DE102012202687A1

DE102012202687A1 - Magnet i.e. permanent magnet, for use in electromotor for e.g. anti-skid system in motor car, has base material consisting of neodymium iron boron and applied as coating on layer having specified Vickers hardness

Info

Publication number: DE102012202687A1
Application number: DE201210202687
Authority: DE
Inventors: Jochen Geissler; Alexandra Wilde; Thomas Jaeger; Juergen Schuetz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2013-08-22
Also published as: JP6274734B2; CN103290413A; CN103290413B; JP2013175725A

Abstract

The magnet (10) has a base material (1) consisting of neodymium iron boron. The base material is applied as a coating on a layer (2) having Vickers hardness of about 400 HV, preferably 500, 800 and 1000 HV. Middle layer thickness of the layer is in a range of about 0.5-50 micrometers, preferably 2-40 micrometers. The base material is applied as the coating on another layer, which is arranged between the former layer and the base material. The second layer comprises a multilayer structure i.e. triple layer structure, which comprises two nickel (Ni) layers and a copper (Cu) layer. The former layer is selected from a ceramic layer, an alumina layer, a silicon oxide layer, a titanium dioxide layer, an organically modified ceramic layer, a titanium nitride (TiN) layer, a diamond-like carbon (DLC) layer and a nickel phosphate (NiP) alloy layer. An independent claim is also included for a method for manufacturing a magnet.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magneten aus Nd₂Fe₁₄B, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung als auch seine Verwendung. The present invention relates to a magnet of Nd ₂ Fe ₁₄ B, as well as a method for its preparation and its use.

