[發(fā)明專利]一種同時(shí)提高燒結(jié)釹鐵硼矯頑力和耐蝕性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011491685.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN112680695B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏原;許億;李光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): C23C14/16
• 分類號(hào): C23C14/16;C23C14/06;C23C14/18;C23C14/35;C23C14/58;C23C10/08;H01F41/02
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 焦海峰

本發(fā)明屬于燒結(jié)釹鐵硼磁材表面工程領(lǐng)域，本發(fā)明公開了一種同時(shí)提高燒結(jié)釹鐵硼矯頑力和耐蝕性的方法，具體包括如下步驟：(1)鍍膜前處理；(2)輝光等離子體清洗；(3)晶界擴(kuò)散層—重稀土涂層沉積；(4)阻隔層—高熵合金氮化物涂層沉積；(5)耐蝕層—高熵合金涂層沉積；(6)真空熱處理；(7)待樣品冷卻至室溫，取出樣品，完成對(duì)燒結(jié)NdFeB磁材的處理。該方法采用磁控濺射在燒結(jié)NdFeB磁材表面制備一種新型多層涂層，其中最底層：采用重稀土涂層作為晶界擴(kuò)散涂層；最外層：采用高熵合金涂層作為耐蝕涂層；中間層：采用高熵合金氮化物涂層作為阻隔涂層。三種涂層所組成的多層涂層在經(jīng)過(guò)真空熱處理后，可解決燒結(jié)NdFeB矯頑力和耐蝕性無(wú)法同時(shí)提高的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燒結(jié)釹鐵硼磁材表面工程領(lǐng)域，具體涉及一種同時(shí)提高燒結(jié)釹鐵硼矯頑力和耐蝕性的方法。

背景技術(shù)

作為第三代稀土永磁材料，燒結(jié)釹鐵硼(NdFeB)磁材廣泛應(yīng)用于電子通訊、交通能源、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。尤其是全球新能源電動(dòng)汽車替代傳統(tǒng)燃油汽車的發(fā)展趨勢(shì)極大促進(jìn)了稀土永磁電機(jī)NdFeB磁材的需求。然而，NdFeB磁材在稀土永磁電機(jī)中的應(yīng)用仍然面臨著兩大亟需解決的問(wèn)題：腐蝕和熱穩(wěn)定性。首先，燒結(jié)NdFeB磁材具有多相組織，活性釹相易發(fā)生腐蝕，磁體表面所形成的疏松氧化物難以對(duì)其提供防護(hù)。工業(yè)上普遍采用電鍍和化學(xué)鍍防護(hù)其表面，但均存在環(huán)保及技術(shù)指標(biāo)問(wèn)題。其次，目前NdFeB磁體矯頑力只達(dá)到理論值的 1/4～1/3，因此其熱穩(wěn)定性較差。而稀土永磁電機(jī)通常運(yùn)行于一個(gè)較高溫度環(huán)境中，磁材會(huì)因熱穩(wěn)定性差導(dǎo)致磁性能大幅下降甚至完全失效。在合金中摻雜 Dy或Tb等重稀土可大幅度提高矯頑力，但由于Dy或Tb與Fe發(fā)生反鐵磁耦合作用，使得磁體因剩磁下降損失部分磁能積。此外，Dy、Tb原材料價(jià)格較高，也將顯著提高磁材生產(chǎn)成本。

近年來(lái)，磁控濺射技術(shù)憑借其高效沉積、致密膜層、高附著力以及綠色環(huán)保等特性在提高燒結(jié)NdFeB磁材矯頑力和耐蝕性方面?zhèn)涫軜I(yè)界關(guān)注。一方面，在磁材表面沉積重稀土(如Dy、Tb等)涂層，隨后進(jìn)行真空熱處理。在高溫下重稀土元素沿晶界滲入磁體，且取代主相晶粒邊界處的Nd原子形成一層(Dy，Nd)2Fe14B薄殼層，提高了主相外圍區(qū)域的各項(xiàng)異性場(chǎng)，有效降低重稀土的使用量并避免剩磁的下降，同時(shí)提高矯頑力。另一方面，采用磁控濺射技術(shù)在磁材表面制備致密耐蝕涂層可實(shí)現(xiàn)其耐蝕性的大幅提高。

然而，現(xiàn)有工藝中提高NdFeB磁材矯頑力和耐蝕性是兩道獨(dú)立、不連續(xù)的工序。第一道工序?yàn)樵诖挪谋砻娌捎么趴貫R射沉積重稀土涂層，隨后進(jìn)行真空熱處理。由于磁材往往需要850℃以上才可進(jìn)行重稀土元素的晶界擴(kuò)散，在此溫度下表面涂層的完整性被破壞甚至脫落，因此在第二道工序即制備耐蝕涂層之前，必須對(duì)磁材表面進(jìn)行再一次的研磨、拋光和超聲清洗方可保證耐蝕涂層的附著力。這使得整個(gè)生產(chǎn)流程無(wú)法連續(xù)化、工序復(fù)雜、生成成本增加，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)矯頑力和耐蝕性的同時(shí)提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的磁材無(wú)法實(shí)現(xiàn)矯頑力和耐蝕性的同時(shí)提高的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種同時(shí)提高燒結(jié)釹鐵硼(NdFeB)磁材矯頑力和耐蝕性的方法。該方法采用磁控濺射在燒結(jié)NdFeB磁材表面制備一種多層涂層，三種涂層所組成的多層涂層在經(jīng)過(guò)真空熱處理后，可解決燒結(jié)NdFeB 矯頑力和耐蝕性無(wú)法同時(shí)提高的問(wèn)題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種同時(shí)提高燒結(jié)釹鐵硼矯頑力和耐蝕性的方法，具體包括如下步驟：

(1)鍍膜前處理；

(2)輝光等離子體清洗；

(3)晶界擴(kuò)散層—重稀土涂層沉積；

(4)阻隔層—高熵合金氮化物涂層沉積；

(5)耐蝕層—高熵合金涂層沉積；

(6)真空熱處理；

(7)待樣品冷卻至室溫。