耐腐蝕真空鍍膜

夏原 李光 高方圓 許億 王兆悅

稀土永磁鐵又稱銣鐵硼磁鐵，自1982年由日本住友特殊金屬的佐川真人發(fā)現(xiàn)以來(lái)，其制作生產(chǎn)工藝和品質(zhì)已得到較大改進(jìn)和提升，是現(xiàn)今磁性最強(qiáng)的永久磁鐵。稀土永磁鐵優(yōu)異的磁性能遠(yuǎn)超其他各類磁鐵，被廣泛應(yīng)用于電子、電氣、機(jī)械、運(yùn)輸、醫(yī)療等領(lǐng)域，特別是電子技術(shù)和新能源電動(dòng)汽車的蓬勃發(fā)展，使稀土永磁鐵的使用需求劇增，其市場(chǎng)前景十分廣闊。

稀土永磁鐵由銣、鐵、硼元素組成，容易發(fā)生氧化和銹蝕，溫度稍高，氧化更為嚴(yán)重，氧化將致使永磁鐵整體特性下降，對(duì)其使用造成較大的限制。所以，根據(jù)不同的使用需求，必須對(duì)其表面進(jìn)行不同的涂層處理。目前主要采用電鍍和化學(xué)鍍的方法，在其表面鍍上一層金屬，如鋅、鎳、銀、銅、合金等，或者噴涂環(huán)氧樹(shù)脂。但鍍上金屬以后，其耐高溫問(wèn)題仍然無(wú)法得到有效解決，且易發(fā)脆，鍍層品質(zhì)欠佳。同時(shí)，電鍍和化學(xué)鍍?nèi)菀自斐晌廴荆环檄h(huán)保要求。多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外有關(guān)科研機(jī)構(gòu)屢屢攻關(guān)，仍無(wú)較為理想的解決方案，而迅速擴(kuò)大的應(yīng)用需求又迫切需要高質(zhì)量的永久磁鐵產(chǎn)品。因此，稀土永磁鐵防腐處理成為制約稀土永磁鐵產(chǎn)品品質(zhì)及其使用的一大難題。

中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所夏原團(tuán)隊(duì)基于高能脈沖磁控濺射技術(shù)，采用真空鍍膜的方法，針對(duì)銣鐵硼磁材的表面防護(hù)，研發(fā)出了突破性的解決方案，同時(shí)為便于量產(chǎn)，他們?cè)O(shè)計(jì)了一套銣鐵硼磁材表面超強(qiáng)耐蝕真空鍍膜生產(chǎn)線，并制訂了完善的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)形成從技術(shù)支持到工業(yè)化生產(chǎn)的成熟方案。與現(xiàn)有其他技術(shù)相比，該方案具有磁材產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)異、投資小、清潔無(wú)污染、智能化管理、生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢(shì)，屬于稀土永磁鐵防腐領(lǐng)域世界領(lǐng)先技術(shù)。

據(jù)團(tuán)隊(duì)成員許億介紹，該技術(shù)方案的關(guān)鍵問(wèn)題，是重點(diǎn)解決涂層性能，包括涂層結(jié)合力、耐蝕性以及效率問(wèn)題。為達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，確保產(chǎn)品質(zhì)量，團(tuán)隊(duì)采用了整體刻蝕技術(shù)，也就是對(duì)磁材表面進(jìn)行整體清洗，然后通過(guò)真空高溫產(chǎn)生高密度軟晶體，實(shí)現(xiàn)涂層超強(qiáng)、超高的結(jié)合率，從而在磁材表面形成超強(qiáng)耐蝕的涂層。該技術(shù)方案針對(duì)稀土永磁鐵的不同應(yīng)用場(chǎng)景，分別建立了不同的涂層平臺(tái)體系。比如，對(duì)于手機(jī)用磁鐵，采用復(fù)合涂層系列，提高鍍層精度，并針對(duì)產(chǎn)品尺寸較小的情況，研發(fā)了臥式真空裝備，以解決難以?shī)A裝的問(wèn)題;針對(duì)環(huán)境惡劣的情況，比如海上，則在磁鐵中采用了除蝕系列技術(shù)。

關(guān)于量化生產(chǎn)，團(tuán)隊(duì)介紹，為了擴(kuò)大整個(gè)生產(chǎn)線的產(chǎn)能，他們對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)，可以大幅度提高產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)攻克了一些配套體系技術(shù)，包括研磨拋光系統(tǒng)、真空清洗干燥系統(tǒng)、機(jī)器人運(yùn)輸。其中，拋光系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)可以確保涂層的結(jié)合率;AGV機(jī)器人運(yùn)輸可以減少人力使用，降低生產(chǎn)成本。

該技術(shù)方案已經(jīng)在包頭、寧波、廣州等地進(jìn)行了試產(chǎn)試用，得到了良好的評(píng)價(jià)。許億介紹，為了應(yīng)市場(chǎng)所急，將進(jìn)行三個(gè)階段的推廣。第一個(gè)階段是建立一個(gè)涂層示范縣，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化流程設(shè)計(jì)。第二個(gè)階段是和有關(guān)企業(yè)合作，開(kāi)展實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用并制訂企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。第三個(gè)階段是進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)及制造，在稀土及硼礦石產(chǎn)區(qū)進(jìn)行試生產(chǎn)，并致力于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

就投資生產(chǎn)問(wèn)題，如果是采取電鍍或化學(xué)鍍生產(chǎn)方式的廠家想采用該技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，只需要在現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，投資建設(shè)真空封閉設(shè)施，即可進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)。相比電鍍和化學(xué)鍍生產(chǎn)方式本身要投入巨資建設(shè)環(huán)保設(shè)施，采用該技術(shù)可解決環(huán)保方面的問(wèn)題，總體投資成本更低。許億表示，未來(lái)，希望有更多人能夠認(rèn)識(shí)并采用這項(xiàng)技術(shù)，將這項(xiàng)科研成果的效用充分發(fā)揮出來(lái)。