BRPI0817453B1 - Magneto sinterizado à base de metal terra rara com superfície modificada e método para produção de magneto sinterizado à base de metal terra rara com superfície modificada - Google Patents

Magneto sinterizado à base de metal terra rara com superfície modificada e método para produção de magneto sinterizado à base de metal terra rara com superfície modificada Download PDF

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Abstract

método para produção de magneto sinterizado à base de metal terra rara com superfície modificada e magneto sinterizado à base de metal terra rara com superfície modificada. a presente invenção refere-se a um objetivo da presente invenção é fornecer um magneto sinterizado à base de metal terra rara tendo transmitida a ele uma resistência à corrosão suficiente por um tratamento térmico oxidante, o qual é resistente mesmo em um ambiente de umidade flutuante, -enquanto suprime a deterioração das características magnéticas relacionadas ao tratamento térmico oxidante, e fornecer um método de produção do mesmo. como meios de alcançar o objetivo acima, o magneto sinterizado à base de metal terra rara com superfície modificada da presente invenção é caracterizado pelo fato de que a parte com superfície modificada compreende uma camada com superfície modificada compreendendo pelo menos três camadas formadas nessa ordem a partir do lado interno do magneto, uma camada principal contendo r, fe, b e oxigênio, uma camada amorfa contendo pelo menos r, fe e oxigênio, e uma camada mais externa contendo óxido de ferro contendo principalmente hematita como constituinte, e o método para produção da mesma é caracterizado pelo fato de que ele compreende uma etapa de aplicação de um tratamento térmico a um corpo de magneto na faixa de temperatura de 200°c a 600°c, sob uma atmosfera com pressão parcial de oxigênio em uma faixa de 1 x 1 02 pa a 1 x 1 05 pa e pressão parcial de vapor d'água em uma faixa de o, 1 pa a 1000 pa (exclusivo de 1000 pa).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MAGNETO SINTERIZADO À BASE DE METAL TERRA RARA COM SUPERFÍCIE MODIFICADA E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE MAGNETO SINTERIZADO À BASE DE METAL TERRA RARA COM SUPERFÍCIE MODIFICADA.
Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se a um magneto sinterizado à base de metal terra rara tendo resistência à corrosão suficiente mesmo em ambiente de umidade flutuante tal como no ambiente de transporte e no ambiente de armazenagem em que a umidade não é controlada, também excelente em características magnéticas, e a um método para produção do mesmo.
Antecedentes da T écnica [002] Magnetos sinterizados à base de metais terras raras tais como magnetos sinterizados à base de R-Fe-B representados por um magneto sinterizado à base de Nd-Fe-B são atualmente amplamente usados em vários campos porque eles usam materiais disponíveis de recursos abundantes e baratos, e possuem altas características magnéticas; entretanto, uma vez que eles contêm metal terra rara altamente reativo, R, é também característico que eles estão aptos para serem oxidados e corroídos no ambiente. Consequentemente, no uso prático, uma película resistente à corrosão tal como uma película metálica ou uma película de resina é geralmente formada na superfície do magneto sinterizado à base de metal terra rara. Entretanto, em uma configuração na qual o magneto é embutido e usado dentro de um componente, tal como em um motor IPM (Magneto Permanente Interno), a película resistente à corrosão acima não precisa necessariamente ser formada na superfície do magneto. Ainda, obviamente, a resistência à corrosão de um magneto deve ser garantida pelo período de tempo após a produção até o embutimento do magneto nos componentes.
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Assim, como método para garantir a resistência à corrosão de magnetos sinterizados à base de metais terras raras pelo período de tempo acima, foi proposto um método de modificar-se a superfície do magneto executando-se um tratamento térmico sob uma atmosfera oxidante, e esse método atraiu a atenção como uma técnica fácil para melhorar a resistência à corrosão, que é suficiente para alcançar o objetivo acima.
[003] A atmosfera oxidante necessária para execução do tratamento térmico de oxidação para uma modificação de superfície do magneto sinterizado à base de metal terra rara pode ser formada usando-se oxigênio (pode ser feita referência à Literatura de Patente 1 ou à Literatura de Patente 2) ou vapor d’água. Por exemplo, as Literaturas de Patente 3 a 6 descrevem métodos para formar uma atmosfera oxidante, que compreende uso de vapor d’água apenas, ou pelo uso da combinação de vapor d'água e oxigênio.
[004] Literatura de Patente 1: Patente N° 2844269 [005] Literatura de Patente 2: JP-A-2002-57052 [006] Literatura de Patente 3: JP-A-2006-156853 [007] Literatura de Patente 4: JP-A-2006-210864 [008] Literatura de Patente 5: JP-A-2007-103523 [009] Literatura de Patente 6: JP-A-2007-207936
Descrição da Invenção Problemas que a Invenção deve Resolver [0010] A corrosão dos magnetos sinterizados à base de metal terra rara que ocorre durante o período após a produção até o embutimento do magneto nos componentes depende de se o ambiente no qual o magneto é colocado é bom ou mau. Em particular, a flutuação na umidade provoca repetidamente a condensação fina na superfície do magneto para acelerar a corrosão do magneto. Os presentes inventores validaram a utilidade das técnicas fáceis para melhorar a resis
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3/29 tência à corrosão conforme descrito nas Literaturas de Patente acima e, como resultado, descobriram que as técnicas acima não fornecem sempre uma resistência à corrosão suficiente sob um ambiente de umidade altamente flutuante, e que embora as técnicas descritas nas Literaturas de Patente 3 a 6 divulguem uma pressão parcial preferida de vapor d'água de 10 hPa (1000 Pa) ou maior, foi verificado que o tratamento térmico conduzido sob tal atmosfera de pressão parcial de vapor d'água provoca reação oxidante na superfície do magneto de modo a gerar hidrogênio como subproduto em grande quantidade, resultando na deterioração das características magnéticas devido à fragilização do magneto provocada pela oclusão do hidrogênio assim gerado.
[0011] Consequentemente, um objetivo da presente invenção é fornecer um magneto sinterizado à base de metal terra rara tendo transmitida a ele uma resistência à corrosão suficiente por um tratamento térmico oxidante, que seja resistente mesmo em um ambiente de umidade flutuante, enquanto suprime a deterioração das características magnéticas relacionadas ao tratamento térmico oxidante, e fornecer um método para a produção do mesmo.
Meios para Resolver os Problemas [0012] À luz das circunstâncias acima, estudos intensivos foram feitos pelos presentes inventores e, como resultado, foi descoberto que um magneto sinterizado à base de metal terra rara submetido a uma modificação de superfície por um tratamento térmico sob uma atmosfera oxidante com pressão parcial de oxigênio adequadamente controlada e pressão parcial de vapor d'água de menos de 10 hPa, isto é, abaixo da faixa de pressão parcial de vapor d'água descrita como inadequada nas Literaturas de Patente 3 a 6, apresenta resistência à corrosão suficiente mesmo em um ambiente de umidade flutuante, enquanto suprime a deterioração das características magnéticas relacioPetição 870190061184, de 01/07/2019, pág. 7/40
4/29 nadas ao tratamento térmico.
