Устройство вакуумной обработки

Устройство вакуумной обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к способу и устройству нанесения покрытия, постоянному магниту и способу его изготовления и, более конкретно, к постоянному магниту и способу его изготовления, в котором постоянный магнит изготавливается путем нанесения испаряемого металлического материала, содержащего по меньшей мере один из Dy и Tb, на поверхность магнита типа Fe-B-редкоземельные элементы и последующей диффузии по меньшей мере одного из Dy и Tb в пограничные фазы кристаллических зерен спеченного магнита с помощью термической обработки испаряемого металлического материала при заранее заданной температуре, а также к способу и устройству нанесения покрытия, пригодным для нанесения испаряемого металлического материала, содержащего по меньшей мере один из Dy и Tb, на поверхности магнита.

Описание известного уровня техники

[0002] В последнее время спеченный магнит Nd-Fe-B (так называемый неодимовый магнит) использовался в различных изделиях, например, в двигателях гибридных транспортных средств и генераторах и др., так как неодимовый магнит может изготавливаться из комбинации элементов Fe, Nd и В, которые являются дешевыми, имеющимися в достаточных количествах и стабильно доступными ресурсами, а также обладает высокими магнитными свойствами (его максимальное энергетическое произведение в 10 раз больше, чем у ферритного магнита). С другой стороны, проблема заключается в том, что спеченный магнит Nd-Fe-B размагничивается под действием тепла, когда он нагревается выше определенной температуры, так температура Кюри у него является низкой и составляет 300°С.

[0003] Следовательно, при изготовлении спеченного магнита Nd-Fe-B, так как Dy и Tb обладают магнитной анизотропией 4f-электрона большей, чем у Nd, и имеют отрицательный фактор Стивенса, так же как и у Nd, можно предвидеть, что добавление Dy или Tb значительно увеличит магнитокристаллическую анизотропию основной фазы. Однако поскольку Dy и Tb приобретают структуру ферромагнетизма, в которой ориентация спинов Dy и Tb противоположна ориентации спинов Nd в кристаллической решетке основной фазы, это вызывает проблему, заключающуюся в том, что значительно уменьшается напряженность магнитного поля и, следовательно, максимальное энергетическое произведение, определяющее магнитные свойства.

[0004] Для решения этой проблемы предложено сначала нанести Dy и Tb на всю поверхность спеченного магнита Nd-Fe-B, имеющего заранее заданную конфигурацию, такую как прямоугольный параллелепипед, при заранее заданной толщине покрытия (толщина более 3 мкм, определяемая исходя из объема магнита), и затем обеспечить равномерную диффузию Dy и Tb, нанесенных на поверхность магнита, в пограничные фазы кристаллических зерен магнита при проведении термической обработки при заранее заданной температуре (см. непатентный документ 1, указанный ниже).

[0005] Постоянный магнит, изготовленный в соответствии с этим способом, обладает достоинствами, которые заключаются в том, что создающий коэрцитивную силу механизм типа образования ядра усиливается под действием того, что Dy и Tb, диффундировавшие в пограничные фазы кристаллических зерен, увеличивают магнитокристаллическую анизотропию в поверхности каждого кристаллического зерна, в результате чего коэрцитивная сила значительно увеличивается почти без снижения максимального энергетического произведения (например, непатентный документ 1 раскрывает, что можно иметь магнит, имеющий коэрцитивную силу 23 кЭ (3 МА/м) при остаточной магнитной индукции 14,5 кГс (1,45 Тл) и максимальном энергетическом произведении 50 МГсЭ (400 кДж/м³)). При нанесении Dy или Tb на поверхность спеченного магнита Nd-Fe-B можно предусмотреть использование способа напыления, который обеспечивает превосходное сцепление Dy и Tb с поверхностью спеченного магнита.

Примечание: непатентный документ 1: "Improvement of coercivity on thin Nd2Fel4B sintered permanent magnets" («Увеличение коэрцитивности в тонких спеченных постоянных магнитах Nd2Fe14B»), (Park Ki Te, Докторская диссертация, защищенная в Токийском университете, 23 марта 2000 г.).

