ПВД Вакуумне покриття матеріалу постійного магніту NdFeB

ПВД Вакуумне покриття матеріалу постійного магніту NdFeB

IKS PVD налаштовує для вас відповідну машину вакуумного покриття PVD, зв'яжіться з нами зараз, iks.pvd@foxmail.com

NdFeB - рідкісноземельний постійний магнітний матеріал, розроблений у 1980-х роках, малий розмір, малий світло і відмінні магнітні властивості. Він широко використовується в електронній інформації, металургії, комунікації, медицині та інших галузях. Сучасна науково-технічна і інформаційна промисловість - інтегрований, легкий, інтелектуальний напрям, такий як нова енергетика, енергозбереження та захист навколишнього середовища. Високий і високий попит на продукцію рідкоземельних постійних магнітних матеріалів, таких як компресор повітря для кондиціонування частоти, промислова енергозбереження та мотор з магнітною сталлю, що працює на нових енергоносіях, повинен мати високу сили притягу, високу енергію магнітної енергії, високу консистенцію, високу корозійну стійкість та інші характеристики, це величезний виклик традиційній промисловості магнітної сталі, при цьому час, корозійна стійкість матеріалу постійного магніту ndfeb висуває вищі вимоги.

В даний час способи поліпшення корозійної стійкості постійного магнітного матеріалу NbFeB включають додавання елементів сплаву та додаткове захисне покриття, але головним методом є додавання захисного покриття (металеве покриття, органічне покриття та композиційне покриття). Захисне покриття може запобігти контакту між фазою корозії та підкладкою і таким чином уповільнити корозію магніту. Гальваніка, гальваніка, фізичне осадження парів тощо. Технологія захисту від гальванічних покриттів широко застосовується для захисту матеріалу постійного магніту NdFeB через його низький технічний поріг, зрілий процес та низьку ціну. Постійний магніт NdFeB в основному виробляється з спеченої порошкової металургії, пористої поверхні, у процесі гальванічного або без електролізу, кислий або лужний електролітний водний розчин неминуче залишаться в пори матриці NdFeB, що серйозно впливає на якість захисного покриття, матриця NdFeB може не досягати очікуваного строку служби, а гальванічне і хімічне плавлення скидання стічних вод.

Це також забруднює навколишнє середовище. Тому останнім часом вітчизняні та зарубіжні дослідники працюють над розробкою технологій поверхневої обробки поверхні, технологією фізичного осадження парів (PVD), яка є екологічно чистою технологією, має характеристики того, що багато інших технологій не має, шляхом регулювання параметрів процесу може бути зерно невеликої, рівномірної товщини, плівкової адгезії відмінної обшивки; У той же час PVD - це технологія сухого покриття, яка дозволяє уникнути дефектів крихкості покриттів через залишки кислотного або лужного електроліту в магнітних порах та абсорбції водню під час покриття. Однак обробка поверхні Nd-FeB PVD обмежена витратами на масове виробництво та деякими факторами.

У роботі описані різні технології PVD, що застосовуються до матеріалів постійного магніту NdFeB вдома та за кордоном, а також описані основні принципи, характеристики та дослідницький стан цих технологій. Також були підсумовані відповідні попередні процеси та процедури післяопераційного осадження фізичного газу, що застосовуються до постійного магнітного матеріалу NdFeB, і проведено відповідний аналіз для надання посилання для відповідних працівників.

1. Технологія захисту ПВД

Матеріал постійного магніту NdFeB, як правило, працює в певних температурних та середніх умовах, і він необхідний для збереження цілісності зовнішнього розміру та магнітних характеристик у довгостроковій перспективі. Коли матеріал NdFeB роз'їдається, часткова поверхня спричинить пошкодження складу та структури, що призведе до зниження магнітної властивості, що вплине на його практичне застосування. Технологія PVD може ефективно вирішити цю проблему шляхом розміщення захисного покриття на поверхні NdFeB. Покриття, виготовлене за технологією PVD, має хорошу стійкість, високу міцність зв'язку та високу щільність. Крім того, під час покриття ПВД товщина покриття, на яку впливає бічний кут магнітної деталі, набагато нижча, ніж у гальванічних та електрозахисних покриттях, і не відбувається забруднення в процесі підготовки. Крім того, технологія PVD може отримати широкий спектр типів покриттів (таких як Al, Ti / Al, Al / Al2O3, TiN та ін.), Що є перспективною технологією захисту від поверхонь NdFeB. В даний час методи ПВД, які звичайно використовуються для поверхневої обробки постійних магнітних матеріалів NdFeB вдома та за кордоном, переважно включають випаровування, магнетронне напилення та іонне покриття. Нижче наведено огляд цих трьох технологій із основних принципів та стану дослідження як вдома, так і за кордоном.

