本发明专利技术公开了一种用于钐钴磁体工件表面防护的方法，在预处理的钐钴磁体工件表面沉积Ni系薄膜，再经真空热处理，得到表面防护的钐钴磁铁。本发明专利技术中，通过在钐钴磁铁表面沉积得到结构致密的Ni系薄膜，能够有效隔绝氧化介质，在Ni系薄膜表面再沉积防护膜，又能够进一步提高薄膜的防护性能；沉积的Ni系薄膜和Al2O3薄膜都具有优异的高温稳定性，能够在高温下有效防护钐钴，进而改善钐钴磁体工件在高温环境下会发生氧化导致磁性能衰减的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁铁的表面防护领域，具体涉及。
技术介绍
钐钴磁体由于具有高的居里温度(800?850°C )，较高的磁能积(22?32MG0e)，较强的抗氧化性及耐腐蚀性，较好的温度稳定性，在航空、航天及国防领域得到广泛应用，但是钐钴磁体在300°C以上高温有氧环境下发生氧化形成表面氧化区域，同时出现脱Sm现象，使得钐钴磁体的磁性能急剧下降。采用表面防护技术是提高钐钴磁体的高温抗氧化性能和降低永磁体磁损耗的有效方法。近年来，对钐钴磁体的表面防护技术的研究不多，主要包括电镀法和物理气相沉积法。如Chen C 等(Chen C, ffalmer M H, Liu S.Thermal Stability and theEffectiveness of Coatings for Sm-Co 2:17 High-Temperature Magnets atTemperatures up to 550°C .1EEE Trans.Magn., 2004, 40 (4): 2928-2930)通过在衫钴磁体表面电镀制备了一系列不同的单质膜进行防护，包括Al、N1、Cr、Mo、W和Cu ；ffang Q等(Wang Q, Zheng L, An S，et al.Thermal stability of surface modified Sm2Co17-typehigh temperature magnets.J.Magn.Magn.Mater., 2013, 331:245-249)。又如，ZhaoH 等(Zhao H, Peng X, Yang Z, et al.Effect of a thin Cr203filmon oxidat1n at 600 °C of a Sm (CobalFe0.22Cu0.08Zr0.02) 7.5 alloy .Surf.Coat.Technol.，2013，226:22-26)利用磁控溅射法在 Sm(CobalFe0.22Cu0.08Zr0.02) 7.5 合金表面沉积Cr2O3 薄膜；又如,Yang Z 等(Yang Z, Peng X, Feng Q, et al.High Temperature Oxidat1nand Protect1n of a Sm2 (Co, Fe, Cu, Zr) 17 Alloy .0xid.Met.，2013，80 (1-2): 73-81)在Sm2 (Co, Fe, Cu, Zr) 17合金表面沉积Al2O3薄膜。与电镀相比较，物理气相沉积法可通过控制工艺参数可以得到更为平整致密、与基体结合更好的镀层，而且不损害磁体的机械性能和磁性能。此外，还不会造成环境污染。但目前沉积的Cr203、Al2O3或S12等氧化物薄膜存在靶容易中毒，沉积速率低等问题。
技术实现思路
本专利技术提供了，在预处理的钐钴磁体工件表面沉积Ni系薄膜，改善钐钴磁体工件在高温环境下会发生氧化导致磁性能衰减的问题。—种用于钐钴磁体工件表面防护的方法，在预处理的钐钴磁体工件表面沉积Ni系薄膜，再经真空热处理，得到表面防护的钐钴磁铁。本专利技术中采用的钐钴磁体为含有Sm和Co两种成份，还含有Fe、Cu、Zr、Al、Ga、N1、Si中的一种或多种的永磁材料。考虑到钐钴磁体的热膨胀系数约为8?11 X 10 6K \而金属Ni的热膨胀系数约为13X 10 6K ^为了减少热膨胀对钐钴防护薄膜的影响，选择热膨胀系数较接近的Ni系膜作为钐钴磁体的防护薄膜。本专利技术通过在钐钴磁铁工件表面沉积厚度均匀、致密平整的Ni系薄膜，可将钐钴磁体工件完全包裹且没有挂点，有利于提高对钐钴磁体工件基体表面的防护作用，延长钐钴磁体工件的使用寿命。