Раскрытие изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

[0006] Однако поскольку способ напыления обладает плохими эффективностью использования распыляемой мишени и выходом испаряемого металлического материала для покрытия, он не пригоден для нанесения покрытия из Dy или Tb, которые являются дефицитными материалами, и поэтому нельзя рассчитывать на их стабильную поставку в достаточных объемах. Кроме того, для покрытия всей поверхности магнита, имеющего заранее заданную конфигурацию, такую как прямоугольный параллелепипед, с использованием способа напыления необходимо вращать сам магнит, и, следовательно, требуется предусматривать какой-либо механизм для вращения магнита. Это дополнительно повышает затраты на изготовление магнита, помимо затрат на изготовление распыляемой мишени из Dy или Tb, которые являются редкими и дорогими.

Сущность изобретения

[0007] Следовательно, первой целью настоящего изобретения является создание постоянного магнита и способа его изготовления, которым можно изготовить магнит с низкой стоимостью при эффективном использовании Dy и Tb в качестве материала покрытия и нанесении их на поверхность магнита типа Fe-B-редкоземельные элементы, имеющего заранее заданную конфигурацию.

[0008] Второй целью настоящего изобретения является также создание способа нанесения покрытия и устройства нанесения покрытия, которые могут обеспечить высокий выход испаряемого металлического материала для получения покрытия и по существу равномерное покрытие с высокой скоростью по всей поверхности покрываемого изделия (т.е. спеченного магнита), имеющего заранее заданную конфигурацию, и которые пригодны, в частности, для нанесения Dy и Tb на поверхность магнита типа Fe-B-редкоземельные элементы, имеющего заранее заданную конфигурацию.

Средства достижения целей

[0009] Для достижения цели настоящего изобретения в соответствии с настоящим изобретением предложен способ нанесения покрытия, включающий в себя первый этап нагревания рабочей камеры и создания атмосферы металлических паров внутри рабочей камеры путем испарения испаряемого металлического материала, предварительно размещенного в рабочей камере, и второй этап введения в рабочую камеру покрываемых изделий, поддерживавшихся при более низкой температуре, чем температура в рабочей камере, и последующего селективного осаждения испаряемого металлического материала на поверхность покрываемого изделия под действием разницы температур между температурой в рабочей камере и температурой покрываемых изделий.

[0010] Поскольку в соответствии со способом нанесения покрытия по настоящему изобретению металлическое покрытие образуется путем селективного осаждения испаряемого металлического материала на поверхность покрываемого изделия под действием разницы температур между температурой в рабочей камере и температурой покрываемых изделий, можно достичь высокого выхода испаряемого металлического материала при получении покрытия и покрыть всю поверхность покрываемого изделия, имеющего заранее заданную конфигурацию, с высокой скоростью.

[0011] В таком случае предпочтительно, чтобы атмосфера металлических паров находилась в рабочей камере в насыщенном состоянии, чтобы обеспечить нанесение покрытия с более высокой скоростью.

[0012] Также в соответствии с настоящим изобретением предложено устройство нанесения покрытия, включающее в себя рабочую камеру, которое может по существу равномерно нагревать внутренность рабочей камеры до высокой температуры с помощью нагревательного средства, подготовительную камеру, сообщающуюся с рабочей камерой, вакуумирующее средство для поддержания в рабочей и подготовительной камерах заранее заданного уровня вакуума, средство открытия/закрытия, перемещающееся между открытым положением, в котором рабочая и подготовительная камеры сообщаются друг с другом, и закрытым положением, в котором рабочая камера плотно закрыта, и транспортировочное средство, которое может перемещать покрываемые изделия между рабочей камерой и подготовительной камерой и может плотно закрывать рабочую камеру, когда покрываемое изделие перемещено в рабочую камеру при открытом положении средства открытия/закрытия, при этом рабочая камера нагревается при закрытом положении средства открытия/закрытия, атмосфера металлических паров создается путем испарения испаряемого металлического материала, предварительно размещенного внутри рабочей камеры, покрываемые изделия в подготовительной камере перемещаются в рабочую камеру с помощью транспортировочного средства при перемещенном в открытое положение средстве открытия/закрытия для селективного осаждения испаряемого металлического материала на поверхность покрываемого изделия под действием разницы температур между температурой в рабочей камере и температурой покрываемых изделий.