[0013] Um método para produção de um magneto sinterizado à base de metal terra rara com superfície modificada da presente invenção que foi executado com base nas descobertas acima compreende uma etapa de aplicação de um tratamento térmico a um corpo de magneto na faixa de temperatura de 200°C a 600°C, sob uma atmosfera com pressão parcial de oxigênio na faixa de 0,1 Pa a 1000 Pa (exclusivo de 1000 Pa).
[0014] A razão da pressão parcial de oxigênio para a pressão parcial do vapor d'água (pressão parcial de oxigênio/pressão parcial de vapor d'água) está numa faixa de 1 a 400.
[0015] O aquecimento da temperatura normal até a temperatura do tratamento térmico é executada sob uma atmosfera com pressão parcial de oxigênio em uma faixa de 1 x 102 Pa a 1 x 105 Pa e uma pressão parcial de vapor d'água na faixa de 1 x 10-3 Pa a 100 Pa.
[0016] Um tratamento térmico adicional é executado antes e/ou depois do tratamento térmico, na faixa de temperatura de 200°C a 600°C e sob uma atmosfera com pressão parcial de oxigênio em uma faixa de 1 x 10-2 Pa a 50 Pa e pressão parcial de vapor d'água na faixa de 1 x 10-7 Pa a 1 x 10-2 Pa.
[0017] Além disso, o magneto sinterizado à base de metal terra rara com superfície modificada da presente invenção é produzido pelo método conforme descrito acima.
[0018] Em adição, a parte com superfície modificada compreende uma camada com superfície modificada compreendendo pelo menos três camadas formadas nesta ordem a partir do lado interno do magneto, uma camada principal contendo metal terra rara R, Fe, B e oxigênio, uma camada amorfa contendo pelo menos metal terra rara R, Fe e oxigênio, e uma camada mais externa contendo óxido de ferro compreendendo principalmente hematita como constituinte.
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5/29 [0019] Além disso, a parte com superfície modificada compreende uma camada com superfície modificada compreendendo pelo menos três camadas formadas nesta ordem a partir do lado interno do magneto, uma camada principal contendo metal terra rara R, Fe, B e oxigênio, uma camada amorfa contendo pelo menos metal terra rara R, Fe e oxigênio, e uma camada mais externa contendo óxido de ferro compreendendo principalmente hematita como constituinte.
[0020] Adicionalmente, a camada de superfície modificada tem uma espessura na faixa de 0,5 pm a 10 pm.
[0021] Além disso, a camada principal na camada com superfície modificada tem uma espessura na faixa de 0,4 a 9,9 pm.
[0022] A camada amorfa na camada com superfície modificada tem uma espessura de 100 nm ou menos.
[0023] A camada mais externa na camada com superfície modificada tem uma espessura na faixa de 10 nm a 300 nm.
[0024] Além disso, a composição da camada principal na camada com superfície modificada se comparada com aquela do magneto na submetido à modificação de superfície tem um teor de Fe reduzido e um teor de oxigênio aumentado.
[0025] Além disso, o teor de oxigênio da camada principal na camada com superfície modificada está numa faixa de 2,5% em massa a 15% em massa.
[0026] Além disso, a camada principal na camada com superfície modificada contém uma camada enriquecida com metal terra rara R alongando intermitentemente na direção transversal, com um comprimento na faixa de 0,5 a 30 pm e uma espessura em uma faixa de 50 nm a 400 nm.
[0027] Além disso, a camada mais externa na camada com superfície modificada contém hematita somando 75% em massa ou mais de óxido de ferro como constituinte.
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Efeito da Invenção [0028] De acordo com a presente invenção, é fornecido um magneto sinterizado à base de metal terra rara tendo transmitida a ele uma resistência à corrosão suficiente por um tratamento térmico oxidante, que é resistente mesmo em um ambiente de umidade flutuante, enquanto suprime a deterioração das características magnéticas relacionadas ao tratamento térmico oxidante, e um método de produção do mesmo.
Breve Descrição dos Desenhos [0029] Figura 1 - Uma vista esquemática (vista lateral) de um exemplo de um forno de tratamento térmico contínuo adequado para a produção de do magneto sinterizado à base de metal terra rara com superfície modificada conforme a presente invenção.
[0030] Figura 2 - Um gráfico mostrando os resultados analíticos da camada mais externa que constitui a parte com superfície modificada (camada com superfície modificada) do corpo de prova do magneto com superfície modificada do Exemplo 1, obtido usando-se um equipamento de difração de raios X e analisando-se superfície do mesmo.
[0031] Figura 3 - uma microfotografia mostrando o resultado da observação da seção transversal do corpo de prova do magneto com superfície modificada do Exemplo 4, obtida usando-se um microscópio de varredura eletrônica do tipo de emissão de campo.
[0032] Figura 4 - Uma microfotografia mostrando o resultado da observação da seção transversal da região da superfície do corpo de prova do magneto com superfície modificada do exemplo 4, obtido usando-se um microscópio de transmissão eletrônica (unidade: nm).
[0033] Figura 5 - Um gráfico mostrando os resultados analíticos da camada mais externa que constitui a parte com superfície modificada (camada com superfície modificada) do corpo de prova do magneto com superfície modificada, obtida usando-se um equipamento de diPetição 870190061184, de 01/07/2019, pág. 10/40
7/29 fração de raios X e analisando-se a superfície do mesmo.
[0034] Figura 6 - Um gráfico mostrando os resultados medidos das características magnéticas de cada um dos magnetos sinterizados submetidos a uma modificação de superfície no Exemplo 9 e no Exemplo Comparativo 5.
Melhor Forma de Execução da Invenção [0035] O método para produção do magneto sinterizado à base de metal terra rara com superfície modificada da presente invenção é caracterizado pelo fato de que ele compreende uma etapa de aplicação de um tratamento térmico a um corpo de um magneto na faixa de temperatura de 200°C a 600°C, sob uma atmosfera com pressão parcial de oxigênio em uma faixa de 1 x 102 Pa a 1 x 105 Pa e pressão parcial de vapor d'água em uma faixa de 0,1 Pa a 1000 Pa (exclusivo de 1000 Pa). Executando-se o tratamento térmico sob uma atmosfera oxidante com pressão parcial de oxigênio adequadamente controlada e pressão parcial de vapor d'água de menos de 10 hPa, uma modificação de superfície capaz de apresentar excelente resistência à corrosão pode ser efetivamente transmitida ao magneto, enquanto também suprime a deterioração das características magnéticas do magneto, que foram relacionadas à geração massiva de hidrogênio devido à presença excessiva de vapor d'água.
[0036] Para executar a modificação desejada para a superfície do magneto sinterizado à base de metal terra rara de uma maneira mais efetiva e a custo reduzido, a pressão parcial de oxigênio está preferivelmente em uma faixa de 5 x 103 Pa a 5 x 104 Pa, e mais preferivelmente, de 1 x 104 Pa a 4 x 104 Pa. Preferivelmente, a pressão parcial de vapor d'água é ajustada em uma faixa de 250 Pa a 900 Pa, e mais preferivelmente de 400 Pa a 700 Pa. A razão da pressão parcial de oxigênio para a pressão parcial de vapor d'água (pressão parcial de oxigênio/pressão parcial de vapor d'água) está preferivelmente em
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8/29 uma faixa de 1 a 400, e mais preferivelmente de 5 a 100. A atmosfera oxidante dentro da câmara de tratamento pode ser formada, por exemplo, introduzindo-se individualmente cada um dos gases oxidantes para dar uma pressão parcial predeterminada, ou introduzindo-se uma atmosfera a um ponto de condensação no qual os gases oxidantes estão contidos às pressões parciais predeterminadas. Além disso, gases inertes tais como nitrogênio e argônio podem também estar presentes na câmara de tratamento.
