專利名稱：一種NdFeB永磁體防蝕方法
技術領域：
本發明涉及一種NdFeB永磁體防蝕方法，具體地說，是涉及在NdFeB永磁體上采用 多弧離子鍍鋁方式而實現的一種NdFeB永磁體防蝕方法。
背景技術：
目前，釹鐵硼(NdFeB)永磁體因其優異的磁特性、低廉的價格和充足的資源儲備 已替代了傳統的Sm系稀土永磁體，被公認為最有發展前景的永磁材料，現已在電子、機械、 交通、通訊、電力、國防、醫療、石油、選礦采礦、環保及工業生產等領域中發揮了重要的作 用。雖然NdFeB永磁體具有上述諸多優點，但是，其最大的缺點是耐蝕性差，Nd是很活潑的 元素，Nd導致了 NdFeB永磁體在通常環境中也很容易生銹，生銹會使永磁體的磁性能嚴重 惡化。因此，在實踐中可以看到，NdFeB永磁體的這個耐蝕性差缺點在很大程度上影響了其 在眾多領域中的廣泛應用。針對NdFeB永磁體耐蝕性差這個缺點，目前，已出現了許多種用于NdFeB永磁體的 防蝕方法，例如，摻雜合金法、表面涂層法。摻雜合金法是指在NdFeB永磁體中加入少量的合金元素，如Al、Si、P、Cr。這種方 法雖然可以達到防蝕效果，但合金元素的加入會降低永磁體的磁性能，不宜采用。表面涂層法是一種在NdFeB永磁體的表面涂覆一層保護層來提高其抗蝕性能的 方法。目前較普遍的表面涂層法是電鍍Zn層、Cd層、Ni層法。但是，電鍍Zn、Ni、Cd層法 都存在一些缺點，如下由于NdFeB永磁體的化學性質活潑，極易與酸、堿反應產生含氫脆層，因此，電鍍 Zn層后的NdFeB永磁體極易導致Zn層剝落，從而銹蝕NdFeB永磁體。雖然電鍍后的Cd層對NdFeB永磁體有陽極保護作用，即使Cd層受到破壞，NdFeB 永磁體自身也不會被腐蝕。但是，電鍍Cd層存在使永磁體起泡、起皮、出現含氫脆層的問 題。一方面，鍍Cd要與酸性鍍液接觸，與酸性鍍液接觸時，NdFeB永磁體的表層與酸發生 反應，使得NdFeB永磁體變得疏松，鍍覆Cd層后的NdFeB永磁體從外表面上看不出任何問 題，但在實際使用過程中，鍍覆Cd層的NdFeB永磁體會出現起泡、起皮的情況。另一方面， NdFeB永磁體在加工過程中其表面往往會形成穿晶微裂紋，在鍍Cd過程中，這些微裂紋吸 氫，成為Cd層下的含氫脆層，而含氫脆層會導致Cd層的破壞。總之，起泡、起皮、含氫脆層 問題不但會使NdFeB永磁體的耐蝕性不夠，而且還會使Cd層與NdFeB永磁體之間的結合力 下降，導致NdFeB永磁體磁特性的下降。與Cd層一樣，電鍍Ni層也存在使永磁體起泡、起皮、出現含氫脆層的問題。一方 面，鍍M要與酸性鍍液接觸，與酸性鍍液接觸時，NdFeB永磁體的表層與酸發生反應，使得 NdFeB永磁體變得疏松，鍍覆M層后的NdFeB永磁體從外表面上看不出任何問題，但在實 際使用過程中，鍍覆M層的NdFeB永磁體會出現起泡、起皮的情況。另一方面，NdFeB永磁 體在加工過程中其表面往往會形成穿晶微裂紋，在鍍Ni過程中，這些微裂紋吸氫，成為Ni 層下的含氫脆層，而含氫脆層會導致M層的破壞。總之，起泡、起皮、含氫脆層問題不但會使NdFeB永磁體的耐蝕性不夠，而且還會使M層與NdFeB永磁體之間的結合力下降，導致 NdFeB永磁體磁特性的下降。并且，由于Ni層主要是對NdFeB永磁體進行環境隔絕，因此， 要求M層不能有孔隙，為此，M層就要達到一定的厚度，但是，M元素是鐵磁材料，M層愈 厚對磁性能的不良影響就愈大。