PVD Вакуумно покритие на материал с постоянен магнит NdFeB

PVD Вакуумно покритие на материал с постоянен магнит NdFeB

IKS PVD персонализирате подходящата машина за PVD вакуумно покритие за вас, свържете се с нас сега, iks.pvd@foxmail.com

NdFeB е устойчив магнитен материал от редкоземни масла, разработен през 80-те години на ХХ век, който е малък по размер, лек и има отлични магнитни свойства. Той се използва широко в областта на електронната информация, металургията, комуникационната индустрия, медицината и други области. Съвременната научна и технологична и информационна индустрия е интегрирана, лека, интелигентна посока, като например нова енергетика, енергоспестяване и опазване на околната среда промишлеността е по-висока и по-голямо търсене на ефективността на редкоземните материали с постоянен магнит, индустриалната икономия на енергия и новият енергиен автомобилен двигател с магнитна стомана трябва да има висока сила на принуда, висок магнитен енергиен продукт, висока консистенция, висока устойчивост на корозия и други характеристики, това е огромно предизвикателство за традиционната индустрия за магнитна стомана, времето, корозионното съпротивление на материала с постоянен магнит ndfeb поставя по-високи изисквания.

Понастоящем методите за подобряване на устойчивостта на корозия на постоянния магнитен материал NbFeB включват добавяне на сплави и допълнително защитно покритие, но основният метод е да се добави защитно покритие (метално покритие, органично покритие и композиционно покритие). Защитното покритие може да предотврати контакт между корозионната фаза и субстрата и по този начин да забави корозията на магнита. Галванопластика, галванопластика, физично отлагане на пари и др. Технологията за защита от галванични покрития се прилага широко за защитата на материал с постоянен магнит NdFeB поради ниския му технически праг, зрял процес и ниска цена. NdFeB постоянен магнит се произвежда предимно от индустрия на синтерова прахова металургия, пореста повърхност, в процеса на галванопластика или електролитно покритие, водният разтвор на кисел или алкален електролит неизбежно ще остане в порьозната матрица NdFeB, сериозно засягаща качеството на защитното покритие, NdFeB матрицата не достига очаквания срок на експлоатация, и галванично покритие и химическо покритие отпадъчни води.

Той замърсява и околната среда. Поради това през последните години изследователите от страната и чужбина работят за разработване на технологии за повърхностно защитно покритие, като технология за физическо нанасяне на пари (PVD) като вид екологична технология, има характеристиките на това, което много други технологии няма, чрез контролиране на параметрите на процеса може да бъде зърно с малка, равномерна дебелина, прилепване на филма, отлично покритие; В същото време PVD е технология за сухо покритие, което може да избегне дефектите на покритието, които са крехки поради остатъци от киселинни или алкални електролитни разтвори в магнитните пори и абсорбцията на водорода по време на обшивката. Въпреки това, повърхностната обработка на Nd-FeB PVD е ограничена от разходите за масово производство и някои фактори.

В тази статия са обобщени различните PVD технологии, прилагани за материали с постоянен магнит NdFeB у нас и в чужбина, и са описани основните принципи, характеристики и изследователски статус на тези технологии. Съответно бяха обобщени релевантните процеси за предварителна обработка и последваща обработка на физичното газово отлагане, приложени към постоянния магнитен материал NdFeB, и беше извършен съответният анализ, за да се даде справка за съответните работници.

1. Технология за PVD защита

Материалът с постоянен магнит NdFeB обикновено работи при определени температурни и средни условия и е необходимо да се запази целостта на неговия външен размер и магнитни характеристики в дългосрочен план. Когато материалът NdFeB корозира, частичната повърхност ще причини увреждане на състава и структурата, което ще доведе до намаляване на магнитното свойство, като по този начин ще повлияе на практическото му приложение. PVD технологията може ефективно да реши този проблем чрез нанасяне на защитно покритие върху повърхността NdFeB. Покритието, приготвено по технологията PVD, има добра стабилност, висока сила на свързване и висока плътност. Освен това, по време на PVD покритие, дебелината на покритието, засегната от страничния ъгъл на магнитния детайл, е много по-ниска от тази на галванопластика и електролитно покритие и няма никакво замърсяване в процеса на приготвяне. Освен това технологията PVD може да получи широк спектър от видове покрития (като Al, Ti / Al, Al / Al2O3, TiN и др.), Което е обещаваща технология за защита на повърхността NdFeB. Понастоящем PVD техниките, които обикновено се използват за повърхностна обработка на NdFeB постоянни магнитни материали в страната и чужбина, включват главно изпаряване, магнетронно разпрашване и йонно покритие. По-долу е представен преглед на трите технологии от основните принципи и изследователския статус в страната и чужбина.