[0037] A temperatura do tratamento térmico está preferivelmente em uma faixa de 250°C a 550°C, e mais preferivelmente de 300°C a 450°C. Se a temperatura for muito baixa, as modificações desejadas podem não ser transmitidas à superfície do magneto sinterizado à base de metal terra rara R; por outro lado, se a temperatura for muito alta, as características magnéticas do magneto podem ser prejudicadas. O tempo de duração do tratamento está preferivelmente em uma faixa de 1 minuto a 3 horas.
[0038] O aquecimento de uma temperatura normal (por exemplo, na faixa de 10°C a 30°C) até a temperatura de tratamento térmico é preferivelmente executada sob uma atmosfera compressão parcial de oxigênio na faixa de 1 x 102 Pa até 1 x 105 Pa e a pressão parcial de vapor d'água na faixa de 1 x 10-3 Pa a 100 Pa. Se o processo de aquecimento for executado sem controle atmosférico, por exemplo, sob o ar, ocorre a reação oxidante na superfície do magneto durante o aquecimento pela água contida na atmosfera, resultando assim na geração massiva de hidrogênio que pode possivelmente deteriorar as características magnéticas do magneto. Além disso, uma vez que o teor de água no ar está sujeito à flutuação sazonal, teme-se que a modificação de superfície do magneto não possa ser fornecida por todo o ano com qualidade estável. Por outro lado, como a atmosfera descrita acima contém a quantidade adequada de oxigênio e vapor d'água, o
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9/29 próprio processo de aquecimento influencia favoravelmente a modificação de superfície do magneto, de modo a contribuir para transmitir uma excelente resistência à corrosão ao magneto e para suprimir a deterioração das características magnéticas. A taxa de aquecimento para aquecer de uma temperatura normal até a temperatura do tratamento térmico está preferivelmente em uma faixa de 100°C/h a 1800°C/h, e o tempo de duração do aquecimento está preferivelmente em uma faixa de 20 minutos a 2 horas. Uma vez que o magneto é aquecido até a temperatura do tratamento térmico, ele pode ser imediatamente ajustado para o processo de tratamento térmico, ou pode ser mantido na atmosfera do processo de aquecimento por algum tempo (por exemplo, de 1 minuto a 60 minutos) antes de ajustá-lo para o processo de tratamento térmico.
[0039] Similarmente, o resfriamento após o tratamento térmico é preferivelmente executado sob uma atmosfera com pressa parcial de oxigênio na faixa de 1 x 102 Pa a 1 x 105 Pa e a pressão parcial de vapor d'água na faixa de 1 x 10-3 Pa a 100 Pa. Resfriando-se assim sob essa atmosfera, a ocorrência da deterioração das características magnéticas, que é relacionada a um fenômeno tal como o ponto de condensação na superfície do magneto, pode ser evitada durante o processo.
[0040] O processo de aquecimento, o processo de tratamento térmico, e o processo de resfriamento podem ser executados mudandose sequencialmente o ambiente dentro da câmara de tratamento na qual o magneto está colocado, ou dividindo-se a câmara de tratamento em áreas de cada ambiente diferentemente controlado, e sequencialmente movendo-se o magneto através de cada uma dessas áreas. [0041] A Figura 1(a) é uma vista esquemática (vista lateral) de um exemplo de um forno de tratamento térmico contínuo no qual o interior é dividido em áreas de cada ambiente controlado diferentemente ade
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10/29 quado para o processo de aquecimento, o processo de tratamento térmico, e o processo de resfriamento, de forma que o magneto seja movido sequencialmente através de cada uma das áreas. No forno de tratamento térmico contínuo mostrado na Figura 1(a), o magneto é transportado da esquerda para a direita da figura usando-se meios de transporte tais como uma correia transportadora para aplicar a ele cada um dos tratamentos. A seta na figura mostra o fluxo do gás atmosférico em cada área, que é gerado por um meio de fornecimento de gás e um meio de evacuação do gás não-mostrados na figura. A entrada para a área de aquecimento e a saída da área de resfriamento são divididas, por exemplo, com uma cortina de ar, e a fronteira entre a área de aquecimento e a área de tratamento térmico bem como a fronteira entre a área de tratamento térmico e a área de resfriamento são divididas, por exemplo, com um fluxo de um gás atmosférico mostrado por uma seta (a divisão pode ser feita mecanicamente com uma persiana). A Figura 1(b) é um desenho mostrando a mudança de temperatura do magneto que se move dentro do forno de tratamento térmico contínuo mostrado na Figura 1(a). Usando-se tal forno de tratamento térmico contínuo, uma modificação de superfície com qualidade estável pode ser aplicada continuamente a uma grande quantidade de magnetos.
[0042] A camada de superfície modificada que é formada na superfície de um magneto sinterizado à base de metal terra rara pelos processos acima compreende pelo menos três camadas formadas nesta ordem a partir do lado interno do magneto, uma camada principal contendo metal terra rara R, Fe, B e oxigênio, uma camada amorfa contendo pelo menos metal terra rara R, Fe e oxigênio, e uma camada mais externa contendo óxido de ferro compreendendo principalmente hematita (a-Fe2O3) como constituinte. Comparando-se a composição da camada principal na camada com superfície modificada com aquela
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11/29 do magneto não-submetido à modificação de superfície (isto é, matéria-prima), pode ser visto que a primeira é reduzida em teor de Fe e aumentada em teor de oxigênio; o teor de oxigênio está, por exemplo, em uma faixa de 2,5% em massa a 15% em massa. A camada principal na camada com superfície modificada pode algumas vezes conter uma camada enriquecida de metal terra rara R alongando intermitentemente na direção transversal, com um comprimento na faixa de 0,5 a 30 pm e uma espessura na faixa de 50 nm a 400 nm. Presumivelmente, a camada enriquecida de metal terra rara R é formada pela precipitação de metal terra rara R na parte tensa do processo que estava presente no magneto. Acredita-se que reforçar o magneto cuja resistência será diminuída pela queda de partículas, e para contribuir para melhorar a resistência de adesão para o componente no qual o magneto está embutido usando-se um adesivo. A camada mais externa na camada com superfície modificada contém óxido de ferro como constituinte, no qual a hematita preferivelmente soma 75% em massa ou mais, mais preferivelmente 80% em massa, e mais preferivelmente ainda 90% em massa. O uso de óxido de ferro contendo hematita a uma alta razão de teor e contendo o mínimo de magnetita possível contribui para transmitir excelente resistência à corrosão pelo fornecimento de uma modificação de superfície ao magneto. Executando-se um tratamento térmico sob uma atmosfera oxidante com pressão parcial de oxigênio adequadamente controlada e pressão parcial de vapor d'água menor que 10 hPa, a camada mais externa na camada com superfície modificada pode ser constituída de óxido de ferro contendo alta razão de teor de hematita. Em contraste com o acima, se um tratamento térmico for executado sob uma atmosfera tendo alta pressão parcial de vapo r d'água conforme descrito nas Literaturas de Patente 3 a 6, o óxido de ferro que constitui a camada mais externa na camada com superfície modificada resulta em tal alta razão de teor de magneti
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12/29 ta. Acredita-se que esse fato explica porque o magneto submetido a uma modificação de superfície conforme essas Literaturas de Patente não podem apresentar resistência à corrosão suficiente sob um ambiente de umidade altamente flutuante. Além disso, a razão de teor de hematita no óxido de ferro pode ser analisada, por exemplo, pela análise espectroscópica Raman. A camada amorfa localizada entre a camada principal e a camada mais externa na camada com superfície modificada deve ser formada em uma parte onde a formação de cristal estável não foi executada quando o metal terra rara R e o Fe contidos no magneto foram convertidos para formar óxidos pela reação de oxidação.