[0013] В данном устройстве нанесения покрытия и рабочая камера, и подготовительная камера вакуумируются до заранее заданного уровня вакуума посредством вакуумирующего средства после того, как покрываемые изделия были размещены в подготовительной камере. Затем, когда рабочая камера нагревается, после того как средство открытия/закрытия передвинуто в закрытое положение, плотно закрыв рабочую камеру, в рабочей камере создается атмосфера металлических паров путем испарения испаряемого металлического материала, предварительно размещенного в рабочей камере. Затем средство открытия/закрытия передвигается в открытие положение, и покрываемые изделия перемещаются из подготовительной камеры в рабочую камеру с помощью транспортировочного средства. Когда покрываемые изделия, поддерживавшиеся при более низкой температуре, чем температура в рабочей камере (например, изделия с обычной температурой), помещаются в рабочую камеру, атомы металлов в атмосфере металлических паров селективно осаждаются только на поверхности покрываемого изделия с высокой скоростью. Таким образом, можно обеспечить высокий выход испаряемого металлического материала при получении покрытия и покрыть всю поверхность изделия, имеющего заранее заданную конфигурацию, с высокой скоростью.

[0014] В таком случае предпочтительно, чтобы рабочая камера находилась внутри вакуумной камеры, оснащенной другим вакуумирующим средством, и была образована равномерно нагревающейся пластиной, выполненной с отверстием в одной из ее боковых сторон, теплоизоляционный элемент размещается таким образом, что он заключает в себе равномерно нагревающуюся пластину, кроме указанной боковой стороны равномерно нагревающейся пластины, в которой выполнено указанное отверстие, и нагревательное средство для нагревания равномерно нагревающейся пластины расположено между равномерно нагревающей пластиной и теплоизоляционным элементом. Такая конструкция позволяет по существу равномерно нагревать рабочую камеру путем нагревания равномерно нагревающейся пластины с помощью нагревательного средства и путем опосредованного нагревания рабочей камеры через равномерно нагревающуюся пластину.

[0015] Также предпочтительно, чтобы устройство нанесения покрытия дополнительно содержало средство подачи газа для подачи инертного газа в подготовительную камеру и чтобы инертный газ подавался в подготовительную камеру через указанное средство подачи газа таким образом, чтобы поддерживать отрицательное давление в рабочей камере по отношению к давлению в подготовительной камере. Такая конструкция позволяет предотвратить перетекание испаряемого металлического материала в подготовительную камеру под действием разницы давлений между рабочей камерой и подготовительной камерой, когда средство открытия/закрытия передвинуто в закрытое положение, чтобы ввести покрываемые изделия в рабочую камеру, после того, как в рабочей камере была создана атмосфера металлических паров.

[0016] С другой стороны, предпочтительно, чтобы подготовительная камера была оснащена средством подачи газа для подачи газообразного гелия (He) в подготовительную камеру и чтобы газообразный гелий (He) подавался в подготовительную камеру через средство подачи газа таким образом, чтобы поддерживать давление в рабочей камере по существу таким же, как и в подготовительной камере. Такая конструкция позволяет предотвратить перетекание испаряемого металлического материала в подготовительную камеру за счет разницы в удельной массе между рабочей камерой и подготовительной камерой, когда средство открытия/закрытия передвинуто в открытое положение, чтобы ввести покрываемые изделия в рабочую камеру, после того как в рабочей камере была создана атмосфера металлических паров.

[0017] В таком случае предпочтительно, чтобы рабочая камера была расположена под подготовительной камерой.

[0018] Также предпочтительно, чтобы устройство нанесения покрытия дополнительно содержало средство размещения, на котором можно разместить испаряемый металлический материал внутри рабочей камеры, и это средство размещения было выполнено в виде кольца так, чтобы испаряемый металлический материал мог быть расположен вокруг покрываемых изделий, когда эти покрываемые изделия перемещены в рабочую камеру с помощью транспортировочного средства. Это позволяет равномерно нагревать испаряемый металлический материал в любой части средства размещения и тем самым получать более равномерное покрытие.

[0019] Кроме того, предпочтительно, чтобы подготовительная камера была оснащена плазмогенерирующим средством для очистки поверхности покрываемого изделия с использованием плазмы.

[0020] С другой стороны, также предпочтительно, чтобы подготовительная камера была оснащена другим нагревательным средством для очистки поверхности покрываемого изделия с помощью термической обработки при подаче инертного газа в вакуумную атмосферу или подготовительную камеру через соединенное с ней средство подачи газа.