1.1 обвивката на изпаряването

Процесът на отлагане на пари е да постави детайла във вакуумна камера и да го загрее по определен начин. Тази технология има предимствата на просто оборудване и лесен контрол на процеса, но филмният слой, получен чрез общото термично изпарение, е относително груб, с ниска адхезионна якост и лесно се образува гъста колонна кристална структура и корозионната течност може лесно преминава през филмовия слой, за да корозира субстратния материал NdFeB. Понастоящем технологията за полагане на изпарения в материали с постоянен магнит NdFeB за повърхностно защитно третиране, докладвани по - малко, в чужбина имат малко количество изпарение от подготовката на алуминиева мембрана за нанасяне с йонно отлагане (IVD). Технологията IVD се отнася до добавянето на отрицателно натискане върху детайла над източника на изпаряване и генерирането на блясък около заготовката. При процеса на нанасяне на изпаряване, когато изпарените метални парообразни атоми преминават през зоната на светене, някои метални атоми се йонизират в метални йони и ускорените метални йони или атоми се придвижват към повърхността на детайла, за да образуват филм. Металното покритие, приготвено по тази техника, има предимствата на добра плътност, висока степен на свързване със субстрата, бърза скорост на отлагане и т.н. Следователно, тази техника може да се приложи към корозионната защита на постоянния магнитен материал NdFeB.

1.2 магнетрон технология разпрашване

Технологията за разпрашване на магнетрон е технологията за отлагане на филма върху детайла, след като аргоновите йони, генерирани от сиянието на сгъстяване, разпръскват целевите атоми. Магнетронното покритие се характеризира с ниска температура на нанасяне, равномерно и контролирано филмово покритие, без промяна в повърхностното покритие на субстрата и добра адхезия към субстрата. Може да се прилага върху повърхностната защита на постоянния магнитен материал NdFeB.

MaoSD et al. отложените А1 филми върху NdFeB, използвайки технологията за разпрашаване на магнитона dc, за да се получат А1 филми с колонна кристална структура, както е показано на ФИГ. 1 (а). Резултатите показват, че алуминиевото покритие от магнетронен аромат подобрява корозионната устойчивост на магнита. Тъй като микропорите между колонните кристали, покрити с алуминий, преминават през мембраната, корозионният разтвор ще достигне матрицата през тези пори, когато материалите с Al защитно покритие корозират. MaoSD и възприет метод за получаване на А1 филм в повърхността на NdFeB, както е показано на фигура 1 (b), като йонно лъчево подпомагано магнетроново разпрашване (Ion - beam assisted deposition, IBAD), както е показано на фигура 1 (b), може да се види, че колонната кристална структура , мембранният слой е по-равномерно и плътно, резултатите показват, че след 240 часа неутрален тест за мъгла със сол, чистата повърхност на филма Al magnetron, която се разпръсква, изглежда голяма площ от червена ръжда, но само малко количество от подготовката на повърхността на Ал филма IBAD червена ръжда , неговата устойчивост на корозия се подобрява очевидно, това се дължи основно на слоя IBAD-Al филм и оксидният филм има повече. MaoSD et al. приготвени многослойни Al / Al2O3 филми чрез плазмено подпомагано магнетроново разпрашване.

Li jinlong et al. депозирани многослойни филми AlN / Al върху повърхността на NdFeB, като се използва технологията dc magnetron sputtering. Изследването показва, че филмите AlN / Al, отложени върху повърхността на NdFeB, са били по-плътни и имат най-добра корозионна устойчивост, когато парциалното налягане на азотния азот е 1: 1. Корозионната устойчивост на солевия спрей на многослойните филми AlN / Al е значително по-добра от тази на еднослойните А1 филми, които не само не разрушават магнитната енергия на NbFeB, но и малко увеличават магнитната си енергия. Ti / Al многопластови филми се отлагат върху повърхността на синтеровани NdFeB магнити чрез xie tingting et al .. Изследванията показват, че Ti / Al многослойните филми имат по-плътна повърхност от единични А1 филми и Ti слой прекъсва растежа на колонната кристална структура на А1 слой. Самокоригиращият й ток е с почти 2 порядъка по-малък от този на чистия тънък Al филм и има по-висока устойчивост на корозия и разрушителна сила.

