[发明专利]一种钕铁硼磁体表面防护的复合改性方法

说明书

本发明实施例公开了本发明提供了一种钕铁硼磁体表面防护的复合改性方法，包括如下步骤：对钕铁硼磁体进行前处理；将磁体置于真空室的工件架上，抽离真空室空气；通过外加电源给工件架提供负偏压，完成对磁体的辉光清洗；通过高功率脉冲磁控溅射电源给Al靶材提供负偏压产生高密度的Al等离子体，同时通过外加电源给工件架提供负高压，并匹配两者脉冲波形，完成对工件的Al等离子体浸没离子注入沉积过程；通过单极脉冲磁控溅射电源给Al靶材提供负偏压，同时通过外加电源给工件架提供负偏压在工件表面沉积Al膜；重复上述磁控溅射和等离子体浸没离子过程，得到位于工件基体表面的复合改性涂层，提高钕铁硼磁铁表面耐腐蚀性能。

技术领域

本发明实施例涉及低温等离子体表面改性技术领域，具体涉及一种钕铁硼磁体表面防护的复合改性方法。

背景技术

钕铁硼(NdFeB)作为第三代稀土永磁材料，具有非常优异的磁性能和高性价比，目前中国钕铁硼产业已占全球近80％的市场份额，是全球烧结钕铁硼磁体的产业中心。因其高效节能、质量轻、体积小、控制调速性好等特点，钕铁硼磁体被广泛应用于风力发电、新能源汽车及节能家电等朝阳产业。然而，钕铁硼磁体耐蚀性差这一特性严重阻碍了其在工业领域的大规模应用。因此，提高钕铁硼磁材耐腐蚀性能对其应用和发展具有重要意义和价值。

目前，提高钕铁硼磁体表面耐腐蚀性能的技术主要有两大类：一是在钕铁硼磁体中添加适量的Dy、Co等合金元素，虽然这可降低富Nd相的化学活性并使其电化学电位与主相相近，从而达到降低电化学腐蚀速度的目的，但同时也降低了磁体磁性能，而且对耐蚀性的改善也有限。二是在钕铁硼磁体表面制备具有耐腐蚀性能的涂层。该技术在提高钕铁硼磁体表面耐腐蚀性能的同时并不会对磁体本身的磁性能产生影响，因此该方法是目前提高钕铁硼磁体表面耐腐蚀性能的常用手段。

目前实现涂层制备的主要方法有：电镀、化学镀和物理气相沉积等。电镀和化学镀膜因其较高的工艺成熟度和较低的成本使其成为目前国内主流的工业规模的钕铁硼磁体表面防护处理方法，但这类技术本身存在一定的缺陷。首先，无论是电镀液和化学镀液对环境都会造成污染。其次，由于钕铁硼磁体结构疏松多孔，电镀和化学镀的镀液可能会残留在钕铁硼磁体内部并在使用过程中逐渐释放从而破坏表面的涂层。作为一种低成本、无废弃物、绿色、无污染的物理气相沉积技术，磁控溅射技术广泛的应用于各类的基体的表面性能的提高。相比较于传统方法，磁控溅射技术具有其独特的优势：第一、制备的过程中并不会产生任何污染物，是一种绿色环保的表面改性技术；第二、沉积的涂层表面平整且较为致密，第三、涂层沉积速率较快且可较为精准控制；第四、涂层与基体具有较强的结合强度。

然而，在传统的磁控溅射技术中靶材溅射原子离化率较低，使得达到基体附近的等离子体具有较低的能量，从而降低其在基体表面的迁移能力。因此，磁控溅射所制备的涂层往往以柱状晶的结构生长，且晶界的走向垂直于表面，成为腐蚀液体的快速通道，加速涂层防护性能的失效。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种钕铁硼磁体表面防护的复合改性方法，结合常规磁控溅射镀膜技术、高功率脉冲磁控溅射和等离子体浸没离子注入与沉积的复合表面改性方法，解决现有常规磁控溅射镀膜技术对钕铁硼磁体表面耐蚀性提高不足的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：一种钕铁硼磁体表面防护的复合改性方法，包括如下步骤：

步骤100、清洗预处理，清洁钕铁硼磁体表面，并对钕铁硼磁体进行干燥处理；

步骤200、表面辉光清洗，将钕铁硼磁体置于气相沉积真空室内，对钕铁硼磁体表面增设负偏压进行离子刻蚀；

步骤300、钕铁硼磁体表面改性，利用高功率脉冲磁控溅射电源对Al靶材提供负偏压，同时外加电源给钕铁硼磁体提供负高压，并匹配两者脉冲波形，实现对等离子体能量的有效控制，对钕铁硼磁体表面改性；

步骤400、镀膜沉积，利用单极脉冲磁控溅射电源给Al靶材提供负偏压，同时通过外加电源给钕铁硼磁体提供负偏压，实现对钕铁硼磁体的表面镀膜。