[发明专利]磁体镀膜装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁体镀膜装置及方法，尤其是一种涉及重稀土元素的磁体镀膜装置及方法。

背景技术

目前，纯电动力汽车及节能空调压缩机的需求量逐年递增。作为这些设备的核心材料，高矫顽力的稀土永磁材料(例如R-Fe-B系稀土永磁体)的需求量也逐年增加。通常，提高矫顽力需要使用大量重稀土元素，造成磁体成本大幅增加。微观研究发现，晶界组织对提高磁体矫顽力的影响很大。通过扩散渗透可以使重稀土元素进入磁体晶界。这样可以使用较少的重稀土元素而大幅度提高磁体矫顽力，从而有效降低生产成本。

一方面，现有的扩散渗透改善晶界的方法，往往会导致磁体的剩磁和磁能积显著降低，同时所需时间较长或者需要较高的处理温度。例如，CN101316674A公开了一种稀土永磁体材料的制备方法，其将重稀土元素的氟氧化物粉体布置在磁体表面，然后进行热处理，使重稀土元素扩散至磁体内部。在该方法中，重稀土元素需要脱离氟氧化物，还需要扩散至磁体内部，因而需要较长时间的保温处理。又如，CN101331566A公开一种R-Fe-B系烧结磁体的制造方法，将烧结磁体和含重稀土元素的容器非接触地置于同一处理室，通过加热使重稀土元素从磁体表面扩散至磁体内部。该方法依靠金属蒸气扩散，需要更高的热处理温度。

另一方面，现有的镀膜工艺通常没有考虑镀膜的一致性对磁体性能的影响，也没有考虑节约重稀土元素，导致重稀土元素的浪费。例如，CN106282948A公开一种镀膜方法：将磁体在水平方向多行排列在传送装置上，多行排列的磁体依次通过溅射镀膜设备的溅射区，从而完成镀膜。该镀膜系统要在镀膜室的传送辊上安装负偏压发生器，同时托盘的底部设置中空区域，设置不同电阻值的金属构件，造成结构复杂、工艺稳定性差。另外，溅射区的溅射镀膜设备采用含有Dy及Tb重稀土金属的平面阴极环形跑道型或矩型磁控溅射靶材。这种靶材可使用率低，一般不超过40％，同时靶材需要经常更换，不便于生产。由于平面阴极的冷却效果差，溅射功率较低。另外，磁极跑道使用过程会出现凹凸现象，造成镀膜一致性较差。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种磁体镀膜装置，其镀膜一致性好，靶材本身的使用率较高。本发明的另一个目的在于提供一种磁体制造方法，其重稀土元素利用率高，生产效率高，更适合工业化生产。本发明发现，采用真空多室连续镀膜装置，并在镀膜区安装旋转磁控溅射阴极，就可以实现上述目的。

本发明提供一种磁体镀膜装置，其包括：

基片架，其用于承载和输送待镀膜磁体；

进料区，其用于接纳待镀膜磁体，并保持真空状态；

镀膜区，其用于接纳来自进料区的待镀膜磁体，并在该待镀膜磁体的表面真空溅射上至少一层重稀土金属，从而形成镀膜磁体；和

出料区，其用于接纳来自镀膜区的镀膜磁体，并保持真空状态；

其中，镀膜区包括多个工艺镀膜室，且至少一部分的工艺镀膜室以能够旋转的方式安装有孪生的旋转阴极靶。

根据本发明的装置，优选地，所述的旋转阴极靶选自具有磁控溅射功能的旋转圆柱阴极靶。

根据本发明的装置，优选地，在所述孪生的旋转阴极靶中，每个孪生的旋转阴极靶均包括靶材管、支撑管、冷却液输送管和磁组件，靶材管设置在支撑管的外侧，冷却液输送管和磁组件均设置在支撑管的内部，磁组件设置在冷却液输送管的下方，冷却液输送管用于将冷却液输送至支撑管的内部，支撑管的内部用于容纳冷却液。

根据本发明的装置，优选地，所述的装置满足如下条件的一个或两个：

1)所述靶材管和所述支撑管之间通过浇铸法结合在一起；

2)所述靶材管的重稀土元素Dy或Tb的含量在30wt％以上；

3)所述基片架的厚度为5～20mm，其采用铝板制成。

根据本发明的装置，优选地，所述靶材管的长度为800～1500mm、内径为80～120mm、且壁厚为10～20mm。

根据本发明的装置，优选地，所述的装置还包括：

升降设备，其用于接纳来自出料区的镀膜磁体，并对其进行升降；和

翻转设备，其用于接纳来自升降设备的镀膜磁体，并将其进行翻转，然后输送至进料区。

根据本发明的装置，优选地，所述进料区包括依次设置的进料真空腔体、进料缓冲真空腔体和进料过渡真空腔体；所述出料区包括依次设置的出料过渡真空腔体、出料缓冲真空腔体和出料真空腔体；所述镀膜区包括第一镀膜室和第二镀膜室，第二镀膜室包括所述多个工艺镀膜室；