[0021] Предпочтительно, чтобы испаряемым металлическим материалом был сплав, содержащий любой из Dy или Tb или содержащий по меньшей мере один из Dy и Tb, а покрываемым изделием был спеченный магнит типа Fe-B-редкоземельные элементы, имеющий заранее заданную конфигурацию.

[0022] Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением предлагается способ изготовления постоянного магнита, включающий в себя этапы нанесения покрытия из испаряемого металлического материала, содержащего по меньшей мере один из Dy и Tb, на поверхность магнита типа Fe-B-редкоземельные элементы, имеющего заранее заданную конфигурацию, и диффузии испаряемого металлического материала, нанесенного на поверхность магнита, в пограничные фазы кристаллических зерен спеченного магнита с помощью термической обработки испаряемого металлического материала при заранее заданной температуре, характеризующийся тем, что этап нанесения покрытия включает в себя первый этап нагревания рабочей камеры, используемой для выполнения этапа нанесения покрытия, и создания атмосферы металлических паров в рабочей камере путем испарения испаряемого металлического материала, предварительно размещенного внутри рабочей камеры, и второй этап введения в рабочую камеру магнита, поддерживавшегося при более низкой температуре, чем температура в рабочей камере, и последующего селективного осаждения испаряемого металлического материала на поверхность магнита под действием разницы температур между температурой в рабочей камере и температурой магнита, пока магнит достигает заранее заданной температуры.

[0023] В соответствии с таким способом изготовления атмосфера металлических паров создается путем нагревания рабочей камеры после того, как испаряемый металлический материал, содержащий по меньшей мере один из Dy и Tb, используемый в качестве материала покрытия, был размещен в рабочей камере. Затем, когда покрываемые изделия, поддерживавшиеся при более низкой температуре, чем температура в рабочей камере (например, изделия с обычной температурой), помещаются в рабочую камеру, нагретую до высокой температуры, атомы металлов, включая Dy и Tb, в атмосфере металлических паров селективно осаждаются только на поверхности покрываемого изделия с высокой скоростью. Затем испарение прекращается после выдержки магнита в этом состоянии в течение заранее заданного периода времени до тех пор, пока магнит не достигает заранее заданной температуры. Следовательно, испаряемый металлический материал, содержащий по меньшей мере один из Dy и Tb, может с высокой скоростью образовать на поверхности магнита покрытие заранее заданной толщины, и таким образом, может быть увеличена производительность изготовления магнита. Кроме того, поскольку испаряемый металлический материал, содержащий по меньшей мере один из Dy и Tb, селективно осаждается только на поверхности покрываемого изделия, можно эффективно использовать Dy и Tb, которые являются редкими и имеют высокую стоимость, и таким образом снизить стоимость изготовления магнита.

[0024] Предпочтительно, чтобы атмосфера металлических паров находилась в рабочей камере в насыщенном состоянии, чтобы повысить скорость нанесения на поверхность магнита испаряемого металлического материала, содержащего по меньшей мере один из Dy и Tb. Хотя можно использовать в рабочей камере инертные газы, помимо паров испаряемых металлических материалов, содержащих по меньшей мере один из Dy и Tb, максимальная скорость покрытия может быть достигнута в том случае, когда полное давление в рабочей камере создается насыщенными парами испаряемых металлических материалов, содержащих по меньшей мере один из Dy и Tb.

[0025] Температура плавления Dy и Tb высока, и поэтому предпочтительно, чтобы испаряемый металлический материал дополнительно содержал по меньшей мере один из Nd, Pr, Al, Cu, Ga и Ta для создания атмосферы металлических паров в рабочей камере в течение короткого времени. Это обеспечивает возможность дополнительного увеличения коэрцитивной силы по сравнению с постоянным магнитом, изготовленным с помощью термической обработки в случае, например, нанесения покрытия только из Dy.