1.1 випаровування

Процес осадження парів полягає в тому, щоб заготовку було поміщено у вакуумну камеру та нагріти її певним чином. Ця технологія має переваги простого обладнання та легкого управління процесом, але шар плівки, отриманий при загальному термічному випаровуванні, є досить грубим, має погану міцність на адгезію, і легко утворюється товста стовпчаста структура кристала, і легко можна легко наносити корозійну рідину пропускають через шар плівки, щоб корозійувати матеріал підкладки NdFeB. В даний час технологія випаровування в матеріалах постійного магніту NdFeB для поверхневої захисної обробки повідомляється менш, за кордоном є невелика кількість випаровування іонного осадження (деформування пари іонів, IVD), підготовка алюмінієвої мембранної технології. Технологія IVD означає додавання негативного зміщення тиску на заготівлю над джерелом випаровування та вироблення тліючого розряду навколо оброблюваної деталі. У процесі випарного покриття, коли атоми пари металів, що випаровуються, проходять крізь зону сяйва, деякі атоми металів іонізуються в іони металів, а прискорені іони металів або атоми переміщаються на поверхню заготівлі для утворення плівки. Металеве покриття, отримане за цим способом, має переваги доброї щільності, високого ступеня зв'язування з субстратом, швидкої швидкості осадження і т. Д. Таким чином, цей метод може бути застосований для захисту від корозії постійного магнітного матеріалу NdFeB.

1.2 технологія магнетронного напилення

Технологія магнетронного напилення - це технологія осадження плівки на заготовку після іон аргону, що утворюються при розсіюванні атомів мішені. Покриття магнетронного напилення характеризується низькою температурою осадження, рівномірною і керованою плівковою композицією, відсутністю будь-яких змін у поверхні підкладки та хорошої адгезії до підкладки. Він може застосовуватися для захисту поверхні постійного магнітного матеріалу NdFeB.

MaoSD et al. нанесені Al плівки на NdFeB з використанням магнетронного розпилення методом постійного магнетрона для одержання плівок Al із стовпчастим кристалічною структурою, як показано на Фіг. 1 (а). Результати показують, що магнетронне напилення алюмінієвим покриттям покращує корозійну стійкість магніту. Оскільки мікропори між алюмінієвими покривними стовпчиковими кристалами протікають через мембрану, розчин для корозії досягає матриці через ці пори, коли матеріали з захисним покриттям Al захистять. MaoSD і прийнято, наприклад, методом магнетронного напилення, що підтримує іонний пучок (іонно-променева напруга, IBAD) спосіб одержання плівки Al у поверхні NdFeB, як показано на рис. 1 (б), можна побачити, що стовпчаста структура кристала , мембранний шар є більш рівномірним і щільним, результати показують, що після 240-годинного нейтрального випробування соляної туману на поверхню чистого магнетронного розпилюючого плівки Al з'являється велика площа червоної іржі, але тільки невелика кількість препарату поверхні Al фільму IBAD поверхня червона іржа , очевидно поліпшується її стійкість до корозії, це, в основному, пов'язано з плівковим шаром IBAD-Al, а оксидна плівка більше. MaoSD et al. підготовлені багатошарові плівки Al / Al2O3 шляхом магнетронного розпилення плазмовим способом.

Лі джинлун та співавт. нанесені багатошарові плівки AlN / Al на поверхні NdFeB з використанням магнетронного розпилення методом постійного струму. Дослідження показали, що AlN / Al плівки, нанесені на поверхні NdFeB, були більш щільними і мали кращу корозійну стійкість, коли парціальний тиск азоту аргону становив 1: 1. Сортове стійкість до спінювання солі в багатошарових плівках AlN / Al була значно кращою, ніж у одношарових Al-плівок, які не тільки не руйнували магнітну енергію NbFeB, але й трохи збільшили її магнітну енергію. Ті / Al багатошарові плівки осідають на поверхні спечених NdFeB магнітів шляхом xting tingting та ін. Дослідження показують, що Ti / Al багатошарові плівки мають більш щільну поверхню, ніж одиночні Al-плівки, а товщина перериває ріст стовпчастої кристалічної структури Al шар Його самокорозійний струм на 2 порядки менше, ніж у тонкої плівки чистої Al, і має вищу корозійну стійкість і руйнівну силу.

