真空热处理对镀Al薄膜NdFeB磁体组织和耐蚀性的影响

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

  用直流磁控溅射工艺, 在NdFeB 磁体表面镀Al 薄膜, 并对镀Al 薄膜的磁体进行真空热处理, 研究工艺、温度和时间对镀层成分、组织和性能的影响。结果表明: NdFeB 镀Al 薄膜磁体经650 度 , 10 min 热处理后, 综合性能最佳, Al 膜层与Nd􀀁FeB 磁体在界面产生冶金结合, 增强了界面结合力, 又保持了Al 膜层的完整性、连续性和良好耐蚀性。通过对样品微组织的观察发现, 当热处理温度高于650 度时, Al 膜层与基体之间产生互扩散, 形成新的RFeAlB 相, 随着温度继续升高, 新相的长大,破坏了Al 膜层的完整性和连续性, 产生许多微缺陷和裂纹, 耐蚀性降低。

  NdFeB 磁体以其优异的磁性, 丰富的资源和相对便宜的价格, 广泛地应用在电子仪表、汽车电机、自动化、计算机、医疗机械等领域。然而, NdFeB 磁体耐蚀性差, 容易在高温和潮湿的环境中被氧化与腐蚀, 限制了它的广泛应用。虽然, 提高NdFeB磁体的防腐耐蚀性的方法和工艺很多, 已取得较好的应用效果, 但尚未完全解决, 对某些特殊场合下的要求, 磁体的防腐耐蚀性能不过关, 这仍是目前我国与世界先进水平的差距, 所以, NdFeB 磁体防腐耐蚀问题是一个重要的研究方向。

  在基体表面沉积防腐膜层, 是提高基体耐蚀性能较常用的做法 。Al 是除了Fe 以外被大量应用的工业结构材料, 资源丰富和廉价, 具有良好的导电、导热和耐蚀性。Ku N C, Qin C D, 谢发勤等报道了热蒸镀Al 和离子镀Al 工艺对NdFeB 磁体在耐蚀性与磁性方面的研究, 镀Al 磁体具有良好特性。磁控溅射镀膜的物理方法具有低温、高速、均匀可控、沉积率高、与基材附着性良好的特点, 又没有湿法镀膜工艺中酸、碱溶液残留的影响, 利于环保。NdFeB 磁体磁控溅射镀Al 薄膜, 提高其耐蚀性, 是一项有意义、有前景的工作。本文利用直流磁控溅射法在NdFeB 磁体表面制备了Al 薄膜, 研究了热处理对基体及薄膜成分、组织的影响, 并就工艺对耐蚀性能的影响进行了分析和讨论。

3 、结论

  采用直流磁控溅射法在NdFeB 磁体上制备了性能良好的Al 薄膜。对沉积时间为2 h 的镀Al 薄膜样品进行了不同温度下的真空热处理, 并对样品进行了盐雾耐蚀实验, 结果表明: 表面镀有沉积态Al 薄膜的NdFeB 样品已经展现出较好的耐腐蚀性。经过650度 , 10min 真空热处理, 膜层与基体间产生冶金结合, 提高了膜层附着力, 保持了镀层的完整性, 使样品的耐蚀性进一步提高。当热处理温度高于650度 时, Al 膜层与基体之间形成新的R( Nd, Pr,Dy) FeAlB 相, 随着温度继续升高, 新相的长大, 破坏了Al 膜层的完整性和连续性, 产生许多微缺陷和裂纹, 使样品耐蚀性降低。

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