[0026] Между прочим, когда магнит с обычной температурой помещается в рабочую камеру, нагретую до высокой температуры, сам магнит также нагревается посредством излучаемого тепла. Затем, когда этот магнит нагревается и термически расширяется, может происходить отслаивание покрытия, осажденного на поверхности магнита, обусловленное тем, что термическое расширение выявляет аномалии, как в сплаве инвар при температуре ниже точки Кюри. Следовательно, предпочтительно, чтобы заранее заданная температура на втором этапе была ниже 250°С или выше 450°С. Это объясняется тем, что отслаивание покрытия, осажденного на поверхности магнита, затрудняется, поскольку напряжение, обусловленное аномалиями термического расширения, уменьшается при температуре ниже 250°С, а, с другой стороны, адгезия между магнитом и по меньшей мере одним из Dy и Tb, осажденным на поверхности магнита, улучшается благодаря расплавлению части магнита, и поэтому при температуре выше 450°С отслаивание покрытия, осажденного на поверхности магнита, затрудняется.

[0027] В этом случае предпочтительно, чтобы способ изготовления постоянного магнита дополнительно включал в себя этап очистки поверхности магнита в атмосфере вакуума перед введением в рабочую камеру магнита, поддерживавшегося при более низкой температуре, чем температура в рабочей камере. Это позволяет, например, удалить оксидную пленку на поверхности магнита и, таким образом, увеличить силу адгезии испаряемого металлического материала, содержащего один из Dy и Tb, к поверхности магнита, а также делает возможным равномерную диффузию Dy и Tb, нанесенных на поверхность магнита, в пограничную фазу кристаллических зерен магнита во время этапа диффузии.

[0028] Также предпочтительно, чтобы температура в рабочей камере на первом этапе была задана в диапазоне 1000-1700°С. Это объясняется тем, что при температуре ниже 1000°С не может быть получено давление паров, которое может обеспечить нанесение испаряемого металлического материала, содержащего по меньшей мере один из Dy и Tb, с высокой скоростью на поверхность магнита, а, с другой стороны, при температуре выше 1700°С период нанесения покрытия на магнит становится слишком кратковременным для получения равномерного покрытия.

[0029] Также предпочтительно, чтобы диаметр частиц испаряемого металлического материала, размещенного внутри рабочей камеры на этапе покрытия, находился в диапазоне 10-1000 мкм. Это объясняется тем, что при диаметре частиц меньше 10 мкм обращение с частицами Dy и Tb, которые легко воспламеняются, затруднено, а, с другой стороны, при диаметре частиц больше 1000 мкм площадь поверхности частиц уменьшается, и, соответственно, для испарения требуется больший период времени.

[0030] Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением предлагается постоянный магнит, содержащий магнит типа Fe-B-редкоземельные элементы, имеющий заранее заданную конфигурацию, и поверхность магнита селективно покрывается испаряемым металлическим материалом под действием разности температур между температурой в рабочей камере и температурой магнита, пока магнит достигает заранее заданной температуры, при создании атмосферы металлических паров в рабочей камере путем испарения испаряемого металлического материала, содержащего по меньшей мере один из Dy и Tb, и при введении в рабочую камеру магнита, поддерживавшегося при более низкой температуре, чем температура в рабочей камере, после чего магнит подвергается термической обработке, чтобы обеспечить диффузию по меньшей мере одного из Dy и Tb на поверхности магнита в пограничные фазы кристаллических зерен магнита.

[0031] Неодимовый магнит согласно известному уровню техники легко подвержен коррозии, и поэтому его поверхность покрывается защитной пленкой, такой как смолистые покрытия или никелевое покрытие. Напротив, поверхность магнита согласно настоящему изобретению уже имеет покрытие, содержащее по меньшей мере один из Dy и Tb, обладающее очень высокой стойкостью к коррозии и атмосферным воздействиям. Таким образом, по меньшей мере один из Dy или Tb выполняет функцию защищающей магнит пленки, и, таким образом, можно получить постоянный магнит, обладающий очень высокой стойкостью к коррозии и атмосферным воздействиям, не требующий дополнительной защитной пленки. Следовательно, можно дополнительно повысить производительность и уменьшить стоимость изготовления.

[0032] В этом случае предпочтительно, чтобы поверхность и граница кристаллических зерен магнита имели богатую фазу, содержащую по меньшей мере один Dy и Tb. В соответствии с этой структурой можно иметь постоянный магнит, обладающий очень высокой стойкостью к коррозии и атмосферным воздействиям за счет наличия богатой фазы, содержащей по меньшей мере один из Dy и Tb, помимо наличия богатой фазы на поверхности магнита.

