DyAl薄膜真空扩散渗及时效处理对烧结NdFeB磁性和耐蚀性的影响

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)东北大学机械工程与自动化学院 作者:孙宝玉

  采用直流磁控溅射的方法,在烧结NdFeB磁体表面制备DyAl合金薄膜,对镀膜样品进行了真空扩散渗(800℃×6h)和时效处理(900℃×2.5h+490℃×5h),研究其耐热性和耐蚀性。经过真空扩散渗及时效处理,磁体的内禀矫顽力Hcj提高14.7%,磁体PCT失重从26.155 mg/cm2降低为1.731 mg/cm2,动态极化曲线显示Dy、Al元素的扩散改变了基体的腐蚀电位和腐蚀电流。结果表明,DyAl薄膜扩散进入NdFeB表层基体中,提高了磁体的耐热性和耐蚀性。

  NdFeB 磁体与Sm- Co 类磁体相比,具有原材料丰富、价格低廉以及磁性能高的优点,但烧结NdFeB 存在耐热性差、高温下磁损大以及矫顽力温度系数大的缺点,限制了这类磁体在机电工业、精密仪器仪表和航空航天领域的应用,当今汽车驱动电机、风力发电机、压缩机电机、大功率推进电机对高耐热性、高耐腐蚀性的需求日益增加,所以提高耐热性、耐腐蚀性成为钕铁硼行业主要的研究方向之一。

  目前提高磁体耐温性的主要措施是添加一些合金元素来提高矫顽力以达到耐高温的目的,如添加一些稀土元素Dy、Tb 等等,但是成本会大大增加,限制其在工业领域的广泛应用;而提高NdFeB 材料耐腐蚀性的主要方法有合金化法和防护涂层法,第一种方法添加的元素主要有Zr、V、Nb、Ta、Mo、W、Al 的一种或两种来取代Fe,以改善磁体的耐蚀性。Steyaert S.等用穆斯堡仪跟踪Al、Co、V 和Nb 等元素的位置,这些元素会形成金属间化合物停留在富Nd 相中,改善富钕相的耐腐蚀性以提高磁体的耐腐蚀性,同时也证明了Al 和Co 能取代主相Fe 的位置从而提高耐氧化性。但Al、Mo、V、W、Zr 等元素的添加会在晶界形成(M,Fe)3B2 非磁性相,会降低磁体的磁性能。第二种方法防腐涂层主要有金属镀层和聚合物涂层, 电镀采用的方法有电镀Ni ( 或Ni- Cu- Ni),化学镀Ni- P 合金、离子镀Al、PVD 镀NiT 等,聚合物涂层的主要材料是环氧树脂、聚丙烯酸酯、聚酰亚胺等。

  本文采用直流磁控溅射镀膜方法在NdFeB表面沉积DyAl 薄膜,并对样品进行扩散渗及时效工艺处理,对样品的磁性能和耐蚀性进行了研究。

3、结论

  (1) PCT 失重试验表明,镀有DyAl 合金薄膜的样品经扩散渗和时效处理后的失重比未镀膜的样品失重要低,说明Dy、Al 元素扩散到磁体中提高了磁体的耐蚀性。

  (2)动态极化曲线测定表明,Dy 和Al 复合加入到基体中不仅会使自腐蚀电位正移,还会使自腐蚀电流显著降低,大大改善磁体在5%NaCl溶液中的耐腐蚀性。

  (3) 经不同工艺扩散渗和时效处理后的磁体,在磁性能保持不变的情况下,矫顽力都得到提高,最高幅度达14.7%, 说明Dy、Al 元素扩渗工艺提高磁体的矫顽力,同时提高了磁体的耐热性。

  【作者】 孙宝玉;巴德纯;房也;段永利;杨彬;岳向吉;

  【Author】 SUN Bao-yu1,BA De-chun1,Fang Ye1,DUAN Yong-li2,YANG Bin3,YUE Xiang-ji1 (1.School of Mechanical Engineering and Automation,Northeastern University,Shenyang 110004,China; 2.ULVAC Vacuum Furnace(Shenyang) Co.,Ltd.,Shenyang 110168,China; 3.Shenyang General Magnets Co.,Ltd.,Shenyang 110168,China)

  【机构】 东北大学机械工程与自动化学院;爱发科中北真空(沈阳)有限公司;沈阳中北通磁科技有限公司;

  【Abstract】 DyAl alloy film was deposited on the surface of sintered NdFeB magnet by DC magnetron sputtering,and then the samples were treated by vacuum solid diffusing and aging treatment to study the heat and corrosion resistance.The results showed that the magnet’s heat and corrosion resistance is improved with the diffusing of DyAl alloy film into the magnet,and the intrinsic coercivity increases by 14.7%,while the weight loss through PCT test is reduced from 26.155mg/cm2 to 1.731mg/cm2.The polarization curve shows that the diffusion of Dy and Al could both improve the corrosion current and corrosion potential.

  【关键词】 DyAl薄膜;真空扩散渗;烧结NdFeB磁体;磁控溅射;耐热性和耐蚀性;

  【Key words】 DyAl thin film; vacuum solid diffusion; sintered NdFeB magnet; magnetron sputtering; heat and corrosion resistance;

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