Magnete und darunter Permanentmagnete aus Nd₂Fe₁₄B sind aus dem Stand der Technik bekannt. Aufgrund ihrer physikalischen und insbesondere ihrer guten magnetischen Eigenschaften werden Magnete aus Nd₂Fe₁₄B in heutiger Zeit gegenüber herkömmlichen Hartferriten bevorzugt, weil mit ihnen ein deutliches Leistungssteigerungspotential sowie Potential für Bauraumreduktionen in allen Vorrichtungen, die eines Magneten bedürfen, einhergehen. Magnete aus Nd₂Fe₁₄B haben allerdings den Nachteil, dass sie anfällig sind für Korrosion. In jüngster Zeit wurden daher Korrosionsschutzüberzüge für Magnete aus Nd₂Fe₁₄B entwickelt, die zumeist aus einer Dreischichtstruktur aus zwei Nickelschichten (Ni-Schicht), die eine Kupferschicht (Cu-Schicht) umgeben, bestehen. Diese Schutzschichten können zwar Fehlstellen im Grundwerkstoff, also im Nd₂Fe₁₄B Basiswerkstoff, zumindest teilweise ausgleichen, bieten aber keinen ausreichenden Schutz gegenüber Korrosion, da sie anfällig sind gegenüber mechanischer Einwirkung, wie sie beispielsweise beim Einbau, Transport oder Gebrauch des Magneten erfolgen kann. Dies ist auf die relativ weichen und damit instabilen Ni- sowie Cu-Schichten zurückzuführen, die lediglich etwa eine Härte von 200 HV für eine Ni-Schicht, bzw. 50 HV für eine Cu-Schicht, aufweisen. Bei Beschädigung dieser Schichten schreitet die Korrosion des Nd₂Fe₁₄B Basiswerkstoffs rasch fort. Je nach Umgebungsbedingungen wird die Korrosion bei Vorliegen einer verletzten Schicht sogar gegenüber unbeschichteten magnetischen Materialien aufgrund von Kontaktkorrosion, also galvanischer Kopplung, beschleunigt.Magnets and including permanent magnets made of Nd ₂ Fe ₁₄ B are known from the prior art. Due to their physical properties, and in particular their good magnetic properties, Nd ₂ Fe ₁₄ B magnets are currently preferred over conventional hard ferrites, because they provide a significant power increase potential and potential for space reductions in all devices requiring a magnet. However, magnets made of Nd ₂ Fe ₁₄ B have the disadvantage that they are susceptible to corrosion. Therefore, anticorrosive coatings for Nd ₂ Fe ₁₄ B magnets have recently been developed, which are mostly composed of a three-layer structure of two nickel layers (Ni layer) surrounding a copper layer (Cu layer). Although these protective layers can at least partially compensate for defects in the base material, ie in the Nd ₂ Fe ₁₄ B base material, they do not provide adequate protection against corrosion, since they are susceptible to mechanical action, as may occur, for example, during installation, transport or use of the magnet , This is due to the relatively soft and thus unstable Ni and Cu layers, which have only about a hardness of 200 HV for a Ni layer, or 50 HV for a Cu layer. If these layers are damaged, the corrosion of the Nd ₂ Fe ₁₄ B base material progresses rapidly. Depending on the ambient conditions, the corrosion in the presence of an injured layer even against uncoated magnetic materials due to contact corrosion, so galvanic coupling accelerated.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße Magnet ist aus einem Basiswerkstoff aus Nd₂Fe₁₄B gebildet, auf den eine Beschichtung aufgebracht ist. Diese Beschichtung umfasst mindestens eine erste Schicht mit einer Härte von mindestens 400 HV. Die Vickers-Härte wird gemäß DIN EN ISO 6507 gemessen. Durch das Aufbringen einer Schicht mit einer Härte von mindestens 400 HV wird der Magnet vor mechanischer Einwirkung geschützt, so dass durch eine solche Schutzschicht auch ein sehr guter Korrosionsschutz erzielt wird. Eine Härte von mindestens 400 HV hat sich als ausreichend erwiesen, um den meisten üblichen mechanischen Einwirkungen, wie Schlag, Stoß oder Kratzen beim Transport oder Gebrauch des Magneten, insofern zu widerstehen, als dass der magnetische Kern, also der Basiswerkstoff aus Nd₂Fe₁₄B, nicht beschädigt wird. Die erste Schicht kann auf den Basiswerkstoff aus Nd₂Fe₁₄B derart aufgebracht werden, dass sie denselben zumindest teilweise bedeckt. Besonders vorteilhaft umgibt aber die erste Schicht den Basiswerkstoff aus Nd₂Fe₁₄B vollständig. Damit ist gewährleistet, dass der Magnet rundum vor mechanischen Einwirkungen und damit vor Korrosion geschützt ist.The magnet according to the invention is formed from a base material of Nd ₂ Fe ₁₄ B, on which a coating is applied. This coating comprises at least a first layer having a hardness of at least 400 HV. The Vickers hardness is adjusted according to DIN EN ISO 6507 measured. By applying a layer with a hardness of at least 400 HV, the magnet is protected from mechanical action, so that a very good corrosion protection is achieved by such a protective layer. A hardness of at least 400 HV has proven to be sufficient to withstand most common mechanical effects, such as impact, impact or scratching during transport or use of the magnet, in that the magnetic core, ie the base material of Nd ₂ Fe ₁₄ B, not damaged. The first layer may be applied to the Nd ₂ Fe ₁₄ B base material such that it at least partially covers it. Particularly advantageously, however, the first layer completely surrounds the base material made of Nd ₂ Fe ₁₄ B. This ensures that the magnet is completely protected against mechanical influences and thus against corrosion.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die erste Schicht eine Härte von mindestens 500HV, insbesondere mindestens 800 HV und insbesondere mindestens 1000 HV, auf. Je höher der Härtegrad der ersten Schicht, desto besser ist der erfindungsgemäße Magnet gegenüber äußerer, insbesondere mechanischer, Einwirkung geschützt. Prinzipiell ist der maximale Härtegrad der ersten Schicht im Einzelnen nicht beschränkt, jedoch haben sich Härtegrade von mindestens 500 HV, insbesondere von mindestens 800 HV und insbesondere von 1000 HV als sehr gut erwiesen, um eine mechanische Beeinträchtigung des magnetischen Materials aus Nd₂Fe₁₄B zu verhindern. According to a preferred embodiment of the invention, the first layer has a hardness of at least 500 HV, in particular at least 800 HV and in particular at least 1000 HV. The higher the degree of hardness of the first layer, the better the magnet according to the invention is protected against external, in particular mechanical, action. In principle, the maximum degree of hardness of the first layer is not limited in detail, but hardnesses of at least 500 HV, in particular of at least 800 HV and in particular of 1000 HV have proven to be very good in order to mechanically impair the magnetic material of Nd ₂ Fe ₁₄ B to prevent.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die mittlere Schichtdicke der ersten Schicht 0,5 bis 50 µm und insbesondere 2 bis 40 µm. Es wurde gefunden, dass für eine Schutzschicht mit einer Härte von mindestens 400 HV bereits eine mittlere Schichtdicke von 0,5 µm und insbesondere von mindestens 2 µm ausreichend ist, um einen sehr guten Schutz gegenüber mechanischer Einwirkung zu erzielen. Prinzipiell unterliegt die mittlere Schichtdicke der ersten Schicht nach oben hin keiner Einschränkung, jedoch haben sich maximale Schutzschichten von 50 µm und insbesondere von 40 µm als vollkommen ausreichend im Hinblick auf den Schutz vor mechanischer Einwirkung gezeigt. Je höher die Dicke der ersten Schicht, desto besser ist der erfindungsgemäße Magnet gegenüber äußerer, insbesondere mechanischer, Einwirkung geschützt. Bei stärkeren Einwirkungen durch beispielsweise Schlag, Stoß oder Kratzen, ergeben sich bei Erhöhung der Schichtdicke der ersten Schicht auf Werte von weit über 50 µm keine weiteren nennenswerten Vorteile. According to a further preferred embodiment of the present invention, the average layer thickness of the first layer is 0.5 to 50 μm and in particular 2 to 40 μm. It has been found that for a protective layer having a hardness of at least 400 HV, an average layer thickness of 0.5 μm and in particular of at least 2 μm is already sufficient to achieve very good protection against mechanical action. In principle, the average layer thickness of the first layer is not subject to any restrictions at the top, however, maximum protective layers of 50 μm and in particular of 40 μm have been found to be perfectly adequate in terms of protection against mechanical action. The higher the thickness of the first layer, the better the magnet according to the invention is protected against external, in particular mechanical, action. In the case of stronger effects, for example due to impact, impact or scratching, no further significant advantages result when the layer thickness of the first layer is increased to values of well over 50 μm.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die auf den Basiswerkstoff aus Nd₂Fe₁₄B aufgebrachte Beschichtung neben einer ersten Schicht auch mindestens eine zweite Schicht, wobei die zweite Schicht zwischen der ersten Schicht und dem Basiswerkstoff angeordnet ist. Das Aufbringen einer zweiten Schicht auf den Basiswerkstoff vor Aufbringen der ersten, erfindungswesentlichen Schicht mit einer Härte von mindestens 400 HV, hat den Vorteil, dass dadurch z.B. Fehlstellen im Basiswerkstoff ausgeglichen werden können, die sich dann nicht bis in die äußerste Schutzschicht durchziehen, so dass das magnetische Material noch besser vor mechanischer Einwirkung geschützt ist. Die chemische Natur der zweiten Schicht ist im Einzelnen nicht beschränkt, sofern sie die magnetischen Eigenschaften des magnetischen Basiswerkstoffs nicht merklich nachteilig beeinflusst, die zweite Schicht auf dem Basiswerkstoff gut haftet und ferner die zweite Schicht mit der ersten Schicht gut und dauerhaft verbunden werden kann, so dass ein Abrieb oder Abblättern der ersten erfindungswesentlichen Schicht unterbunden wird. Beispielhafte Materialien für die zweite Schicht sind Kupfer, Nickel, andere Metalle oder Legierungen daraus. According to a further advantageous embodiment, the coating applied to the base material of Nd ₂ Fe ₁₄ B comprises not only a first layer but also at least one second layer, wherein the second layer is arranged between the first layer and the base material. The application of a second layer to the base material prior to application of the first, essential to the invention layer having a hardness of at least 400 HV, has the advantage that thereby eg Defects in the base material can be compensated, which then do not penetrate to the outermost protective layer, so that the magnetic material is better protected against mechanical impact. Specifically, the chemical nature of the second layer is not limited so long as it does not appreciably adversely affect the magnetic properties of the magnetic base material, the second layer adheres well to the base material, and further the second layer can be well and permanently bonded to the first layer that abrasion or flaking off of the first layer essential to the invention is prevented. Exemplary materials for the second layer are copper, nickel, other metals or alloys thereof.

