專利名稱：一種釹鐵硼稀土永磁的防腐鍍層及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及釹鐵硼稀土永磁合金的表面防腐鍍層，以及提供了制造該防腐鍍層的方法。
背景技術(shù)：
釹鐵硼稀土永磁體是具有優(yōu)異的磁性能，被廣泛應(yīng)用于電子、電機(jī)、通訊等領(lǐng)域！ 但是其耐腐蝕性差的特點(diǎn)使其很容易生銹、粉化，從而失效。一般情況下需要在釹鐵硼稀土磁體的表面覆蓋一層防腐鍍層才能夠使用。目前常見的鍍層包括磷化層、電鍍鋅層、電鍍M 層和物理氣相沉積(PVD)鍍Al層等！其中PVD鍍Al由于其防腐性能優(yōu)異、磁通損失小和環(huán)保而受到重視，請(qǐng)參見由賀琦軍和李衛(wèi)在金屬功能材料，vol8，No. 5，2001上發(fā)表的“釹鐵硼永磁材料防腐蝕研究發(fā)展”。在釹鐵硼稀土永磁表面進(jìn)行PVD鍍Al后，鍍Al防護(hù)層雖然具有優(yōu)異的防腐性能， 能夠經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間的鹽霧試驗(yàn)和加速腐蝕(PCT)試驗(yàn)，但是由于Al是一種硬度很低的金屬， 柔軟的表層很容易被劃破，從而產(chǎn)生局部腐蝕，進(jìn)而使整個(gè)釹鐵硼磁體受到腐蝕！在釹鐵硼磁體的搬運(yùn)和使用過程中，由于磁體的相互碰撞和摩擦，經(jīng)常導(dǎo)致表層被劃破、變形等現(xiàn)象，從而鍍Al層受到破壞，起不到對(duì)釹鐵硼稀土永磁體的防護(hù)作用。因此，制造出具有較強(qiáng)的硬度，能夠經(jīng)受搬運(yùn)過程中的碰撞，抵抗，同時(shí)又具有優(yōu)異的防腐作用的釹鐵硼鍍層，具有實(shí)際意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)異的防護(hù)作用和較強(qiáng)硬度的釹鐵硼稀土永磁體的鍍層及其制造方法，用以防止釹鐵硼磁體受到腐蝕。本發(fā)明通過物理氣相沉積，采用蒸鍍或者濺射鋁基合金的方法，在釹鐵硼稀土永磁體的表面鍍上一層鋁基合金鍍層。根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)良防腐特性并且較硬的釹鐵硼的鋁基合金鍍層，所述鋁基合金鍍層的組分為AIicichx-Mx ；其中，M 包括Cr、Co、Mo、W、&、Ti，Nb, Mn元素中的一種或者多種元素；0. 05 ^ χ ^ 10, χ為平均原子百分比。優(yōu)選地，M為Cr和選自Co，Mo，W, Zr, Ti，Nb，Mn元素中的一種。優(yōu)選地，所述鋁基合金鍍層的厚度分別為5 30 μ m。優(yōu)選地，所述鋁基合金鍍層還包括一外膜，所述外膜由組分為(AIicichx-Mx) 203構(gòu)成， 其中，M包括Cr、Co、Mo、W、Zr、Ti，Nb，Mn元素中的一種或者多種元素；0. 05彡χ彡10，χ為平均原子百分比。氧主要是在鍍層鈍化過程中引入或者鍍層形成后由于氧化作用而引入， 形成外膜，所述外膜的厚度為0. 02 0. 2 μ m。由于添加了 Cr和Co、Mo、W、Zr、Ti、Nb、Mn、Ni等過渡金屬，鍍層的硬度得到有效提高，并且由于Al氧化后在表層形成一層致密的保護(hù)層(AIicichxMx)2O3，從而強(qiáng)化了 Nd-Fe-B 磁體的耐腐蝕特性，從而達(dá)到保護(hù)磁體的目的。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了具有優(yōu)良防腐特性并且較硬的釹鐵硼鋁基合金鍍層的制造方法，所述方法包括如下步驟(1)對(duì)Nd-Fe-B磁體進(jìn)行鍍前處理，處理方法包括清洗、倒角常規(guī)鍍前處理工藝；(2)熔煉Al基合金并且制成所需要的形狀以便采用蒸鍍工藝或者濺射工藝處理；(3)采用蒸鍍工藝或者濺射工藝把Al基合金鍍到Nd-Fe-B磁體的表面，獲得Al基合金鍍層；或者把Al和添加金屬M(fèi)分別濺射到磁體的表面，然后通過熱處理方法獲得Al基
