[00138395]稀土永磁材料物理气相沉积防护技术与装备研究——连续式物理气相沉积技术及装备的研发

稀土是中国重要的战略资源。国内以钕铁硼为代表的高端稀土永磁材料在磁性能方面已经可以与日本产品媲美,但在磁体耐候性上还存在较大差距。随着新能源技术不断发展,动力电机对镀层耐受冷热冲击提出了很高的要求,传统的电镀镀层难以满足其防护要求。物理气相沉积Al膜的防腐能力、膜/基体结合力等方面均比较强,且制备过程中不存在污染,但由于气相沉积速度慢,制约了该技术的产业化应用。本项目解决的关键技术是： （1）高速高效物理气相沉积铝技术研究--开发出适合工业化生产的镀层制备工艺,解决镀层剥落、开裂问题,提高镀层质量稳定性,满足动力电机高低温交变循环对磁钢镀层的高要求。在烧结钕铁硼表面分别沉积了Al单层膜、Al/Al2O3多层膜,实现了对镀层结构的控制;研究了镀膜工艺对Al膜与基体结合力以及对磁性的影响;初步建立镀Al防护的钕铁硼腐蚀模型;开展物理气相沉积代替电镀的技术产业化工作。 （2）连续式物理气相沉积装备研究--连续真空传送系统包括钕铁硼工件自动上料（一次可装入磁钢300公斤）、机械抓取布料、直线行进中喷溅沉积、槽辊翻料、带式无损收集,实现磁体在真空环境中的三维翻转,磁体6面在一次真空内镀膜完成,确保磁体无挂点;连续式高质量、快速溅射铝膜真空设备显著提高沉积速率,镀膜速度大于5μm/h,获得厚的镀膜,解决镀膜速度慢制约批量化生产的难题。 本项目达到的技术经济指标： （1）本项目开发的磁控溅射Al/Al2O3薄膜镀层,技术指标达到：耐中性盐雾试验＞100h,PCT（120℃,2atm,100%RH）＞150h,湿热试验（85℃,85%RH）≥1000小时;镀层与钕铁硼基体结合力＞15MPa（-196℃）到+（200℃）（保温时间30分钟,变温时间20秒钟）热冲击20次以上。满足了动力电机对钕铁硼磁钢耐高低温交变循环的要求。 （2）本项目开发的设备,铝沉积速率达到5μm/h以上,年产能达到100吨,是国内首套百吨级钕铁硼气相沉积设备。 （3）本项目累计实现销售收入3329.54万元,实现利润340.36 万元,税收244.03万元,取得了较好的经济效益。 （4）本项目共申请发明专利6项,发表论文9篇。 通过本项目的开发,达到提高钕铁硼磁体服役寿命、降低稀土资源消耗的目的,对于推动我国稀土战略、保障资源安全具有深远意义;本项目还解决了稀土永磁材料表面防护共性和关键性技术难题,技术辐射行业内主体企业和行业外相关企业,将促进我国稀土永磁产业的技术水平和装备水平的提升,增强国际竞争能力。