Способ изготовления пленочных магнитов

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам получения постоянных пленочных магнитов. Техническим результатом изобретения является получение пленочных магнитов с радиальной магнитно-кристаллической текстурой и повышенной коэрцитивной силой. Способ изготовления пленочных магнитов из сплава Nd-Fe-B включает интенсивное напыление на нагретую подложку и перевод пленочных магнитов в кристаллическое состояние с помощью термической обработки. Отличие способа заключается в том, что подложка имеет форму поверхности вращения. Пленочные магниты переводят в кристаллическое состояние коротким отжигом при температурах, близких к начальной температуре кристаллизации основной магнитной фазы. Отжиг проводится в течение времени, при котором формируется мелкозернистая однодоменная структура пленочного магнита с радиальной магнитно-кристаллической текстурой. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к способам получения постоянных пленочных магнитов.

Известен способ изготовления пленочных магнитов с перпендикулярной магнитно-кристаллической текстурой из сплава на основе соединения Nd-Fe-В, в котором максимальное значение коэрцитивной силы в направлении перпендикулярно плоскости пленочного магнита составляет 880 кА/м (11 кЭ) (US Re36,517 Е, опублик. 18.01.2000).

Недостатком указанного способа является невозможность получения постоянных пленочных магнитов с большой коэрцитивной силой.

Прототипом изобретения является способ изготовления пленочных магнитов из сплава Nd-Fe-B, включающий интенсивное напыление на нагретую плоскую подложку и перевод пленочных магнитов в кристаллическое состояние с помощью термической обработки. Получаемые пленочные магниты с перпендикулярной магнитно-кристаллической текстурой имеют максимальное значение коэрцитивной силы в направлении перпендикулярно его плоскости 1650 кА/м (20,6 кЭ) (SU 1705892 А1, опублик. 15.01.92).

Недостатком указанного способа является невозможность получения постоянных пленочных магнитов с большей коэрцитивной силой и радиальным распределением магнитного потока вокруг пленочного магнита.

В изобретении достигается технический результат, заключающийся в получении пленочных магнитов с радиальной магнитно-кристаллической текстурой и повышенной коэрцитивной силой.

Указанный технический результат достигается следующим образом.

Способ изготовления пленочных магнитов из сплава Nd-Fe-B включает интенсивное напыление на нагретую подложку и перевод пленочных магнитов в кристаллическое состояние с помощью термической обработки.

Отличие способа заключается в том, что подложка имеет форму поверхности вращения.

Пленочные магниты переводят в кристаллическое состояние коротким отжигом при температурах, близких к начальной температуре кристаллизации основной магнитной фазы.

Отжиг проводится в течение времени, при котором формируется мелкозернистая однодоменная структура пленочного магнита с радиальной магнитно-кристаллической текстурой.

Оптимальное время короткого отжига составляет менее одной минуты.

Температура короткого отжига составляет от 520 до 550^oС.

В результате применения короткого отжига при указанных режимах достигнуто значение коэрцитивной силы 1880-1920 кА/м (23,5-24 кЭ) у полуцилиндрических и полусферических пленочных магнитов.

Способ осуществляют в следующей последовательности операций.

Пленки толщиной 50-100 мкм интенсивно, например, со скоростью 20 мкм/час напыляют на плоскую подложку, в качестве которой используют, например, цилиндрические и сферические бусинки из гематита или "кошачьего глаза". При этом температура подложек равна 360-370^oС. Размер цилиндрических и сферических подложек определяется размерами приборов, в которых они впоследствие используются, и составляет, в частности, 5 мм.

Затем пленочные магниты переводят в кристаллическое состояние коротким отжигом при температурах, близких к начальной температуре кристаллизации основной магнитной фазы. Для сплава Nd-Fe-B температура короткого отжига составляет от 520 до 550^oС.

Отжиг проводится в течение времени, при котором формируется мелкозернистая структура пленочного магнита. Оптимальное время короткого отжига составляет менее одной минуты.

В результате короткого отжига были получены текстурованные пленочные магниты полуцилиндрической и полусферической конфигурациями и с максимальной магнитной энергией 220 кДж/м³ (27,5 МГсЭ).

Магнитные свойства пленок, закристаллизованных в результате короткого отжига представлены в примерах.

Пример 1. Полуцилиндрический пленочный магнит, снятый с цилиндрической поверхности из гематита.

Вr^пер=1,0 Тл, Hс^пер=1920 кА/м (24 кЭ), (ВН)м^пер 220 кДж/м³ (27,5 МГсЭ).

где Вr^пер, Нс^пер, (ВН)м^пер - соответственно остаточная магнитная индукция, коэрцитивная сила по намагниченности, максимальное энергетическое произведение, измеренные перпендикулярно плоскости пленочных магнитов.

Пример 2. Полусферический пленочный магнит снятый со сферической поверхности из гематита.

Вr^пер=0,96 Тл, Нс^пер=1880 кА/м (23,5 кЭ), (ВН)м^пер=220 кДж/м³, (27,5 МГсЭ).

Радиальная магнитно-кристаллическая текстура пленочных магнитов, полученных при реализации изобретения, позволяет расширить функциональные возможности их применения, а величина коэрцитивной силы, достигаемая в пленочных магнитах, позволяет понизить напряженность магнитного поля на их поверхности, что вместе делает возможным использовать эти магниты, например, в качестве эффективных роторов миниатюрных электродвигателей и других электромеханических устройств.

Формула изобретения

1. Способ изготовления пленочных магнитов из сплава Nd-Fe-B, включающий интенсивное напыление на нагретую подложку и перевод пленочных магнитов в кристаллическое состояние с помощью термической обработки, отличающийся тем, что подложка имеет форму поверхности вращения, а пленочные магниты переводят в кристаллическое состояние коротким отжигом при температурах, близких к начальной температуре кристаллизации основной магнитной фазы, и в течение времени, при котором формируется мелкозернистая однодоменная структура пленочного магнита с радиальной магнитно-кристаллической текстурой.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оптимальное время короткого отжига составляет менее одной минуты.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура короткого отжига составляет от 520 до 550^oС.