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先进制造
烧结钕铁硼表面物理气相沉积防护技术产业化

1、项目简介：
    烧结钕铁硼以其优异的磁性能和高的性价比获得了广泛应用，随着其在各类动力电机的应用，需求量还将进一步加速上升。但是,烧结钕铁硼较差的耐蚀性限制了其使用，因此,须对其表面进行防护处理。国内常见的工业规模的钕铁硼表面防护处理方法为电镀。但是电镀工艺对环境带来很大的污染,因此寻找无污染的替代工艺成为行业健康发展的必然趋势。另外，烧结钕铁硼的应用场合逐渐从传统的常温、低腐蚀环境向高温、高腐蚀环境发展。特别近年电机的加速发展，动力电机磁体，会因为电机频繁启动导致磁体温度发生急剧变化。由于电镀镀层与基体的结合属于一种机械结合，结合力不高，在交变温场作用下镀层应力也发生波动性变化，导致镀层剥离,因此,电镀工艺本身也很难满足电机磁体需求的发展。

    采用真空溅射获得的镀层具有致密、结合强度高、工艺过程污染少等优点，铝薄膜本身具有较好的塑性，因此具有较强的耐受高低温冲击性能。随着表面改性和薄膜制备技术的发展及日趋成熟，产业化规模采用溅射工艺制备薄膜的工艺设备日益受到关注。但溅射技术镀膜具有沉积速率低，设备复杂等缺点。为了研究该技术产业化的可行性，我们已经自行设计了一台设备用于研究和摸索可以工艺化的工艺。

2、市场背景：
    日本一些钕铁硼磁体生产商采用Epson的一项介于热蒸发和热喷涂的技术，将金属铝沉积在钕铁硼表面用于防护。我国目前尚没有单位掌握该项技术。从环境保护角度，目前在国内广泛采用的电镀方法其后期环境治理成本会越来越高。而物理气相沉积工艺本身无环境污染，产业化的环保压力低得多。从市场角度，稀土永磁体向随汽车动力和通用动力电机市场的加速发展，镀铝产品总量还有上升空间。据了解，日本市场目前30%的磁体采用镀铝防护。

    近年来由于技术的发展，制造成本大大下降。物理气相沉积可以获得的镀层种类很多，镀Al膜是较为经济的方法之一，而且由于铝薄膜本身具有较好的塑性，因此具有较强的耐受高低温冲击性能,是一种很有前景的先进防护技术，对其产业化的推广研究工作应引起产业界和政府职能部门的重视。

    本项目从工艺路线上采用发展最快的磁控溅射镀膜技术，从实施上选择已有市场占有率的镀铝材料，面向对耐高低温交变要求较高的电机磁体，逐步取代传统工艺。通过对设备和工艺的自主创新，采用该技术镀膜的磁体主要防护性指标已经达到和超过了日本指标。镀膜效率也有大幅度提高。

3、技术特点、指标：
技术特点:
该技术是一种干法镀膜技术,不存在电镀工艺的污染问题,无需考虑环保成本;
采用磁控溅射方法沉积的铝膜与钕铁硼基体结合力优异，磁体可以在高低温交变环境中的使用,而不出现薄膜脱落现象;
设备自动化程度很高,不确定行因素较少,工艺稳定。

技术指标:
镀层厚度5-15um连续可控，同一批次产品镀层厚度均匀性明显优于电镀，和化学镀水平相当；
镀层能通过120小时盐雾试验；
镀层结合力明显优于电镀，能通过﹣200℃到﹢200℃温度交变冲击10次,膜与基体结合力在20MPa以上;
镀层能通过150小时饱和PCT试验，优于同等镀层厚度的电镀水平；
镀层能通过500小时以上湿热试验；
磁能积同比下降<2%，矫顽力同比下降<1.5%。
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