[实用新型]用于重稀土扩散法制作钕铁硼永磁的真空磁控涂覆设备

说明书

用于重稀土扩散法制作钕铁硼永磁的真空磁控涂覆设备，包括真空涂覆室，和安装在真空涂覆室内的磁控溅射靶极，真空涂覆室内安装有传动机构，传动机构上设置有用于承载待涂覆工件的承载盘或承载板，所述磁控溅射靶极设置在传动机构的上方。本实用新型提供了一种用于重稀土扩散法制作钕铁硼永磁的真空磁控涂覆设备。采用重稀土材料制作磁控溅射靶极的靶材，靶材可以绕管的中心轴线360°匀速旋转，使靶材上的重稀土材料被均匀刻蚀，通过选择适当的磁控溅射靶极间距或者传动机构往复运动的节拍速度，可以控制待涂覆磁铁在靶极下涂覆受热升温时间和未涂覆散热降温时间占比，解决长时间连续涂覆过高的温升问题。

技术领域

本实用新型属涉及真空磁控溅射涂覆技术领域，涉及一种用于重稀土扩散法制作钕铁硼永磁的真空磁控涂覆设备。

背景技术

真空磁控涂覆设备是工业涂覆生产所采用的主要设备，通过在磁控靶极外设置重稀土材料制作的靶材，将重稀土材料涂覆在待涂覆的磁体表面上。

钕铁硼永磁体由于具有高矫顽力和高磁能积等特性，在新能源电动汽车、风力发电永磁电机、永磁电梯曳引机、节能家电永磁变频电机、空心杯永磁微电机、无人机等许多领域用来制作永磁电机，实现降低能耗的目的。钕铁硼的传统制作工艺为了实现这种磁能积和矫顽力“双高”的要求，须使用大量的重稀土例如镝(Dy)、铽(Tb)等元素，而镝、铽价格昂贵，因此大幅度提高了钕铁硼永磁体的制作成本

近年来，已经开发出利用重稀土晶界扩散方法减少镝或铽的使用量，并提高钕铁硼永磁体的内禀矫顽力(简称Hcj)。这种重稀土晶界扩散方法首先需要把镝或铽涂覆在钕铁硼永磁体表面上，之后再把表面上的镝或铽沿着钕铁硼永磁体的晶界渗透到钕铁硼永磁体中。在将镝或铽涂覆在钕铁硼永磁体表面上的方法中，由于真空磁控溅射方式与其他涂覆方式(例如浸涂、滚涂、喷涂、刷涂、蒸镀)相比，涂覆层的均匀性、结合力是最佳的，能够保障产品的一致性和稳定性，而且生产效率和生产成本相比而言也具有综合优势。现有真空磁控溅射设备尚且存在以下不足：

1、此种在钕铁硼表面涂覆重稀土工艺要求的涂覆层厚达5～40um，而使用磁控溅射设备对钕铁硼永磁体的表面涂覆重稀土Dy或Tb时，满足涂覆层各种质量要求的前提下，单个靶极的沉积速率较低，那么涂覆层厚度要达到工艺标准，则需要长时间在磁控靶极下连续涂覆。为了保证钕铁硼永磁涂覆的生产需求量，通常大家采取在涂覆室内配置多条靶极来解决。

本领域公知，磁控溅射过程中的能量，很大一部分转换为热量，那么配置多条靶极势必会使设备内的温升加剧，目前设备在靶极排布结构上间距较小，再加上溅射需要长时间进行，且磁控溅射过程是在真空条件下进行，散热又很慢，这就导致涂覆室内温升过高。涂覆室内温度的升高使得被连续涂覆的磁体—钕铁硼永磁体的温度随之迅速升高，例如现有设备有的在连续长时间涂覆后，钕铁硼永磁体的温度会升高到200℃以上，可能会升高到接近300℃。这样的温升结果有两方面影响：一方面会影响涂覆层与钕铁硼磁体基体的结合力，导致重稀土扩散后产品的磁性能不稳定；另一方面温度越高，越可能造成钕铁硼磁体本身的畴壁发生变化从而导致磁性能降低的风险。为了既能保证生产量，又能解决温升问题，通常现有设备采取的手段是分次涂覆过程的工艺时间，在设备的配置上设置了专门的冷却室。例如涂覆层厚度要达到10um本来需要连续溅射约40分钟以上，那么在溅射约20分钟后就从真空涂覆室转到有惰性气体保护的冷却室进行冷却，然后从冷却室再入料到真空涂覆室继续涂覆，完成工艺标准，这就导致涂覆过程不能一直连续进行，在涂覆过程中必须加入冷却降温环节，降低了设备产能，增加了生产复杂性，也增加了生产成本。