Vorzugsweise ist die zweite auf den Basiswerkstoff aufgebrachte Schicht selbst eine Vielschichtstruktur, also beispielsweise eine Struktur aus zwei Schichten oder insbesondere eine Dreischichtstruktur, da auf diese Art und Weise besonders gut Fehlstellen im Basiswerkstoff, ausgeglichen werden können. Besonders bevorzugt ist dabei eine Dreischichtstruktur mit der Schichtabfolge: Ni-Schicht – Cu-Schicht – Ni-Schicht. Nickel hat die Eigenschaft sich besonders gut mit dem Nd₂Fe₁₄B Basiswerkstoff zu verbinden und Fehlstellen darin auszugleichen. Die etwas weichere, innenliegende Cu-Schicht absorbiert mechanische Kräfte, während die äußere Nickelschicht aufgrund ihrer etwas größeren Härte als zusätzlicher mechanischer Schutzschild dient. Durch die Vielschichtstruktur werden somit mechanische Einwirkungen besonders gut absorbiert. Durch die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, sowie unterschiedliche chemische Struktur der Schichten der Vielschichtstruktur, kann der magnetische Basiswerkstoff zudem besonders gut vor Korrosion geschützt werden.Preferably, the second applied to the base material layer itself is a multilayer structure, so for example, a structure of two layers or in particular a three-layer structure, as in this way particularly well defects in the base material, can be compensated. Particularly preferred is a three-layer structure with the layer sequence: Ni layer - Cu layer - Ni layer. Nickel has the property to combine particularly well with the Nd ₂ Fe ₁₄ B base material and compensate for defects. The slightly softer, inner Cu layer absorbs mechanical forces, while the outer nickel layer serves as an additional mechanical shield due to its slightly greater hardness. Due to the multilayer structure thus mechanical effects are absorbed very well. Due to the different physical properties, as well as different chemical structure of the layers of the multilayer structure, the magnetic base material can also be particularly well protected against corrosion.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform beträgt die mittlere Schichtdicke jeder Schicht der Dreischichtstruktur 1 bis 40 µm, insbesondere 2 bis 30 µm. Schichtdicken in einem Bereich von mindestens 1 µm und insbesondere von mindestens 2 µm bis etwa 40 µm oder 50 µm haben sich als ausreichend erwiesen, Fehlstellen in dem Basiswerkstoff auszugleichen und einen zusätzlichen Schutz gegenüber dem Einwirken mechanischer Kräfte bereitzustellen. Die Schichtdicke ist im Einzelnen nach oben hin nicht begrenzt, allerdings sind die hier dargelegten Grenzwerte als Richtwerte in Bezug auf die Kostenstruktur des erfindungsgemäßen magnetischen Materials zu sehen.According to a further advantageous embodiment, the average layer thickness of each layer of the three-layer structure is 1 to 40 μm, in particular 2 to 30 μm. Layer thicknesses in a range of at least 1 .mu.m and in particular of at least 2 .mu.m to about 40 .mu.m or 50 .mu.m have proven to be sufficient to compensate for defects in the base material and to provide additional protection against the action of mechanical forces. The layer thickness is not limited in detail upwards, however, the limit values set out here are to be regarded as guidelines with respect to the cost structure of the magnetic material according to the invention.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die erste Schicht ausgewählt aus: einer keramischen Schicht, wie z.B. Aluminium-Oxid, Silizium-Oxid oder Titan-Dioxid, einer organisch modifizierten keramischen Schicht, einer TiN-Schicht, einer DLC-Schicht und einer NiP-Legierungsschicht, insbesondere einer NiP-Legierungsschicht. Die hier genannten Schichten weisen Härtegrade von deutlich über 400 HV auf und sind deshalb besonders gut zur Ausbildung einer Schutzschicht für den korrosionsempfindlichen Magneten aus Nd₂Fe₁₄B geeignet. Zudem sind die hier genannten Schichten besonders resistent gegenüber mechanischer Einwirkung, sind also weder hochgradig spröde noch leicht deformierbar und verbinden sich sehr gut mit dem Basiswerkstoff, als auch mit anderen üblichen Materialien, die für die Ausbildung einer zweiten Schicht in Frage kommen. Unter keramischen Schichten sind alle gängigen Keramikmaterialien zu verstehen und insbesondere SiO₂-haltige Keramiken, die über eine hervorragende Härte verfügen und sich gut mit dem Nd₂Fe₁₄B Basiswerkstoff oder der zweiten Schicht verbinden lassen. Titannitrid- sowie diamantartige Kohlenstoffschichten (DLC-Schichten: diamond-like-carbon) sind als harte Beschichtungen auf Gleitflächen bekannt und finden auch für den erfindungsgemäßen Magneten Anwendung. Auch diese Schichten verfügen über eine ausgezeichnete Härte und einen besonders niedrigen Abrieb und sind somit besonders geeignet für bewegte magnetische Werkstücke. Als besonderes vorteilhaft haben sich galvanisch abgeschiedene Legierungsschichten aus NiP (Nickel-Phosphor) erwiesen. Diese sind mit unterschiedlichem Phosphorgehalt von beispielsweise 3, 7 oder über 10 Masse-% verfügbar. Wie bereits ausgeführt verbindet sich Nickel sehr gut mit dem erfindungsgemäßen Basiswerkstoff, also dem magnetischen Material aus Nd₂Fe₁₄B, wobei der Phosphoranteil merklich zur Steigerung der Härte dieses Legierungsmaterials beiträgt. Die hier genannten Materialien der ersten Schicht und insbesondere die NiP-Legierungsschicht, sind selbst gegenüber Korrosion resistent. Somit wird auf diese Weise ein Beschichtungsmaterial bereitgestellt, das das magnetische Material auf Dauer besonders gut vor mechanischer Einwirkung und damit auch vor Korrosion, schützt. According to a further advantageous embodiment, the first layer is selected from a ceramic layer, such as, for example, aluminum oxide, silicon oxide or titanium dioxide, an organically modified ceramic layer, a TiN layer, a DLC layer and a NiP alloy layer , in particular a NiP alloy layer. The layers mentioned here have degrees of hardness of well over 400 HV and are therefore particularly well suited for forming a protective layer for the corrosion-sensitive magnet of Nd ₂ Fe ₁₄ B. In addition, the layers mentioned here are particularly resistant to mechanical action, so they are neither highly brittle nor easily deformable and combine very well with the base material, as well as with other conventional materials that are suitable for the formation of a second layer. Ceramic layers are to be understood as meaning all common ceramic materials and in particular SiO ₂ -containing ceramics which have an excellent hardness and can be easily combined with the Nd ₂ Fe ₁₄ B base material or the second layer. Titanium nitride and diamond-like carbon layers (DLC layers: diamond-like-carbon) are known as hard coatings on sliding surfaces and are also used for the magnet according to the invention. Also these layers have an excellent hardness and a particularly low abrasion and are therefore particularly suitable for moving magnetic workpieces. Electrodeposited alloy layers of NiP (nickel-phosphorus) have proven to be particularly advantageous. These are available with different phosphorus contents of for example 3, 7 or more than 10% by mass. As already stated, nickel combines very well with the base material according to the invention, that is to say the magnetic material of Nd ₂ Fe ₁₄ B, the phosphorus content contributing markedly to increasing the hardness of this alloy material. The materials of the first layer mentioned here, and in particular the NiP alloy layer, are themselves resistant to corrosion. Thus, a coating material is provided in this way, which protects the magnetic material in the long term particularly well against mechanical action and thus also against corrosion.

