[發(fā)明專利]利用離化濺射技術在磁材表面實現(xiàn)冷鍍的鍍膜方法

有效

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• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111575664B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發(fā)明（設計）人: 夏原;李光
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/02;C23C14/16;C22C21/10
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發(fā)明提供一種利用離化濺射技術在磁材表面實現(xiàn)冷鍍的鍍膜方法，包括如下步驟：制備鋁鋅硅?稀土以作為復合靶材；對磁材進行研磨清洗處理，然后放入真空室中進行離子刻蝕；當磁材完成離子刻蝕后，在負偏壓50～200V下開啟離子源和濺射電源，控制離子源的功率在0.7～1.5kW，并將復合靶材加載350～550V電壓，然后持續(xù)鍍膜20～40分鐘，在磁材表面的鍍膜厚度達到要求后停止；待磁材冷卻后，對真空室充氣，然后打開真空室取出鍍膜后的磁材，完成鍍膜過程。本發(fā)明在鋁鋅硅涂層中添加了稀土元素釹，可以提高涂層的致密性，離化磁控濺射制備技術的低溫沉積特性不會對磁材本身的性質(zhì)以及磁材產(chǎn)生影響，而且離化磁控濺射技術更容易精確控制涂層厚度和涂層成分，制備的涂層均勻性更好。

技術領域

本發(fā)明涉及低溫等離子體物理與化學中材料表面改性技術領域，具體為一種利用離化濺射技術在磁材表面實現(xiàn)冷鍍的鍍膜方法。

背景技術

作為目前最強的磁性能材料，釹鐵硼(NdFeB)永磁材料的應用與發(fā)展近年來十分迅速，已經(jīng)廣泛應用于醫(yī)療、機械、汽車，電子器件等諸多領域，且應用前景十分廣闊；但是釹鐵硼磁體是采用粉末燒結(jié)技術制成的，具有多相組織結(jié)構(gòu)，容易形成晶間腐蝕，而且疏松多孔的特征導致磁材表面很難形成氧化物保護層，一旦氧化就會發(fā)生連鎖反應，加速磁材腐蝕，所以對于釹鐵硼磁材的防腐蝕性能的提高是目前研究的熱點。

目前磁材表面防腐蝕涂層一般采用的是鎳、鋅、鋁層，主要是通過電鍍或者化學鍍技術形成。但是在采用這些方法制備NdFeB防護層的過程中，鍍液可能會殘留在NdFeB內(nèi)部并且發(fā)生吸氫反應，往往會降低產(chǎn)品的成品率，且污染較嚴重。另外，鋅層是一種犧牲陽極保護材料，因此表面鋅層腐蝕速率會很高，其耐腐蝕性與鋅層厚度成正比，要達到長期防腐蝕的效果必須沉積一定厚度的涂層；鋁層則是通過物理隔離的方法保護磁材，但是一旦涂層出現(xiàn)損傷暴露基材，也會失去保護作用。而鋁鋅硅涂層內(nèi)部存在極細的富鋁樹枝狀晶體，在涂層中形成了細微的網(wǎng)絡骨架，而在剩余的晶間空隙中存在富鋅的共晶組織，這使得鋁鋅硅涂層既具備了鍍鋁層較好的耐腐蝕性能和抗氧化性能，晶間富鋅組織又可以在涂層破裂時形成與鍍鋅層一樣的陰極保護作用。鋁鋅硅涂層綜合了兩者的優(yōu)點，也克服了其不足，是一種重要的防腐蝕涂層。

目前鋁鋅硅涂層主要用于金屬防護涂層，制備技術通常為熱浸鍍，專利CN105714229 A就使用熱浸鍍的方式在金屬表面形成了鋁鋅硅涂層，具有良好的防腐蝕性能。但是熱浸鍍技術涂層厚度不易控制，在面對不規(guī)則樣品時不易形成均勻涂層；并且由于熱浸鍍的溫度較高(500℃)，但是NdFeB中的富釹相的熔點較低，當NdFeB在與鋁鋅硅鍍液接觸時，富釹相會首先熔化或溶解在鋁鋅硅鍍液中，并導致NdFeB晶粒向合金鍍液中轉(zhuǎn)移，因此磁材表面層不斷溶解，破壞磁材表面完整性，也無法形成結(jié)合良好的冶金界面層。所以熱浸鍍方式在釹鐵硼磁材表面制備鋁鋅硅涂層會出現(xiàn)破裂或易脫落的現(xiàn)象。

現(xiàn)有的物理氣相沉積技術主要包括蒸鍍、濺射鍍膜等，其具有低溫沉積的特點，不易損傷磁材，而且制備的涂層均勻性較好，越來越多的應用在涂層防護技術上。防腐蝕涂層需要具備一定的致密性，由于真空蒸鍍蒸發(fā)粒子能量低、附著力小、致密性較差，所以不是最佳的真空鍍膜防腐蝕涂層制備技術；磁控濺射是通過粒子轟擊濺射靶材原子制備涂層，其致密性高、涂層內(nèi)部針孔少、具有較高的結(jié)合力和涂層純度。但是磁控濺射工藝在NdFeB磁體表面沉積的涂層結(jié)構(gòu)通常為柱狀晶結(jié)構(gòu)，與腐蝕環(huán)境接觸時，晶粒之間的微孔隙容易成為腐蝕電解液滲入薄膜-磁材界面的通道，從而造成膜層的失效，所以無法直接利用磁控濺射技術在磁材表面制備鋁鋅硅涂層。

發(fā)明內(nèi)容

本文發(fā)明的目的是提供一種低溫下利用離化濺射技術在磁材表面實現(xiàn)冷鍍的鍍膜方法。

具體地，本發(fā)明提供一種利用離化濺射技術在磁材表面實現(xiàn)冷鍍的鍍膜方法，

步驟100，制備鋁鋅硅-稀土以作為復合靶材；

步驟200，對磁材進行研磨清洗處理，然后放入真空室中進行離子刻蝕；