1.3 йонно покритие

Технологията на йонно покритие се основава на вакуум изпаряването и плазмената активация в сърцето на парата йонизацията на инертен газ от мембраната и базовото бомбардиране и покритие. В допълнение към предимствата на вакуумното изпарение и разпръскването, технологията за йонно покритие съчетава изпускането на пламъци, плазмената технология и технологията за вакуумно изпаряване. Освен това, той има и предимствата на бързо отлагане, силна адхезия на слоя от филм, добра дифракция и екстензивни покривни материали.

В Япония технологията за йонно алуминиево покритие е широко използвана в NdFeB материала на SPM (повърхностно магнитно тяло), IPM (вътрешен магнит) мотор и електрическо превозно средство. През 90-те години на 20-ти век се съобщава за получаването на Al мембрани върху повърхността NdFeB чрез йонно покритие в China.Xie Fa често използвайки йонно покритие технология на постоянно магнитен материал, като 8,5 микрона дебел алуминиев покритие филм, намерени 5% увеличение на принудителната сила, remanence и максималната магнитна енергия продукт промени с 21,8% и 2,1% съответно, и мембранният слой и матрицата между материали с постоянен магнит имат добра здравина на свързване, това се дължи на бомбардирането на йони с висока енергия върху повърхността на магнитите и атома, причинява определена степен на йонна имплантация Тестът за солена мъгла показва, времето на постоянния магнитен материал, покрит с 8,5 инертен слой достига 168h.AAli et al. подготвено TiN керамично покритие върху NdFeB, като се използва технология с йодно покритие с катодна дъга, което може да подобри корозионната устойчивост на NdFeB, без да повлияе на магнитните свойства на самия магнит.Du jun et al. приготвено ZrN / TiN покритие върху повърхността на NdFeB магнита чрез аргонно йонно покритие. Морфологията на напречното сечение показва, че покритието е относително компактно с очевидна многопластова структура и има очевиден преходен слой между покритието и субстрата, което е благоприятно за подобряване на свързващата сила между покритието и субстрата. Резултатите показват, че покритието ZrN / TiN може не само да намали степента на корозия на NdFeB магнитите с 2 порядъка, но също така да подобри износоустойчивостта на магнита. В областта на стоматологията постоянният магнитен материал NdFeB се използва за магнитни ортодонтното лечение поради високата си коерцитивност, висока ременция и високо натрупване на магнитна енергия, но има слаба устойчивост на корозия и не може да се използва дълго време в оралната среда, което ограничава приложението й. Отлагането на TiN покритие върху повърхността на NdFeB постоянният магнитен материал чрез йонно покритие може да подобри корозионната устойчивост на постоянния магнитен материал NdFeB в оралната среда.

2. Процес на предварителна обработка

NdFeB има голям брой свободни пори на повърхността на материал с постоянен магнит, който се влияе от техниките на ранна обработка, като механична обработка, както и остатъчно масло, прах и други вещества на повърхността, което води до трудности при PVD повърхностна обработка. Конвенционалната PVD технология за предварителна обработка не е напълно подходяща за повърхностно почистване на NdFeB. Това е така, защото в процеса на използване на електролитен воден разтвор като метален почистващ препарат за почистване на магнитната повърхностна мръсотия, ако тези разтвори за обработка останат в порите, това ще доведе до лоша адхезия на покриващия слой, покритието лесно се изпръсква. Освен това, границата на зърната на nd-feb постоянен магнитен материал е богата на Nd фаза. Ако предишният процес на обработка не е подходящ, ще настъпи и вътрешнокристална корозия, която сериозно ще съкрати живота на магнита. Следователно, процесът на предварителна обработка е ключът към подобряване на адхезията на покритието и устойчивостта на корозия.

Понастоящем проучванията за преподготовката на материалите с постоянен магнит NdFeB са по-чести, повечето от които са галванично покритие и химическо покритие. Авторът вярва, че това е така, защото повърхностното третиране на PVDF на NdFeB е в начален етап временно и съответната PVD технология за предварителна обработка също е по-малко проучена. Съществуват обаче много процедури за предварителна обработка за галванопластика и електроплакиране. Някои добри процеси за предварителна обработка за галванопластика и без електролитно покритие могат да се използват за справка при предварителната обработка на Nd-FeBPVD. Обичайните процеси на NdFeB претоплянето на материал с постоянен магнит включват шлайфане, полиране, отстраняване на мазнини, отстраняване на ръжда, запечатване на дупки, активиране и т.н.