合金鍍層。(4)所述Al基合金鍍層經(jīng)過表層鈍化處理或者表層氧化處理后得到帶有外膜的 Al基合金鍍層。其中，所述Al基合金鍍層的組分為AIicichx-Mx，所述外膜由組分為(AIicichx-Mx)2O3構(gòu)成；其中，M包括Cr、Co、Mo、WJr、Ti，Nb，Mn元素中的一種或者多種元素；0. 05 ^ χ ^ 10， χ為平均原子百分比。所述Al基合金鍍層的厚度分別為5 30 μ m，所述外膜的厚度為 0. 02 0. 2 μ m。優(yōu)選地，所述熱處理的溫度為300 600°C，保溫時(shí)間至少為5 10分鐘。優(yōu)選地，所述表面鈍化處理的時(shí)間為5 30分鐘。優(yōu)選地，所述表層氧化處理的溫度為200 400°C，優(yōu)選地，所述表層氧化處理的處理時(shí)間為30 60分鐘。本發(fā)明獲得的鍍層厚度約為5-30 μ m磁體，磁體間能夠經(jīng)過數(shù)十次的相互碰撞摩擦而表層不受破壞，在5% NaCl加速鹽霧的實(shí)驗(yàn)條件下，磁體Al合金鍍層能夠經(jīng)受住96 144小時(shí)5%鹽霧加速實(shí)驗(yàn)而不受破壞。在100%濕度、125攝氏度高溫的實(shí)驗(yàn)條件下，磁體的Al合金鍍層能夠達(dá)到高溫PCT實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)破壞時(shí)間500 1200小時(shí)。使用Al合金鍍層的磁體經(jīng)過數(shù)次碰撞后，在成品包裝前20倍顯微鏡下所觀察到的劃痕百分比大幅降低。


圖1為經(jīng)過PVD鍍Al基合金后的燒結(jié)Nd-Fe-B磁體實(shí)物照片；圖2為經(jīng)過144小時(shí)的5% NaCl加速鹽霧實(shí)驗(yàn)后的鍍Al磁體照片；圖3為經(jīng)過100%濕度，125攝氏度高溫，700小時(shí)的PCT實(shí)驗(yàn)后的磁體照片；圖4為鍍Al層橫截面金相照片。
具體實(shí)施例方式通過以下實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體說明，但并不僅限于以下實(shí)施例和實(shí)施例中的工藝參數(shù)范圍。實(shí)施例1 9真空熔煉原子百分比為A199.95MQ.Q5的Al基合金，其中M分別為Cr、Co、Mo、W、Zr、 Ti、Nb、Mn、Ni元素中一種。把合金制成與設(shè)備所匹配的尺寸和形狀。把Nd-Fe-B燒結(jié)磁體切割成所需要的尺寸和形狀，經(jīng)過水洗、涮洗后放入真空爐中，抽真空到后關(guān)掉真空機(jī)組，加熱電極使Al基合金蒸發(fā)，經(jīng)過1小時(shí)后，分別在Nd-Fe-B磁體表面鍍上一層約5 μ m 的Al基合金鍍層。把經(jīng)過蒸鍍的磁體拿出，放入配置好的鈍化液中鈍化5分鐘。鈍化后鍍層最外層形成一層(AllOO-xMx) 203薄層，厚度約為0. 02 μ m。Al基合金鍍層對(duì)應(yīng)的耐腐蝕特性及表面劃傷情況請(qǐng)參見表1。實(shí)施例19 洸真空熔煉原子百分比為4199.9^(1.(15的々1基合金，其中11分別為0、&)、110、1、21·、!！、 Nb、Mn、Ni元素中一種。把合金制成與設(shè)備所匹配的尺寸和形狀。把Nd-Fe-B燒結(jié)磁體切割成所需要的尺寸和形狀，經(jīng)過水洗、涮洗后放入真空爐中，抽真空到10’a后關(guān)掉真空機(jī)組，加熱電極使Al基合金蒸發(fā)，經(jīng)過3小時(shí)后，分別在Nd-Fe-B磁體表面鍍上一層約30 μ m 的Al基合金鍍層。把經(jīng)過蒸鍍的磁體拿出，放入配置好的鈍化液中鈍化30分鐘。鈍化后鍍層最外層形成一層(AIicichxMx)2O3薄層，厚度約為0. 2 μ m。Al基合金鍍層對(duì)應(yīng)的耐腐蝕特性及表面劃傷情況請(qǐng)參見表1。實(shí)施例27 33真空熔煉原子百分比為4199.9^(1.(15的々1基合金，其中11分別為0、&)、110、1、21·、!！、 Nb、Mn、Ni元素中一種。把合金制成與設(shè)備所匹配的尺寸和形狀。把Nd-Fe-B燒結(jié)磁體切割成所需要的尺寸和形狀，經(jīng)過水洗、涮洗后放入真空爐中，抽真空到后關(guān)掉真空機(jī)組，加熱電極使Al基合金蒸發(fā)，經(jīng)過2小時(shí)后，分別在Nd-Fe-B磁體表面鍍上一層約20 μ m 的Al基合金鍍層。把經(jīng)過蒸鍍的磁體拿出，放入配置好的鈍化液中鈍化20分鐘。