Weiter erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines Magneten bereitgestellt, wobei der Magnet einen Basiswerkstoff aus Nd₂Fe₁₄B umfasst, und das Verfahren den erfindungswesentlichen Schritt des Aufbringens einer Beschichtung aus mindestens einer ersten Schicht mit einer Härte von mindestens 400 HV auf den Basiswerkstoff umfasst. Das separate Aufbringen einer Schicht auf den magnetischen Basiswerkstoff birgt gegenüber lediglich physikalischer oder chemischer Modifikation der Oberfläche des Basiswerkstoffs den Vorteil, dass sich Einwirkungen von außen, wie beispielsweise Stoß, Schlag, Kratzen o.ä. nicht direkt auf den magnetischen Kern auswirken, sondern von der umgebenen Schicht besser aufgenommen, abgeleitet oder absorbiert werden, wodurch der innen liegende magnetische Kern viel besser dauerhaft geschützt bleibt. Das Aufbringen der ersten Schicht kann auf alle gängigen Arten und Weisen, wie beispielsweise mittels CVD, PVD oder galvanischer Abscheidung, erfolgen. Das Verfahren zur Aufbringung der ersten Schicht ist von dem für die erste Schicht verwendeten Material abhängig und kann vom Fachmann in geeigneter Weise ausgewählt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Magnet erhalten, der sich durch eine hervorragende Stabilität auszeichnet und der somit gegenüber mechanischen Einwirkungen, als auch Korrosion, geschützt ist. According to the invention, a method is also provided for producing a magnet, wherein the magnet comprises a base material of Nd ₂ Fe ₁₄ B, and the method comprises the essential step of applying a coating of at least one first layer having a hardness of at least 400 HV to the base material includes. The separate application of a layer on the magnetic base material has the advantage, compared to merely physical or chemical modification of the surface of the base material, that external influences, such as impact, impact, scratching, or the like, occur. not directly affect the magnetic core, but are better absorbed, derived or absorbed by the surrounding layer, whereby the inner magnetic core much better permanently protected. The application of the first layer can be done in all common ways, such as for example by means of CVD, PVD or galvanic deposition occur. The method of applying the first layer is dependent on the material used for the first layer and may be suitably selected by those skilled in the art. The inventive method, a magnet is obtained, which is characterized by excellent stability and is thus protected against mechanical effects, as well as corrosion.