[0033] Предпочтительно также, чтобы поверхность магнита была покрыта богатой фазой и граница кристаллических зерен содержала 1-50% богатой фазы. Если граница кристаллических зерен содержит богатую фазу свыше 50%, то максимальное энергетическое произведение, остаточная магнитная индукция и коэрцитивная сила, определяющие магнитные свойства, существенно уменьшаются.

Эффекты изобретения

[0034] Постоянный магнит и способ его изготовления в соответствии с настоящим изобретением имеют эффекты, заключающиеся в том, что магнит можно изготавливать с высокой производительностью и низкой стоимостью при эффективном использовании Dy и Tb в качестве материалов покрытия и наносить их с высокой скоростью на поверхность магнита типа Fe-B-редкоземельные элементы, имеющего заранее заданную конфигурацию, и в том, что магнит обладает очень высокой стойкостью к коррозии и атмосферным воздействиям и не требует дополнительной защитной пленки.

[0035] Кроме того, способ и устройство нанесения покрытия согласно настоящему изобретению имеют эффекты, заключающиеся в том, что они позволяют осуществлять нанесение испаряемого металлического материала с высокими выходом и скоростью и по существу равномерно по всей поверхности магнита, имеющего заранее заданную конфигурацию, и особенно подходят для нанесения испаряемого металлического материала, содержащего Dy и Tb, на поверхность магнита типа Fe-B-редкоземельные элементы, имеющего заранее заданную конфигурацию.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Лучший вариант осуществления изобретения

[0036] Как показано на фиг.1 и 2, цифра 1 обозначает устройство нанесения покрытия, пригодное для селективного нанесения испаряемых металлических материалов, таких как Dy и Tb, с высокой скоростью на поверхность изделия S, например, спеченного магнита типа Fe-B-редкоземельные элементы. Устройство 1 нанесения покрытия имеет рабочую камеру 2 и подготовительную камеру 3, вертикально соединенные друг с другом. Рабочая камера 2, расположенная над подготовительной камерой 3, размещается внутри цилиндрической вакуумной камеры 11, в которой может поддерживаться заранее заданный уровень вакуума при помощи вакуумирующего средства 11а, такого как турбомолекулярный насос, криогенный насос, диффузионный насос и др.

[0037] Рабочая камера 2 образована равномерно нагревающейся пластиной 21, имеющей цилиндрическую конфигурацию, открытой на своем нижнем конце, сообщающемся с подготовительной камерой 3. Равномерно нагревающаяся пластина 21, за исключением своего открытого нижнего конца, окружена углеродным теплоизоляционным элементом 22, размещенным внутри вакуумной камеры 11. Например, множество электронагревателей 23, состоящих из W и образующих нагревательное средство, размещены между равномерно нагревающейся пластиной 21 и теплоизоляционным элементом 22. Таким образом, пространство внутри рабочей камеры 2 может нагреваться по существу равномерно путем нагревания равномерно нагревающейся пластины 21, окруженной теплоизоляционным элементом 22, с использованием нагревательного средства 23 в вакууме и, соответственно, путем опосредованного нагрева пространства внутри рабочей камеры 2 посредством равномерно нагревающейся пластины 21.

[0038] Как наглядно показано на фиг.2, приемник 24, имеющий поперечное сечение U-образной формы, размещается внутри рабочей камеры 2. Приемник 24 используется для размещения на нем испаряемого металлического материала и, таким образом, образует средство размещения. Приемник 24 закрепляется на внутренней поверхности равномерно нагревающейся пластины 21 и имеет кольцевую конфигурацию, так что испаряемый металлический материал, транспортируемый в рабочую камеру 2 с помощью транспортировочного средства, описанного ниже, может быть расположен вокруг покрываемых изделий S. Испаряемый металлический материал выбирается в соответствии с покрытием, которое должно наноситься на поверхность покрываемого изделия, и испаряемый металлический материал в гранулированном виде равномерно распределяется по приемнику 24. Приемник 24 необязательно выполнен в виде сплошного кольца и может быть выполнен в виде раздельных сегментов, расположенных с одинаковыми интервалами в окружном направлении.

[0039] Первая полость 4 образуется под рабочей камерой 2, и в этой первой полости 4 размещается средство 5 открытия/закрытия. Средство 5 открытия/закрытия включает в себя клапан 51 и приводное средство 52, такое как пневматический цилиндр, и может перемещаться с помощью приводного средства 52 между открытым положением (фиг.1), в котором рабочая камера 2 и подготовительная камера 3 сообщаются друг с другом через клапан 51, и закрытым положением, в котором рабочая камера 2 плотно закрыта с помощью клапана 51, контактирующего с верхней пластиной 41, образующей первую полость 4 и герметизирующей отверстие, образованное в верхней пластине 41. Клапан 51 снабжен вторым нагревательным средством (не показано).