1.3 іонізація

Технологія іонної обшивки ґрунтується на вакуумному випаровуванні та активації плазми в центрі іонізації водяного пару інертного газу мембранного матеріалу та базової бомбардування та покриття. На додаток до переваг вакуумного випаровування та розпилення, технологія іонного наплавлення поєднує в собі технології світлового розряду, плазмових технологій та вакуумного випаровування. Крім того, він також має переваги швидкого осадження, сильної адгезії плівкового шару, хорошої дифракції та широкого покриття матеріалів.

У Японії технологія іонного алюмінієвого покриття була широко використана в матеріалі NdFeB SPM (поверхневе магнітне тіло), IPM (внутрішній магніт) двигун та електричний транспортний засіб. У 90-х роках було повідомлено про підготовку Al мембран на поверхні NdFeB шляхом іонного покриття у Китаї. Зазвичай часто використовуючи технологію іонного покриття на постійному магнітному матеріалі, таку як алюмінієва пластмасова плівка завтовшки 8,5 мкм, виявлено 5% збільшення над примусовою силою, залишковість та максимальний зміст магнітної енергії на 21,8% та 2,1% відповідно. а мембранний шар і матриця між матеріалом постійного магніту мають хорошу міцність для склеювання, це пов'язано з бомбардуванням високих енергій іонів на поверхні магнітів та атомів, викликало певну ступінь імплантації іонів; випробування соляним туманом показало, що солом'яний опір туману час постійного магнітного матеріалу, покритого 8,5 ірмальним шаром, досягав 168 год. Аалі і співавт. підготовлене керамічне покриття TiN на NdFeB за допомогою технології катодного дугового іонізації, що може покращити корозійну стійкість NdFeB, не впливаючи на магнітні властивості самого магніту. Du jun et al. Підготовлене покриття ZrN / TiN на поверхні магніту NdFeB методом дугового іонного покриття. Морфологія поперечного перерізу показала, що покриття було відносно компактним з очевидною багатошаровою структурою, і між покриттям і підкладкою був помітний перехідний шар, що сприяло покращенню сили зв'язування між покриттям і субстратом. Результати показують, що покриття ZrN / TiN може не тільки зменшити швидкість корозії магнітів NdFeB на 2 порядки, але і поліпшити зносостійкість магніту. У галузі стоматології постійний магнітний матеріал NdFeB використовується для магнітного ортодонтичне лікування завдяки високій коерцитивності, високій стійкості і високому накопиченню магнітної енергії, проте воно має погану корозійну стійкість і не може використовуватися протягом довгого часу в оральному середовищі, що обмежує його застосування. Осадження TiN покриття на поверхні NdFeB Постійне магнітне речовина шляхом іонного покриття може покращити корозійну стійкість постійного магнітного матеріалу NdFeB у навколишньому середовищі.

2. Процедура попереднього лікування

NdFeB має велику кількість вільних пор на поверхні матеріалу постійного магніту, на який впливають такі методи ранньої обробки, як механічна обробка, а також залишкове масло, пил та інші речовини на поверхні, що спричиняє утруднення поверхні ПВД. Стандартна технологія попередньої обробки PVD не є повністю придатною для очищення поверхні NdFeB. Це пов'язано з тим, що в процесі використання розчину електролітного розчину, такого як агенти для чищення металів для очищення магнітної поверхневої забрудненості, якщо ці обробні рішення залишаються в порах, це призведе до слабкої адгезії шару покриття, покриття легко знімати. Крім того, межа зерна постійного магнітного матеріалу nd-feb багатий Nd фазою. Якщо попередній процес обробки не є належним, відбувається також міжкристалічна корозія, що серйозно скоротить термін служби магніту. Тому процес попередньої обробки є ключем для поліпшення адгезії покриття та корозії.

На сьогодні дослідження, пов'язані з попередньою обробкою матеріалами постійного магніту NdFeB, є частішими, більшість з яких - гальванічне та хімічне покриття. Автор вважає, що це пов'язано з тим, що поверхнева обробка NdFeB PVD тимчасово знаходиться на початковій стадії, а також відповідна технологія попередньої обробки PVD також менш вивчена. Однак існує безліч процесів попередньої обробки для гальванопластики та електрозахисту. Деякі хороші процеси попередньої обробки для гальванічного та електрозахисного покриття можуть бути використані для відліку при попередній обробці Nd-FeBPVD. Загальні процеси попереднього наплавлення матеріалу постійного магніту NdFeB включають шліфування, полірування, видалення масла, видалення іржі, ущільнення отвору, активацію та ін.