Die für den erfindungsgemäßen Magneten aus Nd₂Fe₁₄B angeführten Ausführungsformen, Effekte und Vorteile, finden auch Anwendung auf das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Magneten.The embodiments, effects and advantages mentioned for the magnet according to the invention from Nd ₂ Fe ₁₄ B are also applicable to the method according to the invention for producing a magnet.

So weist die erste Schicht vorzugsweise eine Härte von mindestens 500 HV, insbesondere mindestens 800 HV und insbesondere mindestens 1000 HV, auf. Die mittlere Schichtdicke der ersten auf den Basiswerkstoff aufgebrachten Schicht beträgt weiter vorzugsweise 0,5 bis 50 µm, insbesondere 2 bis 40 µm.Thus, the first layer preferably has a hardness of at least 500 HV, in particular at least 800 HV and in particular at least 1000 HV. The average layer thickness of the first layer applied to the base material is more preferably 0.5 to 50 μm, in particular 2 to 40 μm.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dieses einen Schritt des Aufbringens mindestens einer zweiten Schicht. Diese zweite Schicht wird direkt auf den Basiswerkstoff aus Nd₂Fe₁₄B aufgebracht, und sodann wird auf diese zweite Schicht die erste, erfindungswesentliche Schicht, aufgebracht, so dass final die zweite Schicht zwischen der ersten Schicht und dem Basiswerkstoff angeordnet ist. Die zweite Schicht kann, je nach verwendetem Material, in geeigneter Weise auf den Basiswerkstoff, also die Basisschicht, aufgebracht werden, üblicherweise mittels PVD, CVD oder galvanischer Abscheidung. According to a further advantageous embodiment of the method according to the invention, this comprises a step of applying at least one second layer. This second layer is applied directly to the base material of Nd ₂ Fe ₁₄ B, and then the first, essential to the invention layer is applied to this second layer, so that finally the second layer between the first layer and the base material is arranged. Depending on the material used, the second layer can be applied in a suitable manner to the base material, ie the base layer, usually by means of PVD, CVD or electrodeposition.

Aus oben genannten Gründen ist die zweite auf den Basiswerkstoff aufgebrachte Schicht vorzugsweise selbst eine Vielschichtstruktur und insbesondere eine Dreischichtstruktur mit der besonders vorteilhaften Schichtabfolge: Ni-Schicht – Cu-Schicht – Ni-Schicht. Wie bereits ausgeführt, beträgt die mittlere Schichtdicke jeder Schicht der Dreischichtstruktur weiter vorzugsweise 1 bis 40 µm und insbesondere 2 bis 30 µm.For the reasons mentioned above, the second layer applied to the base material is preferably itself a multilayer structure and in particular a three-layer structure with the particularly advantageous layer sequence: Ni layer - Cu layer - Ni layer. As already stated, the average layer thickness of each layer of the three-layer structure is more preferably 1 to 40 μm and in particular 2 to 30 μm.