鈍化后鍍層最外層形成一層(AIicichxMx)2O3薄層，厚度約為0. 1 μ m。鍍層對(duì)應(yīng)的耐腐蝕特性及表面劃傷情況請(qǐng)參見表1。實(shí)施例；34 41真空熔煉原子百分比為Al95M5的Al基合金，其中M分別為Cr、Co、Mo、W、Zr、Ti、 Nb、Mn、Ni元素中一種。把合金制成與設(shè)備所匹配的尺寸和形狀。把Nd-Fe-B燒結(jié)磁體切割成所需要的尺寸和形狀，經(jīng)過水洗、涮洗后放入真空爐中，抽真空到后關(guān)掉真空機(jī)組，加熱電極使Al基合金蒸發(fā)，經(jīng)過2小時(shí)后，分別Nd-Fe-B磁體表面鍍上一層約20 μ m的 Al基合金鍍層。把經(jīng)過蒸鍍的磁體拿出，放入配置好的鈍化液中鈍化15分鐘。鈍化后鍍層最外層形成一層(AIicichxMx)2O3薄層，厚度為0. 1 μ m左右。鍍層對(duì)應(yīng)的耐腐蝕特性及表面劃傷情況請(qǐng)參見表1。實(shí)施例42 53真空熔煉原子百分比為々19具的41基合金，其中11分別為0、&)、110、1、21~、11、恥、 MruNi元素中一種的合金。把合金制成與設(shè)備所匹配的尺寸和形狀。把Nd-Fe-B燒結(jié)磁體切割成所需要的尺寸和形狀，經(jīng)過水洗、涮洗后放入真空爐中，抽真空到后關(guān)掉真空機(jī)組，加熱電極使Al基合金蒸發(fā)，經(jīng)過2小時(shí)后，分別Nd-Fe-B磁體表面鍍上一層約20 μ m 的Al基合金鍍層。把經(jīng)過蒸鍍的磁體拿出，放入配置好的鈍化液中鈍化15分鐘。鈍化后鍍層最外層形成一層(AIicichxMx)2O3薄層，厚度為0.1 μ m。鍍層對(duì)應(yīng)的耐腐蝕特性及表面劃傷情況請(qǐng)參見表1。實(shí)施例M 61真空熔煉原子百分比為Al99Cra5Ma5的Al基合金，其中M分別為Co、Mo、W、Zr、Ti、 Nb.Mn.Ni元素中的一種。把合金制成與設(shè)備所匹配的尺寸和形狀。把Nd-Fe-B燒結(jié)磁體切割成所需要的尺寸和形狀，經(jīng)過水洗、涮洗后放入真空爐中，抽真空到10’a后關(guān)掉真空機(jī)組，加熱電極使Al基合金蒸發(fā)，經(jīng)過1. 5小時(shí)后，分別Nd-Fe-B磁體表面鍍上一層約18 μ m 的Al基合金鍍層。把經(jīng)過蒸鍍的磁體拿出，放在空氣中加熱到200°C左右，保持30分鐘進(jìn)行表層鈍化。氧化后鍍層最外層形成一層(AIicichxMx)2O3薄層，厚度為0.02μπι。鍍層對(duì)應(yīng)的耐腐蝕特性及表面劃傷情況請(qǐng)參見表1。實(shí)施例62把Nd-Fe-B燒結(jié)磁體切割成所需要的尺寸和形狀，經(jīng)過水洗、涮洗后放入真空爐中，抽真空到KT3Pa后關(guān)掉真空機(jī)組，采用濺射的方法，把Al和添加金屬按照Al99.{!"^成份比例分別鍍到Nd-Fe-B磁體的表面。根據(jù)設(shè)備不同情況鍍層厚度控制在25 μ m。把經(jīng)過濺射后的磁體放入真空爐中，加熱到300°C，保溫5小時(shí)，獲得所需鍍層。鍍層經(jīng)400攝氏度60 分鐘的氧化處理后最外層有大約0. 2 μ m厚度的氧化層，氧化層合金的成份為(AIicichxMx)203。 鍍層對(duì)應(yīng)的耐腐蝕特性及表面劃傷情況請(qǐng)參見表1。實(shí)施例63 69把Nd-Fe-B燒結(jié)磁體切割成所需要的尺寸和形狀，經(jīng)過水洗、涮洗后放入真空爐中，抽真空到KT3Pa后關(guān)掉真空機(jī)組，采用濺射的方法，把Al和添加金屬按照Al99.8Cra Λ.工的Al基合金，其中M分別為Co、Mo、W、Zr、Ti、Nb、Mn、Ni元素中的一種，將該Al基合金分別鍍到Nd-Fe-B磁體的表面。根據(jù)設(shè)備不同情況鍍層厚度控制在10 μ m。把經(jīng)過濺射后的磁體放入真空爐中，加熱到300°C度，保溫5小時(shí)，獲得所需鍍層。把得到的磁體拿出，放在空氣中加熱到300°C左右，保持45分鐘進(jìn)行表層鈍化。鍍層氧化后的最外層有大約0. 1 μ m 厚度的氧化層，氧化層合金的成份為(AIicichxMx) 203。Al基合金鍍層對(duì)應(yīng)的耐腐蝕特性及表面劃傷情況請(qǐng)參見表1。表1厚度為20 μ m的Al基合金鍍層對(duì)應(yīng)的耐腐蝕特性及表面劃傷情況