由此可見，為NdFeB永磁體設計出一種能夠有效防蝕的方法是目前亟需解決的問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種NdFeB永磁體防蝕方法，該方法可在NdFeB永磁體的 表面上鍍覆一層鋁膜，該鋁膜對NdFeB永磁體起到了很好的防蝕保護作用。為了達到上述目的，本發明采用了以下技術方案一種NdFeB永磁體防蝕方法，該NdFeB永磁體防蝕方法基于鍍膜機實現，該鍍膜機 包括真空室、抽真空泵、氬離子轟擊構件、多弧離子鍍膜構件和掛架，該氬離子轟擊構件包 括氬離子轟擊電源和氬離子轟擊發射裝置，該多弧離子鍍膜構件包括弧電源和鋁靶，其特 征在于它包括如下步驟步驟一清洗、烘干被鍍件；步驟二 氬離子轟擊清除該被鍍件表 面上的細小雜質；步驟三采用多弧離子鍍鋁方式在該被鍍件的表面上鍍覆一層鋁膜。本發明的優點是本發明方法通過多弧離子鍍鋁方式在NdFeB永磁體的表面上 鍍覆一層銀白色的、均勻的鋁膜，該鋁膜對NdFeB永磁體起到了很好的防蝕保護作用，使 NdFeB永磁體耐蝕性能增強，使用壽命延長。該鋁膜達到一定厚度時其孔隙率極低，基本上 無孔隙，該鋁膜與NdFeB永磁體的結合力很強，該鋁膜不但不會影響NdFeB永磁體的磁性 能，反而會提高NdFeB永磁體的磁性能。經酪酸鈍化后的鋁膜與膠有很好的侵潤性，可達到 與其它部件可靠粘結的目的。并且，鍍覆鋁膜的NdFeB永磁體不存在含氫脆層、起泡、起皮 等缺陷。本發明方法基于現有的鍍膜機便可實現，通過本發明方法鍍覆鋁膜所花費的成本 很低，可被廣泛推廣應用。
圖1是本發明方法的實現流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進行詳細描述。本發明NdFeB永磁體防蝕方法是基于已有的鍍膜機(屬于現有技術，不在這里詳 細描述)實現的。一般地，已有的鍍膜機包括真空室、抽真空泵、氬離子轟擊構件、多弧離 子鍍膜構件、掛架和旋轉控制構件，抽真空泵用于將真空室進行抽真空，掛架用于懸掛被鍍 件，旋轉控制構件用于控制該掛架的旋轉，氬離子轟擊構件包括氬離子轟擊電源和氬離子 轟擊發射裝置，該氬離子轟擊發射裝置用于向被鍍件發射氬離子，多弧離子鍍膜構件包括 弧電源和靶，弧電源控制靶的作業，該掛架、氬離子轟擊發射裝置和靶設置在該真空室內。 本發明中使用的是多弧離子鍍鋁方式，因此，鍍膜機上的靶配備為鋁靶。為了描述方便，在下文中，將待進行防蝕處理的NdFeB永磁體(也就是待鍍鋁膜的 NdFeB永磁體)稱為被鍍件。
如圖1所示，本發明NdFeB永磁體防蝕方法包括如下步驟步驟一清洗、烘干被鍍件；步驟二 氬離子轟擊清除該被鍍件表面上的細小雜質；步驟三采用多弧離子鍍鋁方式在該被鍍件的表面上鍍覆一層鋁膜，該鋁膜便可 對被鍍件起到防蝕作用。下面對上述每一個步驟進行詳細描述。步驟一具體包括在超聲波中用不含水溶劑(例如金屬清洗劑)清洗被鍍件，然后 水沖漂清，進行脫水處理；脫水處理后的被鍍件(可以為多個，例如幾百個)掛在鍍膜機的 真空室內的掛架上；對真空室進行抽真空，當真空室處在第一設定壓強下時對被鍍件進行 加熱烘干。其中第一設定壓強為3X10_3Pa ；被鍍件一般被烘烤至80°C，以達到烘干目的。