[发明专利]一种同时提高烧结钕铁硼矫顽力和耐蚀性的方法

说明书

本发明属于烧结钕铁硼磁材表面工程领域，本发明公开了一种同时提高烧结钕铁硼矫顽力和耐蚀性的方法，具体包括如下步骤：(1)镀膜前处理；(2)辉光等离子体清洗；(3)晶界扩散层—重稀土涂层沉积；(4)阻隔层—高熵合金氮化物涂层沉积；(5)耐蚀层—高熵合金涂层沉积；(6)真空热处理；(7)待样品冷却至室温，取出样品，完成对烧结NdFeB磁材的处理。该方法采用磁控溅射在烧结NdFeB磁材表面制备一种新型多层涂层，其中最底层：采用重稀土涂层作为晶界扩散涂层；最外层：采用高熵合金涂层作为耐蚀涂层；中间层：采用高熵合金氮化物涂层作为阻隔涂层。三种涂层所组成的多层涂层在经过真空热处理后，可解决烧结NdFeB矫顽力和耐蚀性无法同时提高的问题。

技术领域

本发明属于烧结钕铁硼磁材表面工程领域，具体涉及一种同时提高烧结钕铁硼矫顽力和耐蚀性的方法。

背景技术

作为第三代稀土永磁材料，烧结钕铁硼(NdFeB)磁材广泛应用于电子通讯、交通能源、计算机等领域。尤其是全球新能源电动汽车替代传统燃油汽车的发展趋势极大促进了稀土永磁电机NdFeB磁材的需求。然而，NdFeB磁材在稀土永磁电机中的应用仍然面临着两大亟需解决的问题：腐蚀和热稳定性。首先，烧结NdFeB磁材具有多相组织，活性钕相易发生腐蚀，磁体表面所形成的疏松氧化物难以对其提供防护。工业上普遍采用电镀和化学镀防护其表面，但均存在环保及技术指标问题。其次，目前NdFeB磁体矫顽力只达到理论值的 1/4～1/3，因此其热稳定性较差。而稀土永磁电机通常运行于一个较高温度环境中，磁材会因热稳定性差导致磁性能大幅下降甚至完全失效。在合金中掺杂 Dy或Tb等重稀土可大幅度提高矫顽力，但由于Dy或Tb与Fe发生反铁磁耦合作用，使得磁体因剩磁下降损失部分磁能积。此外，Dy、Tb原材料价格较高，也将显著提高磁材生产成本。

近年来，磁控溅射技术凭借其高效沉积、致密膜层、高附着力以及绿色环保等特性在提高烧结NdFeB磁材矫顽力和耐蚀性方面备受业界关注。一方面，在磁材表面沉积重稀土(如Dy、Tb等)涂层，随后进行真空热处理。在高温下重稀土元素沿晶界渗入磁体，且取代主相晶粒边界处的Nd原子形成一层(Dy，Nd)2Fe14B薄壳层，提高了主相外围区域的各项异性场，有效降低重稀土的使用量并避免剩磁的下降，同时提高矫顽力。另一方面，采用磁控溅射技术在磁材表面制备致密耐蚀涂层可实现其耐蚀性的大幅提高。

然而，现有工艺中提高NdFeB磁材矫顽力和耐蚀性是两道独立、不连续的工序。第一道工序为在磁材表面采用磁控溅射沉积重稀土涂层，随后进行真空热处理。由于磁材往往需要850℃以上才可进行重稀土元素的晶界扩散，在此温度下表面涂层的完整性被破坏甚至脱落，因此在第二道工序即制备耐蚀涂层之前，必须对磁材表面进行再一次的研磨、抛光和超声清洗方可保证耐蚀涂层的附着力。这使得整个生产流程无法连续化、工序复杂、生成成本增加，也无法实现矫顽力和耐蚀性的同时提高。

发明内容

针对现有技术中存在的磁材无法实现矫顽力和耐蚀性的同时提高的技术问题，本发明的目的在于提供一种同时提高烧结钕铁硼(NdFeB)磁材矫顽力和耐蚀性的方法。该方法采用磁控溅射在烧结NdFeB磁材表面制备一种多层涂层，三种涂层所组成的多层涂层在经过真空热处理后，可解决烧结NdFeB 矫顽力和耐蚀性无法同时提高的问题。

本发明采取的技术方案为：

一种同时提高烧结钕铁硼矫顽力和耐蚀性的方法，具体包括如下步骤：

(1)镀膜前处理；

(2)辉光等离子体清洗；

(3)晶界扩散层—重稀土涂层沉积；

(4)阻隔层—高熵合金氮化物涂层沉积；

(5)耐蚀层—高熵合金涂层沉积；

(6)真空热处理；

(7)待样品冷却至室温。