauermagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein gesinterter Körper mit Teil chendurchmessern von 50 µm oder weniger ist.