[0043] Além disso, a espessura da camada com superfície modificada formada na superfície do magneto sinterizado à base de metal terra rara está preferivelmente em uma faixa de 0,5 pm a 10 pm. Se a camada for muito fina, pode não ser mostrada uma resistência à corrosão suficiente; por outro lado, se a camada for muito grossa, as características magnéticas do magneto podem ser afetadas adversamente. A espessura da camada principal na camada com superfície modificada está preferivelmente em uma faixa de 0,4 pm a 9,9 pm, mais preferivelmente de 1 pm a 7 pm. A espessura da camada amorfa é preferivelmente 100 nm ou menos, mais preferivelmente 70 nm ou menos (o limite inferior preferido é, por exemplo, 10 nm). A espessura da camada mais externa está preferivelmente na faixa de 10 nm a 300 nm, mais preferivelmente de 50 nm a 200 nm.
[0044] Além disso, antes e/ou após o processo acima, pode ser executado um tratamento térmico na faixa de temperatura de 200°C a 600°C, sob uma atmosfera com pressão parcial de oxigênio em uma faixa de 1 x 10-2 Pa a 50 Pa e pressão parcial de vapor d'água em uma faixa de 1 x 10-7 Pa a 1 x 102 Pa. Adicionando-se tal tratamento térmico, a modificação de superfície pode ser mais seguramente executada
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13/29 no magneto sinterizado à base de metal terra rara. O tempo de duração do tratamento está preferivelmente na faixa de 1 minuto a 3 horas. [0045] Como um magneto sinterizado à base de metal terra rara ao qual a presente invenção é aplicável, pode ser mencionado, por exemplo, um magneto sinterizado à base de metal terra rara, produzido pelo método de produção abaixo.
[0046] É preparada uma liga contendo 25% em massa ou mais e
40% em massa ou menos de um elemento metal terra rara R, B (boro) em uma faixa de 0,6% em massa a 1,6% em massa, e o saldo de Fe e as inevitáveis impurezas. Aqui, o metal terra rara R pode ser parcialmente substituído por um metal terra rara pesado RH. Além disso, uma parte do B pode ser substituída por C (carbono), e uma parte (50% em massa ou menos) de Fe pode ser substituída por o utros elementos metálicos de transição (tais como Co ou Ni). Dependendo dos vários objetivos, a liga pode também conter pelo menos um dos elementos aditivos selecionados do grupo consistindo em Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, Mo, Ag, In, Sn, Hf, Ta, W, PB, e Bi, a uma quantidade na faixa de cerca de 0,01 a 1,0% em massa.
[0047] A liga acima pode ser favoravelmente preparada pelo resfriamento brusco do fundido da liga matéria-prima, por exemplo, pelo método de lingotamento de tiras. O método para produção de uma liga solidificada por resfriamento brusco pelo método de lingotamento de tiras está descrito abaixo.
[0048] Inicialmente, a liga matéria-prima tendo a composição acima é fundida em uma atmosfera de argônio pela fusão a rádio frequência para se obter o fundido da liga matéria-prima. Então, após ser mantido a cerca de 1350°C, o fundido é resfriado pelo método de cilindro único para se obter um lingote de liga escamosa tendo uma espessura de, por exemplo, cerca de 0,3 mm. Antes da próxima etapa do processo de pulverização de hidrogênio, o lingote de liga escamosa
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14/29 assim preparado é comprimido, por exemplo, em flocos com tamanho de 1 a 10 mm. O método para produção da liga matéria-prima pelo método de lingotamento de tiras está descrito, por exemplo, nas especificações da Patente U.S. N° 5.383.978.
Processo de Pulverização Bruta [0049] O lingote de liga comprimido brutamente em flocos conforme acima é colocado dentro de um forno de hidrogênio. Então, um tratamento de fragilização pelo hidrogênio (que pode algumas vezes daqui por diante ser referido como tratamento de pulverização de hidrogênio ou simplesmente tratamento de hidrogênio) é executado dentro do forno de hidrogênio. Quando o pó de liga brutamente pulverizado obtido após o tratamento de pulverização de hidrogênio é retirado do forno de hidrogênio, a ação é preferivelmente conduzida sob uma atmosfera inerte de modo que o pó brutamente pulverizado não possa ser trazido ao contato com o ar. Dessa maneira, podem ser evitadas a ocorrência da oxidação e da reação exotérmica no pó brutamente pulverizado, e a deterioração das características magnéticas do magneto pode assim ser suprimida.
[0050] Pelo tratamento de pulverização de hidrogênio, a liga de metal terra rara é pulverizada até um tamanho na faixa de 0,1 mm a vários milímetros, e o tamanho médio de partícula se torna 500 pm ou menos. Após o tratamento de pulverização de hidrogênio, preferivelmente, a liga matéria-prima fragilizada é também desintegrado e tem seu tamanho reduzido, seguido de resfriamento. No caso de tirar a matéria-prima a uma temperatura relativamente alta, o tempo de duração do tratamento de resfriamento pode ser relativamente mais longo. Processo de Moagem Fina [0051] Então, a moagem fina do pó pulverizado brutamente é executada usando-se um equipamento de moagem a jato usado na presente configuração. Um separador a ciclone é conectado ao equipa
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15/29 mento de moagem a jato usado na presente modalidade. O equipamento de moagem a jato recebe o fornecimento de liga de metal terra rara (pó pulverizado brutamente) que foi pulverizada brutamente no processo de pulverização bruta, e o pó é moído dentro do equipamento de moagem. O pó moído dentro do equipamento de moagem é coletado em um tanque de recuperação através de um separador a ciclone. Dessa maneira, um pó fino tendo um tamanho numa faixa de cerca de 0,1 a 20 μ (tipicamente tendo um tamanho médio de partícula na faixa de 3 a 5 i.im) pode ser obtido. O equipamento de moagem para uso em tal moagem fina não pé limitado apenas a moagem a jato, mas pode ser um moinho triturador ou um moinho de bolas. Estearato de zinco ou outros lubrificantes podem ser usados como auxiliar de moagem.