Шліфувальне та полірувальне оброблення наждачного паперу є традиційним методом попереднього розплавлення, який підходить для обробки матеріалів NdFeB з малими правилами форми партії та не підходить для попередньої обробки насипних матеріалів NdFeB. Герметизація отворів - це метод замочування агента для ущільнення пор у мікро отвір заготовки, а потім затвердіти його у тверду речовину. Герметизаційне отвір може ефективно запобігти проникненню кислоти та лугу в пори матеріалу NdFeB у процесі видалення оливи та іржі, а також уникнути внутрішньої та зовнішньої корозії, викликаної магнітом. В даний час основними методами ущільнення отворів є: (1) замочування стеарату цинку, нагрівання стеарату цинку до розплавленого стану, потім покладання в нього зразка, витягування та охолодження через 20 хв та затвердіння отвору в магнітній порі ; (2), коли пори скріпляють киплячою водою, зразок NdFeB вносять у киплячу деіонізовану воду та кип'ятять 3-5 хвилин. Вода вбирається у внутрішні пори магніту через капілярну дію. (3) занурте зразок в поривний агент та покладіть у вакуумний чайник протягом 10-15 хв. Після вилучення промивайте зразок за певної температури та затвердіть у середовищі, що відвертає. Ван Хін і співавт. що ущільнювальний отвір може значно поліпшити адгезію основи плівки та корозійну стійкість магніту. Сяо Сяндинг та співавт. порівнювали ефект магнітного ущільнювального ефекту швидкого затвердіння речовини органічного інфільтрату та поризогерметизатора неорганічної склянки у воді по корозійній стійкості магніту за допомогою експериментів і визначив, що агентом для швидкого твердіння органічного просочення є відповідним агентом, що затримує порід NdFeB. Магніти NdFeB повинні бути висушені після герметизації, щоб зменшити залишки розчину. Захисне покриття PVD було нанесене на NdFeB після того, як пробирний отвір був висушений. Цей метод є ефективним.

Матеріал постійного магніту NdFeB повинен уникати корозії вуглекислими чи лужними чистячими речовинами в процесі видалення оливи та іржі. Чжоу Ци і співавт. показав, що неодим в матеріалах постійного магніту Cl- та NdFeB сильно відреагував, тому соляна кислота була протипоказана під час травлення та видалення іржі. У той же час, у розчині перемішування та видалення мастила додають речовини з комплексоутворювачами та інгібіторами корозії, щоб запобігти окисненню неодиму та надкорозію матриці. Рао Хоу та співавт. вивчали різні способи видалення масла перед покриттям нікелювання NdFeB, і результати показали, що розчини Na3PO4 та Na2CO3 вперше були використані для видалення хімічної мастила, а потім видалення ефірного масла було найефективнішим, а металевий очищувач був найменш ефективним. Nd NdFeB - дуже активний метал. Якщо проводиться видалення анодного масла, поверхню підкладки легко окислювати та розчинятися, що призводить до надмірної корозії. Тому в процесі видалення масла краще використовувати катод для видалення масла. Цзинчжень та ін. використовується анодне електролітичне травлення для видалення оксидної плівки на магнітній поверхні при електропоглинаючому al-mn покритті на NdFeB. Цей спосіб дозволяє не тільки ефективно видалити окисну плівку на магнітній поверхні, але також значно поліпшити сили зв'язку між покриттям і субстратом. Крім того, очищення від ультразвукового засобу добре впливає на обробку NdFeB перед обливанням. Лі Xiaodong вивчав процес очищення магнітних матеріалів і вважав, що комбінація високочастотної та низькочастотної ультразвукової очистки може істотно поліпшити чистоту очищення заготовок.