[0040] Вторая полость 3а расположена под первой полостью 4. Боковая стенка 30, образующая вторую полость 3а, снабжена запорным клапаном (не показан), через который покрываемые изделия S вводятся в подготовительную камеру 3 и извлекаются из нее. Покрываемые изделия S удерживаются на опорном средстве 6. Опорное средство 6 включает в себя три стойки 61 и два опорных элемента 62, расположенных соответствующим образом отделенными от нижней части стоек 61 и поддерживаемых стойками 61. Каждая стойка 61 имеет малый диаметр для того, чтобы уменьшить теплопередачу через нее. Это связано с необходимостью минимизации передачи тепла от элемента-толкателя 74, описанного ниже, к изделиям S, т.е. спеченным магнитам, через стойки 61.

[0041] Каждый опорный элемент 62 выполнен в виде сетки из проволок ⌀ 0,1-10 мм для того, чтобы обеспечить возможность покрытия нижней поверхности изделий S, расположенных на опорном элементе 62. Расстояние между опорными элементами 62 устанавливается в зависимости от высоты размещаемых на них изделий S. Опорное средство 6 размещается внутри второй полости 3а и закрепляется на диске 63, выполненном с центральным отверстием 63а, через которое может проходить опорный стол, описанный ниже. Диск 63 приспособлен для размещения на опорном кольце 64, расположенном внутри рабочей камеры 2.

[0042] Третья полость 3b сформирована под второй полостью 3а, и эти вторая и третья полости 3а и 3b образуют подготовительную камеру 3. Вакуумирующее средство 31, такое как турбомолекулярный насос, криогенный насос и диффузионный насос и др., соединено с подготовительной камерой 3. Таким образом, подготовительная камера 3 и рабочая камера 2, сообщающаяся с подготовительной камерой 3 через первую полость 4, поддерживаются при заранее заданном уровне вакуума с помощью вакуумирующего средства 31. Приводное средство 71, такое как пневматический цилиндр, расположено в нижней части подготовительной камеры 3, и опорный диск 73 закрепляется на верхнем торце вала 72 приводного средства 71, заходящего в подготовительную камеру 3. Приводное средство 71 и опорный диск 73 образуют транспортировочное средство 7, и опорный диск 73 может перемещаться вверх и вниз между заранее заданным положением (верхним положением) внутри рабочей камеры 2 и заранее заданным положением (нижним положением) внутри подготовительной камеры 3.

[0043] Элемент-толкатель 74, имеющий поперечное сечение перевернутой Т-образной формы, закрепляется на валу 72 под опорным диском 73. Когда транспортировочное средство 7 перемещается в верхнее положение, элемент-толкатель 74 проталкивает диск 63 вверх и, таким образом, прижимает уплотнительный элемент (не показан), такой как металлическое уплотнение, расположенное на внешней периферии диска 63, к периферии отверстия, выполненного в верхней пластине 41, плотно закрывая рабочую камеру 2. Элемент-толкатель 74 снабжен третьим нагревательным средством (не показано).

[0044] Вторая полость 3а, образующая подготовительную камеру 3, снабжена плазмогенерирующим средством, включающим в себя катушку (не показана), соединенную с высокочастотным источником питания, и средство 32 подачи газа для подачи инертного газа в подготовительную камеру 3. Инертный газ включает в себя, например, благородный газ, такой как He и Ar и др. С использованием плазмы в подготовительной камере 3 проводится предварительная обработка очисткой поверхности изделия S перед нанесением покрытия, производимым в рабочей камере 2, с помощью генерирования плазмы в подготовительной камере 3. В этом случае можно проводить предварительную обработку очисткой поверхности изделия S, используя термическую обработку, например, путем установки электронагревателя (не показан) из W в подготовительной камере 3, и проводить термическую обработку изделия S после завершения нанесения покрытия в атмосфере вакуума.