Шлайфането шлайфане и полиране обработка е конвенционален метод за предварителна обработка, който е подходящ за обработка на NdFeB материали с малки правила за партида форма и не е подходящ за предварителна обработка на насипни материали NdFeB. Уплътнението на дупките е метод за накисване на уплътняващия агент в микро отвора на обработвания детайл и след това втвърдяване в твърдо състояние. Уплътняващият отвор може ефективно да предотврати навлизането на киселина и алкали в порите на NdFeB материала в процеса на отстраняване на масла и ръжда и да избегне вътрешната и външната корозия, причинена от магнита. Понастоящем основните методи за уплътняване на дупки са следните: (1) накисване на цинков стеарат, нагряване на цинков стеарат в разтопено състояние, поставяне на пробата в нея, изваждане и охлаждане след 20 минути и втвърдяване на отвора в магнитната пора ; (2) когато порите са запечатани с вряща вода, пробата NdFeB се поставя в кипяща де-йонизирана вода и се вари за 3-5 минути. Водата се засмуква във вътрешните пори на магнита чрез капилярно действие. (3) потопете пробата в агент за запечатване на порите и я поставете във вакуумна кана за 10-15 минути. След изваждането пробата се измива при определена температура и се втвърдява в средата за втвърдяване. Wang xin et al. че уплътняващият отвор може значително да подобри адхезията на основата на филма и корозионната устойчивост на магнита. Xiao xiangding et al. сравнява ефекта на магнитния запечатващ ефект на агента за бърза втвърдяване с органичен инфилтрат и неорганичното водно стъкло запечатващ агент върху корозионната устойчивост на магнита чрез експерименти и установява, че бързото втвърдяване органично импрегниращо средство е подходящият агент за запечатване на порите с NdFeB. NdFeB магнитите трябва да се изсушат след запечатване, за да се намалят остатъците от разтвора. PVD защитното покритие се нанася върху NdFeB, след като уплътнението се изсуши. Този метод е ефективен.

Материалът с постоянен магнит NdFeB трябва да избягва корозия от силно киселинни или алкални почистващи агенти в процеса на отстраняване на маслото и ръждата. Zhou qi et al. показват, че неодимът в материалите с постоянен магнит Cl- и NdFeB реагира силно, така че солната киселина е противопоказана по време на мокрото и отстраняването на ръжда. В същото време, в разтвора на обезпрашаване и отстраняване на маслото се добавят вещества с комплексна способност и инхибитор на корозията, за да се предотврати окисляването на неодим и прекомерната корозия на матрицата. Rao hou et al. изследваха различни техники за отстраняване на маслото преди никелирането с NdFeB и резултатите показаха, че Na3PO4 и Na2CO3 разтвори са използвани първо за отстраняване на химическо масло, а след това отстраняването на електрическото масло е най-ефективно, докато металният препарат е най-малко ефективен. Nd на NdFeB е много активен метал. Ако се извършва отстраняване на анодно масло, повърхността на субстрата лесно се окислява и разтваря, което води до прекомерна корозия. Затова при процеса на отстраняване на маслото е по-добре да се използва катодът за отстраняване на маслото. JingChen et al. използва анодно електролитно ецване за отстраняване на оксидния филм върху магнитната повърхност, когато електродипозиционно al-mn покритие върху NdFeB. Този метод може не само да отстрани ефективно оксидния филм върху магнитната повърхност, но също така значително да подобри свързващата сила между покритието и субстрата. В допълнение, ултразвуковото подпомагано почистване има добър ефект върху третирането на NdFeB преди обшивката. Li xiaodong проучи процеса на почистване на магнитни материали и вярва, че комбинацията от високочестотно и нискочестотно ултразвуково почистване може значително да подобри чистотата на почистващите детайли.