Moldagem por Pressão [0052] Na presente modalidade, as partículas de pó de liga preparada pelo método acima são revestidas na superfície com um lubrificante, por exemplo, adicionando-se e misturando-se um lubrificante ao pó magnético, por exemplo, por 0,3% em peso em um misturador Rocking. Então, o pó magnético assim preparado pelo método acima é moldado em um campo magnético orientado usando-se um equipamento de prensagem conhecido. A intensidade do campo magnético aplicado está, por exemplo, em uma faixa de 1,5 a 1,7 Tesla (T). Além disso, a pressão de moldagem é ajustada de tal forma que a densidade verde do corpo de moldagem deva cair, por exemplo, em uma faixa de cerca de 4 a 4,5 g/cm3.
Processo de Sinterização [0053] É preferido executar-se sequencialmente uma etapa de manutenção do corpo de moldagem em pó acima em uma faixa de temperatura de 650 a 1000°C por um tempo de 10 a 240 minutos e uma etapa de também avançar a sinterização a uma temperatura mai
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16/29 or que aquela da temperatura de manutenção acima (por exemplo, de 1000 a 1200°C). Durante a sinterização, particularmente quando a fase líquida é gerada (isto é, quando a temperatura está numa faixa de 650 a 1000°C), a fase rica em metal terra rara R na fase da borda dos grãos começa a fundir para formar a fase líquida. Então, o corpo de um magneto sinterizado bruto é formado com sinterização progressiva. Além disso, um tratamento de envelhecimento (de 400°C a 700°C) ou a moagem para ajuste dimensional podem ser executados após o processo de sinterização.
Exemplo [0054] A presente invenção está descrita em todos os detalhes abaixo por meio de Exemplos, mas deve ser entendido que a presente invenção não está limitada aos mesmos. Nos Exemplos e nos Exemplos Comparativos a seguir, foi usado um magneto sinterizado à base de Nd-Fe-B preparado pelo método de produção abaixo.
[0055] Uma liga em flocos de 0,2 a 0,3 mm de espessura e tendo uma composição de Nd: 23,0, PR: 7,0, Dy:1,2 , B:1,00, Co: 0,9 , Cu: 0,1 , Al: 0,2, o saldo sendo Fe (unidade: % em massa) foi preparada pelo método de lingotamento de tiras.
[0056] Subsequentemente, um contêiner foi preenchido com os flocos da liga e foi colocado dentro de um equipamento de tratamento com hidrogênio. Então, enchendo-se o interior do equipamento de tratamento com hidrogênio com o gás hidrogênio a uma pressão de 500 kPa, os flocos da liga foram submetidos à oclusão de hidrogênio e descarga à temperatura ambiente. Aplicando-se assim o tratamento com hidrogênio, os flocos da liga foram fragilizados para se obter um pó de forma irregular tendo um tamanho na faixa de 0,15 a 0,2 mm. [0057] Após adicionar e misturar 0,04% em peso de estearato de zinco como auxiliar de moagem ao pó brutamente pulverizado preparado pelo tratamento com hidrogênio acima, a mistura resultante foi
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17/29 submetida a um processo de moagem pelo uso de um equipamento de moagem a jato para obter um pó fino tendo um tamanho de partícula do pó de cerca de 3 qm.
[0058] O pó fino assim preparado foi moldado em um equipamento de prensagem para obter um corpo de pó de moldagem. Mais especificamente, uma moldagem por prensagem foi executada orientando -se magneticamente as partículas de pó em um campo magnético aplicado e se prensando. Posteriormente, o corpo de moldagem foi retirado do equipamento de prensagem, e foi submetido a um processo de sinterização em um forno a vácuo a 1050°C por 4 horas. Após preparar assim um bloco de um corpo sinterizado, tendo dimensões de 6 mm de espessura x 7 mm de comprimento x 7 mm de largura (referido doravante como corpo de teste de magneto).
Exemplo [0059] Após a limpeza com álcool, um corpo de prova de magneto foi submetido a um tratamento de envelhecimento no vácuo a 490°C por 2,5 horas, e foi também submetido a um tratamento térmico a 400°C por 15 minutos sob uma atmosfera contendo ar tendo um ponto de condensação de 0°C (com pressão parcial de oxigênio de 20000 Pa e pressão parcial de vapor d'água de 600 Pa; pressão parcial de oxigênio/pressão parcial de vapor d'água = 33,3), para assim obter um corpo de prova de magneto com superfície modificada. No processo, o corpo de prova do magneto foi aquecido da temperatura ambiente até a temperatura do tratamento térmico a uma taxa de aquecimento de cerca de 900°C/h sob uma atmosfera contendo ar tendo um ponto de condensação de -40°C (com pressão parcial de oxigênio de 20000 Pa e pressão parcial de vapor d'água de 12,9 Pa) (um tempo de d uração de aquecimento de 25 minutos). O resfriamento após o tratamento térmico foi executado sob a mesma atmosfera. O corpo de prova do magneto assim obtido foi embutido em uma resina, polido, e submetido
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18/29 à preparação de um espécime pelo uso de um polidor de seção transversal de raio de íons (SM 09010: produzido por JEOL Ltd.). Observando-se a seção transversal usando-se um microscópio digital (VHX200: produzido pela KEYENCE CORPORATION), foi descoberto que a espessura da camada modificada formada na superfície do corpo de prova do magneto é de cerca de 2,6 gm, e que a camada modificada compreende diversas camadas contendo pelo menos uma camada principal e uma camada mais externa tendo uma espessura na faixa de 50 nm a 300 nm. Os resultados analíticos da composição do principal da camada principal na camada modificada e da composição da matéria-prima (corpo de prova do magneto) usando-se um analisador de raios X do tipo dispersão de energia (Genesis 2000: produzido por EDAX Inc.) estão dados na Tabela 1. Como está claramente mostrado, na Tabela 1 foi descoberto que a camada principal na camada modificada contém uma menor quantidade de Fe se comparado com a matéria-prima, mas contém uma quantidade muito maior de oxigênio. Além disso, usando-se separadamente um equipamento de difração de raios X (RINT 2400: produzido pela Rigaku Corporation), a camada mais externa na camada modificada foi analisada a partir da superfície do corpo de prova de magneto com superfície modificada. O resultado é dado na Figura 2. Como está claramente mostrado na Figura 2, a camada mais externa na camada modificada foi descoberta ser uma camada contendo hematita como principal componente. Foi presumido que a camada mais externa com base de hematita foi formada pelo tratamento térmico; uma parte da fase principal da matéria-prima foi decomposta, e o ferro difundido da fase principal foi oxidado para formar a camada.
Exemplo 2 [0060] Após uma limpeza com álcool, o corpo de prova de magneto foi submetido a um tratamento térmico sob as mesmas condições do
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Exemplo 1, e foi também submetido a um tratamento térmico a 500°C por 5 minutos sob uma atmosfera com pressão parcial de oxigênio de 5 Pa e uma pressão parcial de vapor d'água de 2,5 x 10-3 Pa para obter um corpo de prova de magneto com superfície modificada. O corpo de prova de magneto foi avaliado da mesma forma que no Exemplo 1 para descobrir que a camada modificada formada na superfície do corpo de prova de magneto tem uma espessura de cerca de 5,5 gm, e que a constituição da mesma é a mesma que aquela do corpo de prova do magneto com superfície modificada obtido no Exemplo 1 (Tabela 1).