[0045] Далее будет описано изготовление постоянного магнита согласно настоящему изобретению при осуществлении предложенного способа с использованием предложенного устройства 1 со ссылками на фиг.1-3. Прежде всего спеченный магнит типа Fe-B-редкоземельные элементы, являющийся покрываемым изделием, изготавливается с помощью любого известного способа. Например, спеченный магнит может быть изготовлен путем высокочастотного плавления смеси Fe, B и Nd заранее заданного состава и отливки из нее слитка, затем путем измельчения слитка в порошок и формования магнитоупорядоченного порошка до заранее заданной конфигурации и, наконец, путем спекания формового изделия с получением спеченного магнита S (см. фиг.3(а)). Затем спеченные магниты S заранее заданной конфигурации помещаются на опорные элементы 62 опорного средства 6. В этом случае предпочтительно размещать спеченные магниты S на опорных элементах 62 таким образом, чтобы направление легкого намагничивания спеченных магнитов S соответствовало направлению, параллельному опорным элементам 62.

[0046] Затем испаряемый металлический материал Dy размещается на приемнике 24 внутри рабочей камеры 2. Диаметр частиц Dy предпочтительно находится в диапазоне 10-1000 мкм. Это объясняется тем, что при диаметре частиц менее 10 мкм обращение с обладающими воспламеняемостью частицами Dy и Tb затруднено, а, с другой стороны, при диаметре частиц более 1000 мкм для испарения требуется больший период времени. Для увеличения выхода Dy масса Dy, размещаемого на приемнике 24, определяется как количество, требующееся для поддержания атмосферы паров Dy в рабочей камере 2 до тех пор, пока магнит не достигнет заранее заданной температуры (температуры, при которой испаряемый металлический материал диффундирует не только в кристаллическое зерно, но и в границу кристаллического зерна).

[0047] Затем открывается запорный клапан, расположенный на боковой стенке 30, чтобы ввести опорное средство 6, поддерживающее спеченные магниты S, во вторую полость 3а, и опорное средство 6 устанавливается на диске 63. Затем запорный клапан закрывается и приводятся в действие вакуумирующие средства 11а и 31 для откачки вакуумной камеры 11, а также подготовительной камеры 3 и рабочей камеры через первую полость 4 до тех пор, пока в них не будет достигнуто заранее заданное давление (например, 10×10^-6 Па). В этом случае средство 5 открытия/закрытия находится в открытом положении.

[0048] Затем, когда давление в рабочей камере 2 и подготовительной камере 3 достигает заранее заданной величины, средство 5 открытия/закрытия перемещается в закрытое положение с помощью приводного средства 52, так что клапан 51 закрывает рабочую камеру 2. Затем приводятся в действие нагревательное средство 23 и второе нагревательное средство в клапане 51 средства 5 открытия/закрытия для нагревания рабочей камеры 2 до тех пор, пока температура в рабочей камере 2 не достигает заранее заданной величины. Температура в рабочей камере предпочтительно установлена в диапазоне 1000-1700°С. Это объясняется тем, что при температуре ниже 1000°С невозможно получить давление насыщенного пара, которое может обеспечить нанесение Dy на поверхность магнита S с высокой скоростью, а, с другой стороны, при температуре выше 1700°С период покрытия спеченного магнита S становится слишком кратковременным для получения равномерного покрытия. Температура в рабочей камере 2 предпочтительнее находится в диапазоне 1200-1500°С, а более предпочтительно - в диапазоне 1200-1400°С. В этих диапазонах температуры требуемая толщина покрытия может быть обеспечена с высокой скоростью.

[0049] Затем в рабочей камере 2 создается атмосфера паров Dy, имеющая давление паров, например, 10 Па при 1300°С. Так как при давлении паров в 10 Па внутри рабочей камеры 2 возникает конвекция, покрытие образуется на всей поверхности спеченного магнита S, имеющего обычную температуру в тот момент, когда он вводится в рабочую камеру.

[0050] Если равномерно нагревающаяся пластина 21, образующая рабочую камеру 2, изготовлена из Al₂O₃, широко используемого в обычных вакуумных установках, существует риск, что Dy в атмосфере паров будет реагировать с Al₂O₃ и образовывать продукты реакции на его поверхности и атомы Al будут попадать в атмосферу паров Dy. По этой причине равномерно нагревающаяся пластина 21, образующая рабочую камеру 2, опорное средство 6 для поддержания спеченных магнитов S и оп