作为优选，所述的Ni系薄膜为Ni薄膜、NiAl薄膜、NiCrAl薄膜、NiCrAlY薄膜、NiCoCrAlY薄膜中的至少一种。Ni系薄膜本身具有磁性，因此，为了减少Ni系薄膜对钐钴磁体本身磁性能的影响，沉积得到的Ni系薄膜厚度为3?20 μ m，为一层或多层。作为优选，所述的Ni系薄膜表面沉积有防护膜，所述的防护膜为氧化膜和/或氮化膜。在Ni系薄膜表面沉积防护层，可以辅助提高Ni系膜的防护性能，获得具有耐高温氧化性的钐钴磁体工件。作为优选，所述的氧化膜为Al2O3膜、ZrO2膜、Cr2O3膜、T12膜、MgO2膜、S12膜中的至少一种；氮化膜为AlN膜、ZrN膜、CrN膜、TiAlN膜、MgN膜中的至少一种；所述防护膜的厚度为3?15 μ m，为一层或多层。进一步优选，所述的Ni系薄膜为NiCrAlY薄膜，防护膜为Al2O3膜。NiCrAlY薄膜与钐钴磁体工件间的热膨胀系数较为匹配，且NiCrAlY薄膜本身在高温条件下具有极佳的耐氧化性，用于沉积在钐钴磁体工件表面，一方面可以显著提高钐钴磁体工件的高温的耐氧化性，另一方面与钐钴磁体工件的结合力极佳，可以获得致密平整的薄膜。优选Al2O3膜作为防护膜能够与NiCrAlY薄膜表面的氧化层成份接近，不会产生较大的热膨胀系数失配，同时，Al2O3膜化学稳定性极佳，能够有效保护NiCrAlY薄膜。再优选，按质量百分比计，所述的NiCrAlY薄膜的组成为Ni30Cr8Ala5Y，防护膜为非晶态Al2O3膜。优选的N1、Cr、Al含量下，使得Ni系薄膜热膨胀系数与钐钴基体的最匹配；非晶态Al2O3薄膜没有晶界等缺陷，相比于晶体薄膜，非晶薄膜能够更好地阻挡外界氧化介质的扩散。采用上述的复合沉积薄膜，可以显著提高钐钴磁体工件的高温耐氧化性，且在高温下磁性稳定。同时，NiCrAlY基薄膜能够实现较高速率下的薄膜沉积，能够提升生产效率。所述的Ni系薄膜采用包括蒸发镀、溅射镀、离子镀或喷涂等的物理气相沉积方法在钐钴磁体工件表面进行沉积。作为优选，采用磁控溅射法进行沉积，采用的磁控溅射装置包括真空室、磁控溅射系统、离子源系统和转动样品台，溅射过程中工件可实现公转和自转。沉积工艺为:采用惰性气体为工作气体，工作气压为0.1?5.0Pa，单位靶面积的溅射功率为I?lOw/cm2。进一步优选，溅射沉积过程中可以采用离子源对钐钴磁体工件进行辅助溅射沉积。所述用于钐钴磁体工件表面防护的方法，具体为:(I)在真空室内安装至少一个Ni或NiAl或NiCrAl或NiCrAlY或NiCoCrAlY靶；(2)对钐钴磁体工件进行常规清洗处理，然后放置在样品转盘上；(3)抽真空，使得真空室内的真空度小于或等于1X10 2Pa ；(4)经机械抛光后，再用等离子体对钐钴磁体工件进行清洗，采用惰性气体作为工作气体；(5)对钐钴磁体工件进行溅射沉积，采用惰性气体为工作气体，工作气压为0.1?5.0Pa，单位靶面积的溅射功率为I?lOw/cm2，进行溅射，根据需要调节厚度；(6)通入惰性气体与氧气，使用脉冲溅射或射频溅射纯Al靶，氧气与Al原子反应生成Al2O3薄膜，工作气压为0.1?5.0Pa,单位靶面积的溅射功率为I?lOw/cm2，进行溅射；或者是，直接采用射频溅射Al2O3靶，工作气压为0.1?5.0Pa,单位靶面积的溅射功率为I?lOw/cm2，进行溅射，得到厚度为0.1?5 μ m的Al2O3薄膜。所述的常规清洗为酸洗、碱洗或溶剂超声清洗。但由于常规的清本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于钐钴磁体工件表面防护的方法，其特征在于，在预处理的钐钴磁体工件表面沉积Ni系薄膜，再经真空热处理，得到表面防护的钐钴磁铁。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋振纶，冒守栋，晏敏胜，聂霞，张丽娇，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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