Exemplo 3 [0061] Após a limpeza com álcool, um corpo de prova de magneto foi submetido a um tratamento térmico a 500°C por 5 minutos sob uma atmosfera com pressão parcial de oxigênio de 5 Pa e pressão parcial de vapor d'água de 2,5 x 10-3 Pa, e foi também submetido a um tratamento térmico sob as mesmas condições do Exemplo 1 para obter um corpo de prova de magneto com superfície modificada. O corpo de prova de magneto foi avaliado da mesma maneira que no Exemplo 1, para descobrir que a camada modificada formada na superfície do corpo de prova de magneto tem uma espessura de cerca de 4,1 gm, e que a sua constituição é a mesma que aquela do corpo de prova de magneto com a superfície modificada obtida no Exemplo 1 (Tabela 1). Exemplo 4 [0062] Após a limpeza com álcool, o corpo de prova de magneto foi submetido a um tratamento de envelhecimento no vácuo a 490°C por 2,5 horas, e foi também submetido a um tratamento térmico a 400°C por duas horas sob uma atmosfera contendo ar tendo um ponto de condensação de 0°C (com pressão parcial de oxigênio de 20000 Pa e pressão parcial de vapor d'água de 600 Pa; pressão parcial de oxigênio/pressão parcial de vapor d'água = 33,3), para assim obter um
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20/29 corpo de prova de magneto com superfície modificada. O corpo de prova de magneto foi aquecido da temperatura ambiente até a temperatura do tratamento térmico e resfriado após o tratamento térmico nas mesmas condições que no Exemplo 1. Foi preparado um espécime a partir do corpo de prova de magneto da mesma maneira que no Exemplo 1, e foi submetido à observação da seção transversal usando-se um microscópio de varredura eletrônica do tipo de emissão de campo (S-4300: produzido por Hitachi High-Technologies Corporation). Os resultados estão dados na Figura 3. Como é claramente mostrado na Figura 3, foi descoberto que a espessura da camada modificada formada na superfície do corpo de prova de magneto é de cerca de 6,1 pm, e que a camada modificada compreende várias camadas contendo pelo menos uma camada principal e uma camada mais externa tendo uma espessura de cerca de 200 nm. Além disso, foi co nfirmado que, na camada modificada, uma estrutura em camadas contendo Nd tendo uma espessura de cerca de 100 nm e um co mprimento de cerca de 5 pm (isto é, uma camada enriquecida de Nd contendo 85% em massa ou mais de Nd) é formada ao longo da direção horizontal (isto é, em uma direção quase paralela à da superfície do corpo de prova de magneto). Os resultados analíticos da composição da camada principal na camada modificada e a composição da matéria-prima, que foram obtidos da mesma maneira que no Exemplo 1, estão dadas na Tabela 1. Como está claramente mostrado na Tabela 1, foi descoberto que a camada principal na camada modificada contém uma quantidade menor de Fe se comparado com a matéria-prima, mas contém uma quantidade muito maior de oxigênio. Além disso, analisando-se separadamente a camada mais externa na camada modificada da mesma maneira que no exemplo 1, foi descoberto que a camada mais externa é uma camada contendo hematita como co mponente principal. Além disso, a observação da seção transversal na vizinhança da superfície
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21/29 do corpo de prova de magneto com superfície modificada foi feita usando-se um microscópio de transmissão eletrônica (HF 2100: produzido pela Hitachi High-Technologies Corporation). Os resultados estão dados na Figura 4 (a Figura 4 é uma imagem ampliada da vizinhança da superfície da camada modificada mostrada na Figura 3). Como está claramente mostrado na Figura 4, foi descoberto que uma camada de cerca de 50 nm de espessura está presente entre a camada principal e a camada mais externa cerca de 200 nm de espessura. Além disso, a camada foi descoberta ser amorfa (pela análise de difração de raio de elétrons).
[0063] As composições da camada amorfa e da camada mais externa na camada modificada foram analisadas usando-se um analisador de raios X do tipo dispersão de energia (EDX: produzido por NORAN Instruments), e os resultados estão dados na Tabela 2. Como é claramente mostrado na Tabela 2, foi descoberto que a camada mais externa na camada modificada é constituída de óxido de ferro quase isento de Nd, e que a camada amorfa é feita de um óxido complexo de Nd e Fe. Além disso, foi descoberto (pela análise espectroscópica Raman) que a hematita soma 100% em massa do óxido de ferro que constitui a camada mais externa da camada modificada.
T abela 1
Nd Dy Pr Fe Co Al O
Exemplo 1 Camada Principal 15,8 7,2 5,4 62,0 1,1 0,3 8,1
Matéria-prima 16,9 8,3 5,4 66,0 1,3 0,5 1,7
Exemplo 2 Camada Principal 15,7 6,6 5,1 62,8 0,9 0,7 8,2
Matéria-prima 16,7 7,0 5,5 67,3 1,1 0,6 1,7
Exemplo 3 Camada Principal 15,6 7,2 4,9 62,3 1,1 0,7 8,2
Matéria-prima 16,6 6,8 6,0 67,2 1,1 0,7 1,7
Exemplo 4 Camada Principal 15,4 7,2 4,8 63,4 0,9 0,3 8,1
Matéria-prima 17,0 6,9 5,7 67,3 1,0 0,4 1,7
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T abela 2
Nd Fe O
Camada mais externa 1,1 85,4 13,4
Camada amorfa 38,7 52,0 8,7
(Unidade: % em massa)
Exemplo Comparativo 1 [0064] Após a limpeza com álcool, um corpo de prova de magneto foi submetido a um tratamento de envelhecimento no vácuo a 490°C por 2,5 horas, e foi também submetido a um tratamento térmico a 400°C por 15 minutos sob uma atmosfera contendo ar tendo um ponto de condensação de 15°C (com pressa parcial de oxigênio de 20000 Pa e pressão parcial de vapor d'água de 2000 Pa), para assim obter um corpo de prova de magneto com superfície modificada. O corpo de prova de magneto foi aquecido da temperatura ambiente até a temperatura de tratamento térmico a uma taxa de aquecimento de cerca de 900°C/hora sob uma atmosfera contendo argônio tendo um ponto de condensação de -40°C (com pressão parcial de vapor d'água de 12,9 Pa)(duração do tempo de aquecimento de 25 minutos). O resfriamento após o tratamento térmico foi executado sob a mesma atmosfera. A espessura da camada modificada formada na superfície do corpo de prova de magneto pelo tratamento acima foi de 2,5 gm.
Exemplo Comparativo 2 [0065] Após a limpeza com álcool, um corpo de prova de magneto foi submetido a um tratamento térmico a 500°C por 30 minutos sob uma atmosfera com pressão parcial de oxigênio de 100 Pa e pressão parcial de vapor d'água de 5 x 10-2 Pa para assim obter um corpo de prova de magneto com superfície modificada. O corpo de prova de magneto foi aquecido da temperatura ambiente até a temperatura de tratamento térmico a uma taxa de aquecimento de cerca de
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190oC/hora no vácuo (um grau de vácuo de 1 x 10-4 Pa ou menos)(a duração do tempo de aquecimento foi de 2,5 horas). O resfriamento após o tratamento térmico foi executado sob a mesma atmosfera. A espessura da camada modificada formada na superfície do corpo de prova de magneto pelo tratamento acima foi de 8,0 pm.