Wie ebenfalls bereits ausgeführt ist die erste Schicht vorzugsweise ausgewählt aus: einer keramischen Schicht, wie z.B. Aluminium-Oxid, Silizium-Oxid oder Titan-Dioxid, einer organisch modifizierten keramischen Schicht, einer TiN-Schicht, einer DLC-Schicht und einer NiP-Legierungsschicht, insbesondere einer NiP-Legierungsschicht.As already stated, the first layer is preferably selected from: a ceramic layer, e.g. Aluminum oxide, silicon oxide or titanium dioxide, an organically modified ceramic layer, a TiN layer, a DLC layer and a NiP alloy layer, in particular a NiP alloy layer.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach dem Aufbringen der ersten Schicht eine Wärmebehandlung durchgeführt. Dies kann je nach Material, und beispielsweise für eine NiP-Legierungsschicht, z.B. mittels Tempern in einem Ofen in einem Temperaturbereich zwischen etwa 250 °C und etwa 400 °C für 1 bis 20 Stunden, erfolgen. Die geeignete Temperatur, sowie die geeignete Zeit kann der Fachmann leicht durch entsprechende Versuche herausfinden. Durch die Wärmebehandlung wird das Material der ersten Schicht zusätzlich gehärtet und verbindet sich ferner noch inniger mit dem magnetischen Basiswerkstoff. Dadurch wird ein Magnet mit besonders hoher mechanischer Stabilität und niedrigen Verschleißeigenschaften erhalten, der somit auch sehr gut gegenüber Korrosion geschützt ist. According to a further advantageous embodiment of the method according to the invention, a heat treatment is carried out after the application of the first layer. This may vary depending on the material, and for example for a NiP alloy layer, e.g. by annealing in an oven in a temperature range between about 250 ° C and about 400 ° C for 1 to 20 hours. The suitable temperature, as well as the appropriate time, the expert can easily find out by appropriate experiments. The heat treatment additionally hardens the material of the first layer and, moreover, connects even more intimately to the magnetic base material. As a result, a magnet with particularly high mechanical stability and low wear properties is obtained, which is thus also very well protected against corrosion.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Aufbringen der ersten Schicht durch galvanische Abscheidung. Hierdurch kann die erste Schicht mit exakter Schichtdicke auf den Basiswerkstoff, aufgebracht werden. Das Verfahren ist ferner sehr unanfällig gegenüber Fehlstellenbildung. Der erfindungsgemäß hergestellte Magnet ist damit bestens vor mechanischer Einwirkung und Korrosion geschützt und verfügt dauerhaft über eine ausgezeichnete Stabilität.According to an advantageous embodiment, the application of the first layer takes place by means of electrodeposition. As a result, the first layer with an exact layer thickness can be applied to the base material. The method is also very immune to flaw formation. The magnet produced according to the invention is thus optimally protected against mechanical action and corrosion and has durable stability.

Weiter erfindungsgemäß wird auch ein Elektromotor beschrieben, der mindestens einen Magneten wie oben beschrieben oder wie nach dem oben ausgeführten Verfahren hergestellt, umfasst. Die vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Magneten, sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens finden auch Anwendung auf den erfindungsgemäßen Elektromotor. Ein solcher Elektromotor kann aufgrund der hervorragenden physikalischen, mechanischen, sowie magnetischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Magneten, in kleineren Dimensionen ausgeführt werden, ohne einen Verlust an Leistung oder Stabilität zu erleiden und ist daher besonders für bauraumreduzierte Elektromotoren vorteilhaft. Solche Elektromotoren finden insbesondere Anwendung in Antiblockiersystemen, Kühlkreisläufen, Lenkungssystemen und Sitzsteuerungen und anderen Hilfs- und Komfortantrieben in einem Kraftfahrzeug.Furthermore, according to the invention, an electric motor is described which comprises at least one magnet as described above or as produced according to the above-described method. The advantageous embodiments of the magnet according to the invention, as well as the method according to the invention also find application to the electric motor according to the invention. Due to the outstanding physical, mechanical and magnetic properties of the magnet according to the invention, such an electric motor can be designed in smaller dimensions without suffering any loss of power or stability and is therefore particularly advantageous for space-reduced electric motors. Such electric motors find particular application in anti-lock braking systems, cooling circuits, steering systems and seat controls and other auxiliary and comfort drives in a motor vehicle.

Ebenfalls erfindungsgemäß wird die Verwendung einer NiP-Legierungsschicht als Korrosionsschutz für einen Magneten aus Nd₂Fe₁₄B beschrieben.Also according to the invention, the use of a NiP alloy layer as corrosion protection for a magnet of Nd ₂ Fe ₁₄ B is described.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 eine Schnittansicht durch einen herkömmlichen Magneten, 1 a sectional view through a conventional magnet,

2 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Magneten gemäß einer ersten Ausführungsform, und 2 a schematic view of a magnet according to the invention according to a first embodiment, and

3 eine schematische Ansicht eines Magneten gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. 3 a schematic view of a magnet according to a second embodiment of the invention.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

1 zeigt eine Schnittansicht durch einen herkömmlichen Magneten 10. Hierin ist 1 der Basiswerkstoff aus Nd₂Fe₁₄B, 3 eine auf den Basiswerkstoff 1 aufgebrachte zweite Schicht, wobei die zweite Schicht 3 selbst eine Dreischichtstruktur mit der Schichtabfolge: Ni-Schicht 3a – Cu-Schicht 3b – Ni-Schicht 3c ist, wobei jede Einzelschicht 3a, 3b, 3c, der zweiten Schicht 3 den Basiswerkstoff 1 vollständig umgibt. Ein solcher, herkömmlicher Magnet 10 ist nicht ausreichend gegenüber Korrosion geschützt, insbesondere nicht bei Einwirkung mechanischer Kräfte, wie beispielsweise durch Stoß oder Zerkratzen. 1 shows a sectional view through a conventional magnet 10 , Here, 1 is the base material of Nd ₂ Fe ₁₄ B, 3 a on the base material 1 applied second layer, wherein the second layer 3 even a three-layer structure with the layer sequence: Ni layer 3a - Cu layer 3b - Ni layer 3c is, with each single layer 3a . 3b . 3c , the second layer 3 the base material 1 completely surrounds. Such, conventional magnet 10 is not sufficiently protected against corrosion, especially not under the action of mechanical forces, such as by impact or scratching.