Сухото шлайфане с пясък е ефективен метод за премахване на продуктите от корозия на ръждата и оксидната скала върху работната повърхност. С висока ефективност, висока механична степен и добра степен на отстраняване на ръждата, той е подходящ за отстраняване на повърхностна ръжда на NdFeB и други прахообразни металургични материали. Повърхностната грапавост на матрицата след пясъкоструйна обработка може да подобри свързващата сила между филма и матрицата. Han wensheng et al. изследва различни процеси на предварително нанасяне върху повърхността на NdFeB и заменя традиционното отстраняване на алкалното масло и отстраняване на ръждата чрез отстраняване на маслото и изсушаване с пясък. Проучването показа, че тази предварителна обработка преди безводното покритие може да подобри адхезията между покритието и субстрата и да получи кристално фино, гладко и плътно покритие. Важно е да се отбележи, че в резултат на NdFeB материали с постоянен магнит, съдържащи активен редки пръст неодим, пясък във въздуха, след като скоро образуват слой от оксиден филм, след допълнително изсушаване на окисляването на третирането, ако не премахнете слоя от оксиден филм , могат да повлияят на качеството на покритието, да причинят лоша комбинация между субстрата и покритието, авторът смята, че когато PVD покритието може да възприеме метода на бомбардиране на йони с висока енергия в пещта за отстраняване на оксида на повърхността на NdFeB.

3. Технология за последваща обработка

След обвиване на PVD със защитно покритие ефективният процес на последващо обработване може допълнително да подобри корозионната устойчивост на покритието, като по този начин отговаря на изискванията за обслужване на постоянния магнитен материал NdFeB в сурова среда с висока температура и силна корозивност и удължи живота му. Обичайните лечебни процедури включват посявка, вакуумна топлинна обработка, химическо превръщане и др.

Tang zhihui et al. изучава ефекта на изстрелването върху микроморфологията и корозионната устойчивост на йонно алуминизираното покритие. Sun bao-yu et al. използва технология за разпрашаване на магнитона с постоянен ток за извършване на вакуумна топлинна обработка върху магнитния материал от А1 филм след алуминиево покритие върху повърхността на NdFeB магнита. Резултатите показват, че филмът NdFeB с постоянен магнит материал, покрит с А1 покритие след 650 ℃ , 10 мин след топлинната обработка, Al филм слой и NdFeB субстрат в металургичния свързващ интерфейс, подобряват адхезията на филма, поддържат целостта на покритието, подобряване на устойчивостта на корозия на материалите с постоянен магнит NdFeB. Sun bao-yu et al. приготвен филм от DyAl сплав върху повърхността на синтерования NdFeB магнит, извършена вакуумна дифузионна инфилтрация и обработка на стареене върху пробите от покритието и изследването показа, че Dy и Al елементът се разпръснат в повърхностния субстрат и вътрешната коерцитивност на магнита увеличава Hcj, устойчивост на топлина и устойчивост на корозия. Xie fazhen et al. приложено алуминиево покритие върху NdFeB постоянен магнитен материал и обработка на хроматно преобразуване, за да се подобри съпротивлението на магнита от корозия на сол спрей еднократно.

4. Забележки

Подобряването на корозионната устойчивост на материалите с постоянен магнит на NdFeB е систематичен проект, който трябва да бъде изучен подробно от няколко аспекта, като например процесът на предварително полиране, процесът на обшиване и процесът на последващо полимеризиране. Въпреки че PVD е обещаваща техника за защита на повърхността за NdFeB, са необходими допълнителни подобрения в следните аспекти.

(1) приемането на единичен мембранен слой не е добро решение на проблема с лошата корозионна устойчивост на NdFeB постоянен магнитен материал и трябва да се разработи метод за получаване на многослойни композитни материали за получаване на многослойни филми. Струва си да се отбележи, че магнитната енергия на матрицата NdFeB не може да бъде повредена от многопластовите филми, които подобряват корозионната устойчивост на постоянния магнитен материал NdFeB.

(2), тъй като магнитната защита изисква еднакво покритие върху всички повърхности на обработвания детайл NdFeB, тримерното въртене на NdFeB магнита трябва да бъде решено при подготовката на PVD, за да се осигури консистенция на качеството на филма.

(3), когато PVD се използва за подготовка на защитно покритие, различни конструкции на варели са предназначени за NdFeB продукти с различна форма, за да увеличат колкото е възможно повече пещи, което води до намаляване на разходите за производство на PVD технология в голям мащаб и като подобри пазарната си конкурентоспособност, за да замени съществуващите технологии за галванично покритие и химическо покритие, които са тежки за околната среда и ресурсите.

(4) бяха разработени по-нови процеси преди обработка и последваща обработка, подходящи за производство на PVD технология в голям мащаб, за да се даде пълно влияние върху корозионната устойчивост на защитното покритие на базата на осигуряване на целостта на магнитния материал.