Сухий піскоструминне очищення - це ефективний спосіб видалення корозійних продуктів з корозії та оксидної маси на робочу поверхню. Завдяки високій ефективності, високій механічній міцності та хорошій якості видалення іржі, вона підходить для видалення поверхні іржі NdFeB та інших порошкових металургійних матеріалів. Шорсткість поверхні матриці після пескоструювання може покращити сили зв'язку між плівкою та матрицею. Хань Веншен і ін. вивчали різні процеси передплавлення на поверхні NdFeB і замінили традиційне видалення і видалення іржі з лужноземельного мастила шляхом випікання масла та сухого піскоструминної обробки. Дослідження показало, що така попередня обробка до безводного наплавлення може покращити адгезію між покриттям та субстратом і отримати кристалічне тонко, гладке та щільне покриття. Важливо відзначити, що в результаті матеріалів NdFeB з постійним магнітом, що містять активний рідкоземний неодім, пісок у повітрі після того, як скоро утворить шар оксидної плівки, після сушіння обробки окислення далі, якщо ви не видаляєте шар оксидної плівки , може вплинути на якість покриття, викликати погану комбінацію між субстратом і покриттям, автор вважає, що при покритті PVD можна застосувати спосіб високоенергетичної іонної бомбардування в печі для видалення окису на поверхні NdFeB.

3. Технологія пост-обробки

Після покриття ПВД з захисним покриттям, ефективний постобробний процес може ще більше покращити корозійну стійкість покриття, тим самим задовольняючи вимоги до обслуговування постійного магнітного матеріалу NdFeB у жорсткому середовищі з високою температурою та сильною корозійною здатністю та продовжити термін служби. Звичайні процедури після покриття включають в себе розтріскування, вакуумну термічну обробку, хімічну конверсію тощо.

Тан зихуі та співавт. Вивчено вплив ґраткового пінгування на мікроморфологію та корозійну стійкість іоноалюмінованого покриття. Сон Бао-ю та ін. використовувана технологія магнетронного розпилення постійним струмом для проведення вакуумної термообробки на магнітному матеріалі плівки Al після алюмінієвого покриття на поверхні магніту NdFeB. Результати показують, що матеріал постійного магніту NdFeB, що покриває плівкою Al після 650 ℃ , 10 хвилин після термічної обробки, плівковий шар Al і субстрат NdFeB в інтерфейсі металургійного з'єднання, покращує адгезію плівки, зберігає цілісність покриття, для подальшого поліпшити корозійну стійкість матеріалів постійного магніту NdFeB. Сон Бао-ю та ін. підготовлену плівку сплаву DyAl на поверхні спеченого магніту NdFeB, проведена вакуумна дифузійна інфільтрація та обробка старінням на зразках покриття, і дослідження показало, що елемент Dy та Al дифузувався на поверхневий субстрат, а внутрішня коерцитивність магніту збільшила Hcj, термостійкість та корозійна стійкість. Се Фаген і співавт. нанесення алюмінієвого покриття на постійний магнітний матеріал NdFeB та обробку хроматів, щоб одночасно покращити антикорозійну стійкість магніту до солі.

4. Заключні позначення

Поліпшення корозійної стійкості матеріалу постійного магніту NdFeB - це системний проект, який потрібно всебічно вивчити з кількох аспектів, таких як процес попереднього нанесення, процес нанесення покриття та обробка покриття. Незважаючи на те, що PVD є багатообіцяючою технікою захисту NdFeB, подальші вдосконалення необхідні в наступних аспектах.

(1) прийняття єдиного мембранного шару не є хорошим вирішенням проблеми низької корозійної стійкості постійного магнітного матеріалу NdFeB, а для отримання багатошарових плівок слід розробити метод мультитехнологічного композиційного приготування. Варто зазначити, що магнітна енергія матриці NdFeB не може бути пошкоджена багатошаровими плівками, які поліпшують корозійну стійкість постійного магнітного матеріалу NdFeB.

(2) оскільки магнітне захист вимагає рівної обшивки на всіх поверхнях оброблюваної деталі NdFeB, тривимірне обертання магніту NdFeB повинно бути вирішено при підготовці PVD, щоб забезпечити послідовність якості плівки.

(3) коли ПВД використовується для підготовки захисного покриття, різноманітні стволові конструкції призначені для продуктів NdFeB різної форми, щоб максимально збільшити кількість печей, що сприяє зниженню витрат на великомасштабне виробництво технології ПВД та покращуючи його ринкову конкурентоспроможність, щоб замінити існуючі технології гальванічного та хімічного покриття, які важкі для навколишнього середовища та ресурсів.

(4) були розроблені додаткові технології попередньої обробки та після обробки, придатні для широкомасштабного виробництва технології ПВД, щоб повністю відтворити корозійну стійкість захисного покриття на основі забезпечення цілісності магнітного матеріалу.