步驟二具體包括向真空室內通入高純氬氣，使真空室內的壓強處在第二設定壓 強下；打開氬離子轟擊構件的氬離子轟擊電源，氬離子轟擊發射裝置向被鍍件發射氬離子， 將該氬離子轟擊電源的電壓從下限值開始緩慢上調，在上調過程中，使被鍍件表面保持均 勻起輝、不起火星，若在上調過程中被鍍件出現起火星現象，則需要將氬離子轟擊電源的電 壓調整到相應值后，繼續上調電壓；當該氬離子轟擊電源的電壓上升到上限值時停止上調， 并保持一段設定時間，在該設定時間內，被鍍件表面上的細小雜質被氬離子徹底轟擊清除 掉，增強了待鍍鋁膜與被鍍件間的結合力；然后關閉該氬離子轟擊電源，對真空室進行抽 真空，以將轟擊產生的雜質全部從真空室中排凈。其中第二設定壓強在2. 5X KT1Pa 6 X ICT1Pa之間；下限值可設為500V，上限值可設為1000V ；設定時間為8 10分鐘。需要 注意的是，因被鍍件易銹、易被腐蝕，因此，經過步驟一清洗烘干后的被鍍件應立即放入真 空室進行步驟二的處理。步驟三具體包括向真空室內通入高純氬氣，使真空室內的壓強處在第三設定壓 強下；打開多弧離子鍍膜構件的弧電源，并使該弧電源的電壓在設定電壓值上保持一段預 定時間；在該預定時間內，旋轉的掛架帶動被鍍件旋轉，旋轉被鍍件是為了將鋁膜均勻鍍覆 在被鍍件上，安裝在鍍膜機上相應靶位上的鋁靶因與其連接的弧電源的接通而進行拉弧過 程，將靶上的鋁變成等離子態并向被鍍件發射(多弧離子鍍鋁方式)，鋁靶發射的離子鋁濺 射到旋轉的被鍍件上，于是被鍍件的表面被鍍覆了一層銀白的鋁膜；當預定時間結束時，關 斷該弧電源，冷卻鍍覆鋁膜的被鍍件，被鍍件冷卻后出爐。在實際實施中，可同時對多個被鍍件(一般為幾十個、幾百個永磁體，視被鍍件的 大小確定)進行鍍膜作業。若對多個被鍍件同時進行鍍膜，那么，為了保證鋁膜的鍍覆質 量，應在被鍍件周圍均布多個鋁靶進行同時鍍覆作業。也就是說，掛架上掛有多個被鍍件 時，掛架的四周應均勻分布多個鋁靶，每個鋁靶的靶面與掛架上的被鍍件相對應設置，每個 被鍍件距各個鋁靶靶面的距離在80 IOOmm之間。在實際實施時，例如，可將多個鋁靶均 勻分布在真空室的內壁上，掛架位于真空室內的中心處。舉例采用W-4型臥式鍍膜機，該鍍膜機上配設有四個多弧鋁靶，每個鋁靶的直徑 為110mm，四個鋁靶均勻分布在直徑為600mm的圓桶形真空室的內壁上，相鄰兩個鋁靶間的 中心距為120mm，四個鋁靶的分布長度為400 450mm，掛架設在該圓桶形真空室內且位于 該真空室的中心處，掛架上掛設有幾百個被鍍件，每個鋁靶的靶面與該掛架相對應設置，每 個被鍍件距各個鋁靶靶面的距離保持在80 IOOmm之間。
在步驟三中第三設定壓強在1. 5Pa 3Pa之間；設定電壓值在40 60V之間； 當四個鋁靶均勻分布在真空室的內壁上，掛架位于真空室內的中心處，每個鋁靶的直徑為 IlOmm且每個被鍍件距各個鋁靶靶面的距離在80 IOOmm之間時，預定時間為20 40分鐘。當完成上述三個步驟后，對被鍍覆有鋁膜的被鍍件進行封孔、充磁處理后即可投 入使用。實際制作中，通過本發明鍍覆的鋁膜的厚度應大于6 μ m(—般為10 μ m左右即可) 且均勻，具有這樣厚度的鋁膜的孔隙率是極低的，基本上無孔隙。本發明具有如下優點本發明方法基于現有的鍍膜機便可實現，通過本發明方法 鍍覆鋁膜所花費的成本很低，可被廣泛推廣應用。