2 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten erfindungsgemäßen Magneten 10, wobei 1 ein Basiswerkstoff aus Nd₂Fe₁₄B und 2 eine auf diesen Basiswerkstoff 1 aufgebrachte erste Schicht, nämlich eine NiP-Legierungsschicht, darstellt. Die erste Schicht 2 weist eine Härte von mindestens 400 HV auf und umgibt den Basiswerkstoff 1 vollständig. Dieser Magnet 10 zeichnet sich durch eine hervorragende mechanische Stabilität, Verschleißbeständigkeit, sowie Korrosionsbeständigkeit aus. 2 shows a schematic view of a first inventive magnet 10 , in which 1 a base material of Nd ₂ Fe ₁₄ B and 2 on this base material 1 applied first layer, namely a NiP alloy layer represents. The first shift 2 has a hardness of at least 400 HV and surrounds the base material 1 Completely. This magnet 10 is characterized by excellent mechanical stability, wear resistance and corrosion resistance.

3 zeigt eine schematische Ansicht eines Magneten 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei 1 wiederum einen Basiswerkstoff aus Nd₂Fe₁₄B, 3 eine auf diesen Basiswerkstoff 1 aufgebrachte zweite Schicht und 2 wiederum eine auf die zweite Schicht 3 aufgebrachte erste Schicht, nämlich eine NiP-Legierungsschicht, darstellt. Die zweite Schicht 3 ist selbst eine Dreischichtstruktur mit der Schichtabfolge: Ni-Schicht 3a – Cu-Schicht 3b – Ni-Schicht 3c, wobei jede Einzelschicht 3a, 3b, 3c, der zweiten Schicht 3 den Basiswerkstoff 1 vollständig umgibt. Ebenso umgibt die erste Schicht 2 die außen liegende Einzelschicht 3c vollständig. Dieser Magnet 10 zeichnet sich durch eine besonders gute mechanische Stabilität, Verschleißbeständigkeit, sowie Korrosionsbeständigkeit aus. Fehlstellen in den Basiswerkstoff 1 sind durch die Vielschichtstruktur 2, 3, vollständig ausgeglichen. 3 shows a schematic view of a magnet 10 according to a second embodiment of the invention, wherein 1 again a base material of Nd ₂ Fe ₁₄ B, 3 a on this base material 1 applied second layer and 2 again one on the second layer 3 applied first layer, namely a NiP alloy layer represents. The second layer 3 itself is a three-layer structure with the layer sequence: Ni layer 3a - Cu layer 3b - Ni layer 3c where each single layer 3a . 3b . 3c , the second layer 3 the base material 1 completely surrounds. Similarly, the first layer surrounds 2 the outer single layer 3c Completely. This magnet 10 is characterized by a particularly good mechanical stability, wear resistance, and corrosion resistance. Defects in the base material 1 are due to the multilayer structure 2 . 3 completely balanced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN EN ISO 6507 [0003] DIN EN ISO 6507 [0003]

Claims

Magnet, umfassend einen Basiswerkstoff (1) aus Nd₂Fe₁₄B und eine auf den Basiswerkstoff (1) aufgebrachte Beschichtung aus mindestens einer ersten Schicht (2) mit einer Härte von mindestens 400 HV.Magnet comprising a base material ( 1 ) of Nd ₂ Fe ₁₄ B and one on the base material ( 1 ) applied coating of at least a first layer ( 2 ) with a hardness of at least 400 HV.

Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2) der auf den Basiswerkstoff (1) aufgebrachten Beschichtung, eine Härte von mindestens 500 HV, insbesondere mindestens 800 HV, und insbesondere mindestens 1000 HV, aufweist.Magnet according to claim 1, characterized in that the first layer ( 2 ) on the base material ( 1 ) applied coating, a hardness of at least 500 HV, in particular at least 800 HV, and in particular at least 1000 HV.

Magnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Schichtdicke der ersten Schicht (2) 0,5 bis 50 µm, insbesondere 2 bis 40 µm, beträgt.Magnet according to claim 1 or 2, characterized in that the average layer thickness of the first layer ( 2 ) Is 0.5 to 50 μm, in particular 2 to 40 μm.

Magnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Basiswerkstoff (1) aufgebrachte Beschichtung mindestens eine zweite Schicht (3) umfasst, die zwischen der ersten Schicht (2) und dem Basiswerkstoff (1) angeordnet ist.Magnet according to one of the preceding claims, characterized in that on the base material ( 1 ) applied coating at least a second layer ( 3 ) between the first layer ( 2 ) and the base material ( 1 ) is arranged.

Magnet nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (3) der auf den Basiswerkstoff (1) aufgebrachten Beschichtung eine Vielschichtstruktur ist, insbesondere eine Dreischichtstruktur (3a, 3b, 3c) mit insbesondere der Schichtabfolge: Ni-Schicht (3a) – Cu-Schicht (3b) – Ni-Schicht (3c).Magnet according to claim 4, characterized in that the second layer ( 3 ) on the base material ( 1 ) applied coating is a multilayer structure, in particular a three-layer structure ( 3a . 3b . 3c ), in particular the layer sequence: Ni layer ( 3a ) - Cu layer ( 3b ) - Ni layer ( 3c ).

Magnet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Schichtdicke jeder Schicht der Dreischichtstruktur (3a, 3b, 3c) 1 bis 40 µm, insbesondere 2 bis 30 µm, beträgt. Magnet according to claim 5, characterized in that the average layer thickness of each layer of the three-layer structure ( 3a . 3b . 3c ) Is 1 to 40 μm, in particular 2 to 30 μm.

Magnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2) ausgewählt ist aus: einer keramischen Schicht, insbesondere aus Aluminium-Oxid, Silizium-Oxid oder Titan-Dioxid, einer organisch modifizierten keramischen Schicht, einer TiN-Schicht, einer DLC-Schicht und einer NiP-Legierungsschicht, insbesondere einer NiP-Legierungsschicht.Magnet according to one of the preceding claims, characterized in that the first layer ( 2 ) is selected from: a ceramic layer, in particular of aluminum oxide, silicon oxide or titanium dioxide, an organically modified ceramic layer, a TiN layer, a DLC layer and a NiP alloy layer, in particular a NiP alloy layer.

Verfahren zur Herstellung eines Magneten umfassend einen Basiswerkstoff (1) aus Nd₂Fe₁₄B, umfassend den Schritt des Aufbringens einer Beschichtung aus mindestens einer ersten Schicht (2) mit einer Härte von mindestens 400 HV auf den Basiswerkstoff (1).Method for producing a magnet comprising a base material ( 1 Nd ₂ Fe ₁₄ B comprising the step of applying a coating of at least one first layer ( 2 ) with a hardness of at least 400 HV on the base material ( 1 ).

Verfahren zur Herstellung eines Magneten nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2) eine Härte von mindestens 500 HV, insbesondere mindestens 800 HV, und insbesondere mindestens 1000 HV, aufweist.Method for producing a magnet according to claim 8, characterized in that the first layer ( 2 ) has a hardness of at least 500 HV, in particular at least 800 HV, and in particular at least 1000 HV.

Verfahren zur Herstellung eines Magneten nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Schichtdicke der ersten Schicht (2) 0,5 bis 50 µm, insbesondere 2 bis 40 µm, beträgt.Method for producing a magnet according to one of Claims 8 or 9, characterized in that the mean layer thickness of the first layer ( 2 ) Is 0.5 to 50 μm, in particular 2 to 40 μm.

Verfahren zur Herstellung eines Magneten nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch den Schritt des Aufbringens mindestens einer zweiten Schicht (3), die zwischen der ersten Schicht (2) und dem Basiswerkstoff (1) angeordnet ist, wobei die zweite auf den Basiswerkstoff (1) aufgebrachte Schicht (3) insbesondere eine Vielschichtstruktur ist, insbesondere eine Dreischichtstruktur (3a, 3b, 3c) mit insbesondere der Schichtabfolge: Ni-Schicht (3a) – Cu-Schicht (3b) – Ni-Schicht (3c).Method for producing a magnet according to one of Claims 8 to 10, characterized by the step of applying at least one second layer ( 3 ) between the first layer ( 2 ) and the base material ( 1 ), the second on the base material ( 1 ) applied layer ( 3 ) is in particular a multilayer structure, in particular a three-layer structure ( 3a . 3b . 3c ), in particular the layer sequence: Ni layer ( 3a ) - Cu layer ( 3b ) - Ni layer ( 3c ).

Verfahren zur Herstellung eines Magneten nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Schichtdicke jeder Schicht der Dreischichtstruktur (3a, 3b, 3c) 1 bis 40 µm, insbesondere 2 bis 30 µm, beträgt. Method for producing a magnet according to claim 11, characterized in that the average layer thickness of each layer of the three-layer structure ( 3a . 3b . 3c ) Is 1 to 40 μm, in particular 2 to 30 μm.

Verfahren zur Herstellung eines Magneten nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2) ausgewählt ist aus: einer keramischen Schicht, insbesondere aus Aluminium-Oxid, Silizium-Oxid oder Titan-Dioxid, einer organisch modifizierten keramischen Schicht, einer TiN-Schicht, einer DLC-Schicht und einer NiP-Legierungsschicht, insbesondere einer NiP-Legierungsschicht.Method for producing a magnet according to one of Claims 8 to 12, characterized in that the first layer ( 2 ) is selected from: a ceramic layer, in particular of aluminum oxide, silicon oxide or titanium dioxide, an organically modified ceramic layer, a TiN layer, a DLC layer and a NiP alloy layer, in particular a NiP alloy layer.

Verfahren zur Herstellung eines Magneten nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen der ersten Schicht (2) eine Wärmebehandlung erfolgt.Method of producing a magnet according to one of Claims 8 to 13, characterized in that after the application of the first layer ( 2 ) a heat treatment takes place.

Verfahren zur Herstellung eines Magneten nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der ersten Schicht (2) durch galvanische Abscheidung erfolgt.Method for producing a magnet according to one of Claims 8 to 14, characterized in that the application of the first layer ( 2 ) by electrodeposition.

Elektromotor umfassend mindestens einen Magneten nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Electric motor comprising at least one magnet according to one of claims 1 to 7.

Verwendung eines Elektromotors nach Anspruch 16 für Antiblockiersysteme, Kühlkreisläufe, Lenkungssysteme und Sitzsteuerungen in einem KraftfahrzeugUse of an electric motor according to claim 16 for anti-lock braking systems, cooling circuits, steering systems and seat controls in a motor vehicle

Verwendung einer NiP-Legierungsschicht als Korrosionsschutz für einen Magneten aus Nd₂Fe₁₄B.Use of a NiP alloy layer as corrosion protection for a magnet made of Nd ₂ Fe ₁₄ B.