Exemplo Comparativo 3 [0066] Após a limpeza com álcool, um corpo de prova de magneto foi submetido a um tratamento térmico a 500oC por uma hora sob uma atmosfera com pressão parcial de oxigênio de 1 x 10-4 Pa e pressão parcial de vapor d'água de 5 x 10-8 Pa para assim obter um corpo de prova de magneto com superfície modificada. O corpo de prova de magneto foi aquecido da temperatura ambiente até a temperatura de tratamento térmico e resfriado após o tratamento térmico nas mesmas condições do Exemplo Comparativo 2. A espessura da camada modificada formada na superfície do corpo de prova de magneto pelo tratamento acima foi de 0,5 pm.
Exemplo Comparativo 4 [0067] Após a limpeza com álcool, o corpo de prova de magneto foi submetido a um tratamento de envelhecimento no vácuo a 490°C por 2,5 horas, foi imerso em uma solução aquosa de 2% de HNO3 por 2 minutos e foi submetido à lavagem ultrassônica. Pela posterior aplicação de um tratamento térmico a 450oC por 10 minutos ao corpo de prova de magneto sob uma atmosfera contendo nitrogênio tendo um ponto de condensação de 40°C (com pressão parcial de vapor d'água de 7000 Pa), foi obtido um corpo de prova de magneto com superfície modificada. O corpo de prova de magneto foi aquecido da temperatura ambiente até a temperatura de tratamento térmico a uma taxa de aquecimento de cerca de 1000oC/hora sob uma atmosfera contendo nitrogênio tendo um ponto de condensação de -40oC (com pressão parcial de vapor d'água de 12,9 Pa)(tempo de duração do aquec imen
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24/29 to de 25 minutos). O resfriamento após o tratamento térmico foi executado sob a mesma atmosfera. A espessura da camada modificada formada na superfície do corpo de prova de magneto pelo tratamento acima foi de 7,4 gm. A espessura da camada mais externa na camada modificada foi de cerca de 100 nm. Separadamente, a camada mais externa na camada modificada foi analisada da mesma maneira que no Exemplo 1, e o resultado está dado na Figura 5. Como é claramente mostrado na Figura 5, descobriu-se que a camada mais externa na camada modificada é uma camada contendo magnetita como componente principal.
Exemplo 5 [0068] Após a limpeza com álcool, o corpo de prova de magneto foi submetido a um tratamento de envelhecimento no vácuo a 490°C por 2,5 horas e foi também submetido a um tratamento térmico a 350°C por 2 horas sob uma atmosfera contendo ar tendo um ponto de condensação de 5°C (com pressão parcial de oxigênio de 20000 Pa e pressão parcial de vapor d'água de 875 Pa; pressão parcial de oxigênio/pressão parcial de vapor d'água = 22,9), para assim obter um corpo de prova de magneto com superfície modificada. O corpo de prova de magneto foi aquecido da temperatura ambiente até a temperatura de tratamento térmico a uma taxa de aquecimento de cerca de 800°C/hora sob uma atmosfera contendo ar tendo um ponto de condensação de -40°C (com pressão parcial de oxigênio de 20000 Pa e pressão parcial de vapor d'água de 12,9 Pa)(tempo de duração do aquecimento de 25 minutos). O resfriamento após o tratamento térmico foi executado sob a mesma atmosfera.
Exemplo 6 [0069] Após a limpeza com álcool, um corpo de prova de magneto foi submetido a um tratamento de envelhecimento no vácuo a 490°C por 2,5 horas, e foi também submetido a um tratamento térmico a
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350°C por duas horas sob uma atmosfera contendo ar tendo um ponto de condensação de -10°C (com pressão parcial de oxigênio de 20000 Pa e pressão parcial de vapor d'água de 260 Pa; pressão parcial de oxigênio/pressão parcial de vapor d'água = 76,9), para assim obter um corpo de prova de magneto com superfície modificada. O corpo de prova de magneto foi aquecido da temperatura ambiente até a temperatura do tratamento térmico e resfriado após o tratamento térmico nas mesmas condições do Exemplo 5.
Exemplo 7 [0070] Um corpo de prova de magneto com superfície modificada foi obtido da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto pelo aquecimento do corpo de prova de magneto da temperatura ambiente até a temperatura do tratamento térmico a uma taxa de aquecimento de cerca de 900°C/h sob uma atmosfera contendo ar tendo um ponto de condensação de -25°C (com pressão parcial de oxigênio de 20000 Pa e pressão parcial de vapor d'água de 63,6 Pa)(o tempo de duração do aquecimento foi de 25 minutos, e o resfriamento após o tratamento térmico sob a mesma atmosfera.
Exemplo 8 [0071] Um corpo de prova de magneto com superfície modificada foi obtido da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto pelo aquecimento do corpo de prova de magneto da temperatura ambiente até a temperatura do tratamento térmico a uma taxa de aquecimento de cerca de 450°C/hora e sob uma atmosfera contendo ar tendo um ponto de condensação de -40°C (com pressão parcial de oxigênio de 20000 Pa e pressão parcial de vapor d'água de 12,9 Pa)(tempo de duração do aquecimento de 50 minutos), e resfriado após o tratamento térmico sob a mesma atmosfera.
Exemplo 9 [0072] Após a limpeza com álcool, um magneto sinterizado tendo
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26/29 dimensões de 1 mm de espessura x 7 mm de comprimento x 7 mm de largura (o método de produção foi o mesmo conforme acima) foi submetido a um tratamento de envelhecimento no vácuo a 490°C por 2,5 horas, e foi também submetido a um tratamento térmico a 400°C por 15 minutos sob uma atmosfera contendo ar tendo um ponto de condensação de 0°C (com pressão parcial de oxigênio de 20000 Pa e pressão parcial de vapor d'água de 600 Pa, pressão parcial de oxigênio/pressão parcial de vapor d'água = 33,3), para assim modificar a sua superfície. O magneto foi aquecido da temperatura ambiente até a temperatura do tratamento térmico e resfriado após o tratamento térmico nas mesmas condições do exemplo 1.
Exemplo Comparativo 5 [0073] Após a limpeza com álcool, um magneto sinterizado tendo dimensões de 1 mm de espessura x 7 mm de comprimento x 7 mm de largura (o método de produção é o mesmo conforme acima) foi submetido a um tratamento de envelhecimento no vácuo a 490°C por 2,5 horas, e foi também submetida a um tratamento térmico a 450°C por 10 minutos sob uma atmosfera contendo nitrogênio tendo um ponto de condensação de 40°C (com pressão parcial de vapor d'água de 7000 Pa), para assim modificar a sua superfície. O magneto foi aquecido da temperatura ambiente até a temperatura do tratamento térmico e resfriado após o tratamento térmico nas mesmas condições que no Exemplo Comparativo 4.
