[发明专利]一种烧结钕铁硼磁体表面功能膜层及其制备方法

说明书

本发明公开一种烧结钕铁硼磁体表面功能膜层及其制备方法，包括磁体预处理工艺、磁体沉积前处理以及物理气相沉积法制备功能膜层。该功能膜层是以Al₂O₃层和TiN层为周期的多周期复合膜层，该功能膜层同时具有15GPa以上的硬度、良好的腐蚀防护性能和抗氧化性能。与此同时通过层和TiN层的交替沉积，避免形成贯穿单层薄膜的针孔、通孔和微裂纹等组织缺陷的出现，较好地解决了传统单层薄膜厚度难以控制的缺陷，并通过Al₂O₃的加入增强了磁体的耐高温氧化性。采用双层膜交替沉积，多周期组合的形式，减少了膜层内应力，增强了膜基结合力。通过在钕铁硼表面沉积功能膜层扩展了钕铁硼在高湿热及酸碱环境下的应用领域。

技术领域

本发明属于永磁器件表面防护领域，具体涉及一种烧结钕铁硼磁体表面功能膜层及其制备方法。

背景技术

钕铁硼磁体作为一种饱和磁化强度高、矫顽力强且性价比高的磁体，在新能源汽车制造、风能发电、新型电机等高科技行业应用非常广泛，但由于钕铁硼自身的特性易产生腐蚀现象。

目前工业中多采用电镀方式对钕铁硼表面形成保护膜，但容易出现二次腐蚀现象。现阶段采用物理相沉积方法在烧结钕铁硼磁体上沉积功能薄膜成为热点，而单一氮化钛薄膜一般均存在针孔、微裂纹等组织缺陷，当在合适的环境下就通过组织缺陷形成的路径侵害到烧结钕铁硼磁体，导致烧结钕铁硼磁体耐腐蚀性差，从而影响烧结钕铁硼磁体的应用范围。因此开发一种烧结钕铁硼磁体表面高耐蚀、绿色环保且涂覆均匀结合力强的复合膜层，具有重要的经济效益、社会效益和环保效益。

发明内容

本发明针对烧结钕铁硼磁体表面单一TiN层存在耐蚀性能差的问题，提供一种烧结钕铁硼磁体表面高耐蚀复合膜层及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一方面，本发明提供了一种具有复合膜层的烧结钕铁硼磁体，包括磁体本体，以及依次层叠设置于所述磁体本体表面的铝膜层 、氧化铝膜层和氮化钛膜层，形成以Al₂O₃层和TiN层为周期的（Al₂O₃/TiN）_n 结构多周期复合膜层，其中n为4～20，该功能膜层采用磁控溅射沉积而成。

根据本发明，所述氧化铝膜层的厚度为0.03～0.15μm；所述氮化钛膜层的厚度为0.22～1.1μm；

所述复合膜层的总厚度为2～8μm。

另一方面，本发明还提供了一种具有复合膜层的烧结钕铁硼磁体的制备方法，包括以下步骤：

对所述磁体本体表面进行打磨、抛光以及清洗；

利用物理气相沉积法在所述磁体本体表面沉积氧化铝膜层和氮化钛膜层。

如上述方法，所述对磁体本体表面进行打磨、抛光以及清洗包括：

分别利用#400、#600、#1000、#1500、#2000砂纸依次打磨所述磁体本体的表面；

利用抛光机对经过打磨的磁体本体的表面进行抛光，直至其呈镜面状；

将抛光完成的磁体本体依次放置在无水乙醇和丙酮溶液中进行超声清洗5～15min，并反复清洗两次；

将处理后的磁体本体放入物理气相沉积涂覆设备的真空室中，将真空室真空度为设置为0.5～1Pa、氩气的流量设置为10～20sccm，采用循环氩离子轰击工艺对磁体本体轰击30min。

在利用物理气相沉积法在所述磁体本体表面依次沉积氧化铝膜层和氮化钛膜层的过程包括：