真空熱處理對鍍Al薄膜NdFeB磁體組織和耐蝕性的影響

2011-04-28 孫寶玉 東北大學機械工程與自動化學院

  用直流磁控濺射工藝, 在NdFeB 磁體表面鍍Al 薄膜, 并對鍍Al 薄膜的磁體進行真空熱處理, 研究工藝、溫度和時間對鍍層成分、組織和性能的影響。結果表明: NdFeB 鍍Al 薄膜磁體經650 度 , 10 min 熱處理后, 綜合性能最佳, Al 膜層與Nd􀀁FeB 磁體在界面產生冶金結合, 增強了界面結合力, 又保持了Al 膜層的完整性、連續性和良好耐蝕性。通過對樣品微組織的觀察發現, 當熱處理溫度高于650 度時, Al 膜層與基體之間產生互擴散, 形成新的RFeAlB 相, 隨著溫度繼續升高, 新相的長大,破壞了Al 膜層的完整性和連續性, 產生許多微缺陷和裂紋, 耐蝕性降低。

  NdFeB 磁體以其優異的磁性, 豐富的資源和相對便宜的價格, 廣泛地應用在電子儀表、汽車電機、自動化、計算機、醫療機械等領域。然而, NdFeB 磁體耐蝕性差, 容易在高溫和潮濕的環境中被氧化與腐蝕, 限制了它的廣泛應用。雖然, 提高NdFeB磁體的防腐耐蝕性的方法和工藝很多, 已取得較好的應用效果, 但尚未完全解決, 對某些特殊場合下的要求, 磁體的防腐耐蝕性能不過關, 這仍是目前我國與世界先進水平的差距, 所以, NdFeB 磁體防腐耐蝕問題是一個重要的研究方向。

  在基體表面沉積防腐膜層, 是提高基體耐蝕性能較常用的做法 。Al 是除了Fe 以外被大量應用的工業結構材料, 資源豐富和廉價, 具有良好的導電、導熱和耐蝕性。Ku N C, Qin C D, 謝發勤等報道了熱蒸鍍Al 和離子鍍Al 工藝對NdFeB 磁體在耐蝕性與磁性方面的研究, 鍍Al 磁體具有良好特性。磁控濺射鍍膜的物理方法具有低溫、高速、均勻可控、沉積率高、與基材附著性良好的特點, 又沒有濕法鍍膜工藝中酸、堿溶液殘留的影響, 利于環保。NdFeB 磁體磁控濺射鍍Al 薄膜, 提高其耐蝕性, 是一項有意義、有前景的工作。本文利用直流磁控濺射法在NdFeB 磁體表面制備了Al 薄膜, 研究了熱處理對基體及薄膜成分、組織的影響, 并就工藝對耐蝕性能的影響進行了分析和討論。

3 、結論

  采用直流磁控濺射法在NdFeB 磁體上制備了性能良好的Al 薄膜。對沉積時間為2 h 的鍍Al 薄膜樣品進行了不同溫度下的真空熱處理, 并對樣品進行了鹽霧耐蝕實驗, 結果表明: 表面鍍有沉積態Al 薄膜的NdFeB 樣品已經展現出較好的耐腐蝕性。經過650度 , 10min 真空熱處理, 膜層與基體間產生冶金結合, 提高了膜層附著力, 保持了鍍層的完整性, 使樣品的耐蝕性進一步提高。當熱處理溫度高于650度 時, Al 膜層與基體之間形成新的R( Nd, Pr,Dy) FeAlB 相, 隨著溫度繼續升高, 新相的長大, 破壞了Al 膜層的完整性和連續性, 產生許多微缺陷和裂紋, 使樣品耐蝕性降低。