Avaliação pelo ciclo de teste úmido e seco [0074] Fazendo-se referência a um ciclo de teste pulverizado-se uma água com sal neutro conforme descrito na JIS H8502-1999, um ciclo de teste úmido e seco excluindo a pulverização de água salgada (3 ciclos) foi aplicado aos corpos de prova de magneto com superfície modificada obtidos nos Exemplos 1 a 8 e nos Exemplos Comparativos 1 a 4, e um número de classificação da avaliação após o teste (isto é,
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27/29 uma avaliação de defeito de corrosão com base na JIS H5802-1999) foi executado. Os resultados estão dados na Tabela 3. Na Tabela 3 está também dado o resultado da avaliação para um corpo de prova de magneto obtido pela limpeza com álcool e um tratamento de envelhecimento no vácuo a 490°C por 2,5 horas (Exemplo de Referência).
T abela 3
Exemplos Comparat. N° Exemplos Comparat. N° Ref.
1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4
N° de classif. 9,5 10 9,8 10 9 8 9,3 9,8 6 4 3 4 2
[0075] Como está claramente mostrado na Tabela 3, os corpos de prova de magneto com superfície modificada dos exemplos 1 a 8 obtidos pelo método da presente invenção apresentaram resistência à corrosão suficiente mesmo após o ciclo de testes úmido e seco (sem praticamente qualquer deterioração problemática das características magnéticas). Foi sugerido que a camada modificada formada na superfície do corpo de prova de magneto com tal constituição compreendendo uma camada principal contendo pelo menos oxigênio em uma quantidade maior que aquela da matéria-prima e uma camada mais externa contendo óxido de ferro compreendendo principalmente hematita como componente contribui para dar os resultados acima. Além disso, a estrutura em camadas contendo Nd, que foi confirmada na camada modificada formada na superfície do corpo de prova de magneto do Exemplo 4, foi estimada ser formada na decomposição parcial da fase principal da matéria-prima pelo tratamento térmico, na qual o Nd difundido da fase principal e precipitada na parte tensa que foi levemente gerada na camada modificada devido à diferença na razão de expansão térmica da matéria-prima e da camada modificada. Essa estrutura em camadas contendo Nd foi também considerada como contribuindo para a resistência à corrosão da camada modificada.
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Avaliação das características magnéticas:
[0076] As características magnéticas dos magnetos sinterizados com superfície modificada do Exemplo 9 e do Exemplo Comparativo 5 foram medidas com um equipamento de medição magnética (SK-130: produzido pela METRON, Inc.), 3 os resultados estão mostrados na Figura 6. Na Figura 6 estão também mostradas as características magnéticas medidas no magneto sinterizado logo após o tratamento de envelhecimento (Exemplo de Referência). Como está claramente mostrado na Figura 6, o magneto sinterizado com superfície modificada do Exemplo 9 não apresentou nenhuma queda nas características magnéticas atribuídas à modificação de superfície, mas o magneto sinterizado com superfície modificada do Exemplo Comparativo 5 sofreu uma queda considerável nas características magnéticas atribuídas à modificação de superfície. A diferença é considerada estar relacionada ao fato de que no Exemplo Comparativo 5, o magneto sinterizado com superfície modificada foi obtido pelo tratamento térmico sob uma atmosfera de nitrogênio isenta de oxigênio e contendo apenas vapor d'água em grande quantidade, o que levou à reação oxidante na superfície do magneto de modo a gerar hidrogênio como subproduto em grande quantidade, resultando na fragilização do magneto provocada pela oclusão do hidrogênio assim gerado; enquanto que no Exemplo 9 o magneto sinterizado com superfície modificada foi obtido pelo tratamento térmico sob uma atmosfera contendo oxigênio e vapor d'água em quantidades adequadas, o que levou à supressão da reação de oxidação excessiva na superfície do magneto devido ao vapor d'água, evitando assim que o hidrogênio fosse gerado e assim suprimindo completamente a ocorrência de oclusão de hidrogênio no magneto. Aplicabilidade Industrial [0077] A presente invenção tem uma aplicabilidade industrial no ponto em que ela fornece um magneto sinterizado à base de metal ter
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29/29 ra rara tendo a ele atribuída uma resistência à oxidação suficiente por um tratamento térmico oxidante, que é resistente mesmo em um ambiente de umidade flutuante, enquanto suprime a deterioração das características magnéticas relativas ao tratamento térmico oxidante, e um método para produção do mesmo.

Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Magneto sinterizado à base de metal terra rara com superfície modificada caracterizado pelo fato de que a parte com superfície modificada compreende uma camada com superfície modificada compreendendo pelo menos três camadas formadas nesta ordem a partir do lado interno do magneto, uma camada principal contendo metal terra rara R, Fe, B e oxigênio, uma camada amorfa co ntendo pelo menos metal terra rara R, Fe e oxigênio, e uma camada mais externa contendo óxido de ferro compreendendo principalmente hematita como constituinte;
    em que a camada com superfície modificada tem uma espessura entre 0,5 pm e 10 pm; e em que a camada mais externa na camada com superfície modificada contém hematita somando 75% em massa ou mais de óxido de ferro como constituinte.
  2. 2. Magneto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada principal na camada com superfície modificada tem uma espessura entre 0,4 pm e 9,9 pm.
  3. 3. Magneto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada amorfa na camada com superfície modificada tem uma espessura de 100 nm ou menos.
  4. 4. Magneto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada mais externa na camada com superfície modificada tem uma espessura entre 10 nm e 300 nm.
  5. 5. Magneto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição da camada principal na camada com superfície modificada, se comparada com aquela do magneto não-submetido à modificação de superfície, tem um teor de Fe reduzido e um teor de oxigênio aumentado.
  6. 6. Magneto, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza
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    2/2 do pelo fato de que o teor de oxigênio da camada principal na camada com superfície modificada está entre de 2,5% em massa e 15% em massa.
  7. 7. Magneto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada principal na camada com superfície modificada contém uma camada enriquecida com metal terra rara R alongando intermitentemente na direção transversal, com um comprimento entre 0,5 gm e 30 gm e uma espessura entre 50 nm e 400 nm.
  8. 8. Método para produção de magneto sinterizado à base de metal terra rara com superfície modificada, conforme definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa de aplicação de um tratamento térmico a um corpo de magneto em uma temperatura entre 200°C e 600°C, sob uma atmosfera com pressão parcial de oxigênio entre 1 x 102 Pa e 1 x 105 Pa e pressão parcial de vapor d'água entre 250 Pa e 900 Pa, em que a relação de pressão parcial de oxigênio com a pressão parcial de vapor d'água (pressão parcial de oxigênio/ pressão parcial de vapor d'água) está entre 1 e 400.
  9. 9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o aquecimento a partir de uma temperatura no rmal até a temperatura do tratamento térmico é executado sob uma atmosfera com pressão parcial de oxigênio entre 1 x 102 e 1 x 105 Pa e pressão parcial de vapor d'água entre 1 x 10-3 e 100 Pa.
  10. 10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que um tratamento térmico adicional é executado antes de e/ou após o tratamento térmico, em uma temperatura entre 200°C e 600°C e sob uma atmosfera com pressão parcial de oxigênio entre 1 x
    10-2 Pa e 50 Pa e pressão parcial de vapor d'água entre 1 x 10-7 Pa e 1 x 10-2 Pa.
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