權(quán)利要求
1.一種具有優(yōu)良防腐特性并且較硬的釹鐵硼的鋁基合金鍍層，所述鋁基合金鍍層的組分為A1100_x-Mx ；其中，M包括Cr、Co、Mo、W、Zr、Ti，Nb, Mn元素中的一種或者多種元素； 0. 05 ^ χ ^ 10，χ為平均原子百分比。
2.如權(quán)利要求1所述的釹鐵硼鋁基合金鍍層，其中，M為Cr和選自Co，Mo,W，Zr，Ti， Nb，Mn元素中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的釹鐵硼鋁基合金鍍層，其中，所述鋁基合金鍍層的厚度分別為 5 30 μ m0
4.如權(quán)利要求1 3任一所述的釹鐵硼鋁基合金鍍層，其中，所述鋁基合金鍍層還包括一外膜，所述外膜由組分為(Al100-X-Mx)2O3構(gòu)成，其中，M包括Cr、Co、Mo、W、Zr、Ti，Nb, Mn 元素中的一種或者多種元素；0. 05彡χ彡10，χ為平均原子百分比。
5.如權(quán)利要求1 3任一所述的釹鐵硼鋁基合金鍍層，其中，所述外膜的厚度為 0. 02 0. 2 μ m。
6.一種具有優(yōu)良防腐特性并且較硬的釹鐵硼鋁基合金鍍層的制造方法，所述方法包括如下步驟(1)對(duì)Nd-Fe-B磁體進(jìn)行鍍前處理，處理方法包括清洗、倒角常規(guī)鍍前處理工藝；(2)熔煉Al基合金并且制成所需要的形狀以便采用蒸鍍工藝或者濺射工藝處理；(3)采用蒸鍍工藝或者濺射工藝把Al基合金鍍到Nd-Fe-B磁體的表面，獲得Al基合金鍍層；或者把Al和添加金屬M(fèi)分別濺射到磁體的表面，然后通過熱處理方法獲得Al基合金鍍層。(4)所述Al基合金鍍層經(jīng)過表層鈍化處理或者表層氧化處理后得到帶有外膜的Al基合金鍍層。
7.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其中，所述Al基合金鍍層的組分為AIicichx-Mx,所述外膜由組分為(AWx-Mx)2O3構(gòu)成；其中，M包括Cr、Co、Mo、W、Zr、Ti，Nb, Mn元素中的一種或者多種元素；0. 05 ^x^ 10, χ為平均原子百分比。
8.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其中，所述Al基合金鍍層的厚度分別為5 30μ m， 所述外膜的厚度為0. 02 0. 2 μ m。
9.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其中，所述熱處理的溫度為300 600°C，保溫時(shí)間至少為5 10分鐘。
10.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其中，所述表面鈍化處理的時(shí)間為5 30分鐘。
11.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其中，所述表層氧化處理的溫度為200 400°C，
12.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其中，所述表層氧化處理的處理時(shí)間為30 60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有優(yōu)良防腐特性并且較硬的釹鐵硼鋁基合金鍍層及其制造方法，所述鋁基合金鍍層包括內(nèi)層和最外層，其中，所述內(nèi)層由組分為Al100-x-Mx鋁基合金鍍層A或B構(gòu)成，所述最外層由組分為(Al100-x-Mx)2O3的氧化層合金構(gòu)成；其中，M包括Cr、Co、Mo、W、Zr、Ti，Nb，Mn元素中的一種或者多種元素；0.05≤x≤10，x為平均原子百分比。本發(fā)明的鍍層是采用蒸鍍工藝或者濺射工藝處理而獲得，具有硬度較高、結(jié)合力強(qiáng)和致密性好等特點(diǎn)，能夠較好地保護(hù)釹鐵硼磁體，使之最大程度避免受到腐蝕。
文檔編號(hào)C23C14/16GK102191464SQ20101011934
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者李正, 王震西, 胡伯平, 饒曉雷 申請(qǐng)人:北京中科三環(huán)高技術(shù)股份有限公司