本發明方法通過多弧離子鍍鋁方式在NdFeB永磁體的表面上鍍覆一層銀白色的、 均勻的鋁膜，該鋁膜對NdFeB永磁體起到了很好的防蝕保護作用，使NdFeB永磁體耐蝕性能 增強，使用壽命延長。該鋁膜達到一定厚度時其孔隙率極低，基本上無孔隙。該鋁膜與NdFeB 永磁體的結合力很強，該鋁膜不但不會影響NdFeB永磁體的磁性能，反而會提高NdFeB永磁 體的磁性能。經酪酸鈍化后的鋁膜與膠有很好的侵潤性，可達到與其它部件可靠粘結的目 的。并且，鍍覆鋁膜的NdFeB永磁體不存在含氫脆層、起泡、起皮等缺陷。下面對本發明鍍覆的鋁膜所具有的優點進行具體說明第一，耐蝕性能。對本發明鍍覆的鋁膜進行耐腐蝕鹽霧實驗。從鍍覆鋁膜的NdFeB永磁體中選出 40片分成兩組(A組、B組)，每組各20片。從日本原裝永磁體中選出6片組成C組。在 50 士 5g/L的NaCl溶液、PH值6. 5 7. 2、溫度35 士 2 °C的實驗條件下，按照IS09227標準， 分別對A、B、C組的永磁體進行兩個周期的操作。一個周期的操作為8小時連續噴霧，保溫 停噴16小時。經過兩個周期的操作后，對A、B、C組的永磁體進行對比，結果如下表1所示。表 1
組別實驗對象數量 (片)實驗時間結果A組鍍覆鋁膜的 NdFeB永磁 體20兩個周期48 小時2片有銹點B組鍍覆鋁膜的 NdFeB永磁 體20兩個周期48 小時1片有誘點，銹點直 徑約Φ 1C組日本原裝永 磁體6兩個周期48 小時6片全部生銹
因此，由上表1可以看出，鋁膜對NdFeB永磁體起到了很好的防蝕作用，使NdFeB 永磁體耐蝕性能增強。第二，孔隙率。在本發明中，令鍍覆的鋁膜的厚度大于6μπι且均勻，那么，該鋁膜便可基本上達 到封孔效果，孔隙率極低。對于鍍覆鋁膜的NdFeB永磁體來說，鋁膜孔隙率的高低不是影響NdFeB永磁體被 腐蝕的決定因素。鋁與NdFeB永磁體在介質中形成微電池時被腐蝕的是Al陽極，而NdFeB 永磁體則被保護起來而不會被腐蝕，但是，由于鍍覆鋁膜一般都要經酪酸處理鈍化，而酪酸 對NdFeB永磁體的腐蝕是不容忽視的，因此，鋁膜的厚度就必須大于6 μ m,做到鋁膜基本無 孔隙，這樣才能使NdFeB永磁體不易受到由孔隙滲入的酪酸的腐蝕。第三，結合力。用銼刀法進行實驗，由本發明鍍覆的鋁膜沒有出現起皮、剝落的情況。用502膠粘結法實驗，用502膠將拉手粘在鋁膜表面上，經1小時干燥后，將拉手 拉下來，結果，鋁膜沒有被拉掉，永磁體本身被拉開了。由此可見，本發明鍍覆的鋁膜與NdFeB永磁體間的結合力是很強的。第四，磁性能。Ni層對永磁體有磁屏蔽效應，而本發明鍍覆的鋁膜不但不會對永磁體產生磁屏蔽 效應，反而會提高NdFeB永磁體的磁性能，見下表2所列實驗數據。表權利要求
1.一種NdFeB永磁體防蝕方法，該NdFeB永磁體防蝕方法基于鍍膜機實現，該鍍膜機包 括真空室、抽真空泵、氬離子轟擊構件、多弧離子鍍膜構件和掛架，該氬離子轟擊構件包括 氬離子轟擊電源和氬離子轟擊發射裝置，該多弧離子鍍膜構件包括弧電源和鋁靶，其特征 在于它包括如下步驟步驟一清洗、烘干被鍍件；步驟二 氬離子轟擊清除該被鍍件表面上的細小雜質；步驟三采用多弧離子鍍鋁方式在該被鍍件的表面上鍍覆一層鋁膜。
