Fabrication of High Performance Thick Film Magnets by Aerosol Deposition Method

气溶胶沉积法制备高性能厚膜磁体

基本信息

  • 批准号:
    15360378
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2003 至 2005
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

1. PurposeRare earth magnets with small thickness are strongly demanded in the trend of downsizing motors and electromagnetic devices. The aerosol deposition (AD) method is one of the attractive methods for the fabrication of thick films with thickness of several μm to 500 μm. The deposition rate is around 5-50 μm/min, which 500-5000 times faster than conventional sputtering method. Therefore, in this investigation, we applied this method for the fabrication of high performance thick film magnets and investigated its possibility.2. Results(1) Fabrication of Sm-Fe-N AD Films and their Magnetic Properties : Since the thickness of Sm-Fe-N AD films fabricated on glass substrate was around 45 μm after deposition of 10 min, the thickness reached to 190 μm after the deposition using brass substrate. The deposition rate was estimated as 15-19 μm/min. The films showed the remanence (Br) of 0.4-0.6 T and the coercivities (μ_0H_<cJ>) increased from 1.6-1.8 T. These coercivities were higher than t … More hat of primary raw powders. The microvickers hardness of the AD films was around 500-700. The AD films consisted of α-Fe and Sm_2Fe_<17>N_x phases and the grain size was around 200-400 μm, which was one order smaller than that of primary powders.(2) Fabrication of anisotropic Sm-Fe-N AD Films : It is concluded that the c-axis of Sm-Fe-N has a tendency to align along the magnetic field by using magnets or solenoid coils. Especially, applying magnetic fields of 0.19 T in plane, the remanence measured along the applied field increased with increasing the magnetic field. The maximum value of remanence was 0.54 T, which was 29% higher than that without the applied field (0.42 T).(3) Possibility of Fe_3B/Nd_2Fe_<14>B Nanocomposite AD Films : Hysteresis loop and XRD analysis revealed that the raw powders was nanocomposite powders consisted of Fe_3B and Nd_2Fe_<14>B phase. The larger powder size of raw powders (12.45 μm) influenced the deposition rate and film thickness. The as-deposited AD film exhibited high remanence but low coercivity (H_<cJ>=0.84 kOe), though the film consisted of the Fe_3B and Nd_2Fe_<14>B phases. In addition, the coercivity further decreased by the annealing in Ar. These low coercivities were considered to be related to the relatively low anisotropy field of Nd_2Fe_<14>B phase, the defects induced during the AD method and the presence of α-Fe phase. Less
1.目的在电机和电磁装置小型化的趋势中,强烈需要小厚度的稀土磁体,气溶胶沉积(AD)方法是制造厚度为几μm至500μm的厚膜的有吸引力的方法之一。速度约为 5-50 μm/min,比传统溅射方法快 500-5000 倍,因此,在本研究中,我们应用这种方法来制造。结果(1) Sm-Fe-N AD 薄膜的制备及其磁性能: 由于在玻璃基板上制备的 Sm-Fe-N AD 薄膜的厚度约为 45 μm。沉积10分钟,使用黄铜基底沉积后厚度达到190μm,沉积速率估计为15-19μm/min,薄膜显示出剩磁(Br)。 0.4-0.6 T,矫顽力(μ_0H_<cJ>)从1.6-1.8 T增加。这些矫顽力高于初级原料粉末的显微维氏硬度为500-700左右。变为α-Fe和Sm_2Fe_<17>N_x相,晶粒尺寸在200-400左右μm,比初级粉末小一个数量级。(2)各向异性Sm-Fe-N AD薄膜的制备:得出Sm-Fe-N的c轴有沿磁场排列的趋势特别是,在平面上施加 0.19 T 的磁场,沿施加磁场测量的剩磁随着磁场的增加而增加,剩磁的最大值为 0.54 T。比无外加场(0.42 T)高29%。(3)Fe_3B/Nd_2Fe_<14>B纳米复合AD薄膜的可能性:磁滞回线和XRD分析表明,原料粉末是Fe_3B和Nd_2Fe_<14纳米复合粉末。 >B相。原料粉末的较大粉末尺寸(12.45μm)影响沉积速率和膜厚度。尽管该膜由Fe_3B和Nd_2Fe_<14>B相组成,但是沉积态AD膜显示出高剩磁但低矫顽力(H_<cJ>=0.84kOe)。另外,通过在Ar中退火,矫顽力进一步降低。低矫顽力被认为与Nd_2Fe_<14>B相相对较低的各向异性场有关,AD过程中引起的缺陷法和α-Fe相的存在较少。

项目成果

期刊论文数量(32)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
杉本諭: "エアロゾル・デポジション法による永久磁石の薄型化"(社)日本応用磁気学会 第l32回研究会試料(2003年11月28日). 1-8 (2003)
Satoshi Sugimoto:“通过气溶胶沉积法减薄永磁体”,日本应用磁学学会,第 132 届研究会议样本(2003 年 11 月 28 日)1-8(2003 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S.Sugimoto
  • 通讯作者:
    S.Sugimoto
Magnetic properties and microstructures of the aerosol-deposited permanent magnet films
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
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  • 作者:
    Satoshi Sugimoto
  • 通讯作者:
    Satoshi Sugimoto
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  • 作者:
    Satoshi Sugimoto
  • 通讯作者:
    Satoshi Sugimoto
Effect of Applied Magnetic Field on Magnetic Properties of Sm-Fe-N Films Prepared by Aerosol Deposition Method.
外加磁场对气溶胶沉积法制备的 Sm-Fe-N 薄膜磁性能的影响。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tomohito Maki
  • 通讯作者:
    Tomohito Maki
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