2.如權利要求1所述的NdFeB永磁體防蝕方法，其特征在于所述步驟一包括在超聲波中用不含水溶劑清洗所述被鍍件，然后水沖漂清，進行脫水 處理；脫水處理后的所述被鍍件掛在所述鍍膜機的所述真空室內的掛架上；對所述真空室 進行抽真空，當所述真空室處在第一設定壓強下時對所述被鍍件進行加熱烘干。
3.如權利要求2所述的NdFeB永磁體防蝕方法，其特征在于所述第一設定壓強為3X 10_3Pa ；在所述步驟一中，將所述被鍍件烘烤至80°C，以達到烘干被鍍件的目的。
4.如權利要求1所述的NdFeB永磁體防蝕方法，其特征在于所述步驟二包括向所述真空室內通入高純氬氣，使所述真空室內的壓強處在第二設 定壓強下；打開所述氬離子轟擊構件的氬離子轟擊電源，將該氬離子轟擊電源的電壓從下 限值開始緩慢上調，在上調過程中，使所述被鍍件表面保持均勻起輝、不起火星；當該氬離 子轟擊電源的電壓上升到上限值時停止上調，并保持一段設定時間，以使所述被鍍件表面 上的細小雜質在該設定時間內被氬離子徹底轟擊清除掉，增強待鍍鋁膜與被鍍件間的結合 力；然后關閉該氬離子轟擊電源，對所述真空室進行抽真空，以將轟擊產生的雜質排凈。
5.如權利要求4所述的NdFeB永磁體防蝕方法，其特征在于所述第二設定壓強在2. 5X KT1Pa 6X KT1Pa之間；所述下限值為500V，所述上限值為1000V ；所述設定時間為8 10分鐘。
6.如權利要求1所述的NdFeB永磁體防蝕方法，其特征在于所述步驟三包括向所述真空室內通入高純氬氣，使所述真空室內的壓強處在第三設 定壓強下；打開所述多弧離子鍍膜構件的弧電源，并使該弧電源的電壓在設定電壓值上保 持一段預定時間；在該預定時間內，旋轉的所述掛架帶動所述被鍍件旋轉，安裝在所述鍍膜 機上相應靶位上的鋁靶因與其連接的弧電源的接通而將其上的鋁變成等離子態并向所述 被鍍件發射，離子鋁濺射到所述被鍍件上，所述被鍍件的表面被鍍覆一層鋁膜；當預定時間 結束時，關斷該弧電源，冷卻鍍覆鋁膜的所述被鍍件。
7.如權利要求6所述的NdFeB永磁體防蝕方法，其特征在于所述第三設定壓強在1. 5Pa 3Pa之間；所述設定電壓值在40 60V之間；當四個所述鋁靶均勻分布在所述真空室的內壁上，所述掛架位于所述真空室內的中心 處，每個所述鋁靶的直徑為110mm，且每個所述被鍍件距各個所述鋁靶靶面的距離在80 IOOmm之間時，所述預定時間為20 40分鐘。
8.如權利要求6所述的NdFeB永磁體防蝕方法，其特征在于所述掛架上掛有多個所述被鍍件，多個所述鋁靶均勻分布在所述真空室的內壁上，所 述掛架位于所述真空室內的中心處，每個所述被鍍件距各個所述鋁靶靶面的距離在80 IOOmm之間。
9.如權利要求1或6所述的NdFeB永磁體防蝕方法，其特征在于·· 所述鋁膜的厚度大于6 μ m且均勻。
全文摘要
本發明公開了一種NdFeB永磁體防蝕方法，它包括清洗、烘干被鍍件；氬離子轟擊清除該被鍍件表面上的細小雜質；采用多弧離子鍍鋁方式在該被鍍件的表面上鍍覆一層鋁膜。本發明方法通過多弧離子鍍鋁方式在NdFeB永磁體的表面上鍍覆一層均勻鋁膜，該鋁膜可使NdFeB永磁體耐蝕性能增強，使用壽命延長。
文檔編號C23C14/22GK102002671SQ20101028537
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月16日 優先權日2010年9月16日
發明者徐志新, 耿學紅 申請人:耿學紅