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現以來，其制作生產工藝和品質已得到較大改進和提升，是現今磁性最強的永久磁鐵。稀土永磁鐵優異的磁性能遠超其他各類磁鐵，被廣泛應用于電子、電氣、機械、運輸、醫療等領域，特別是電子技術和新能源電動汽車的蓬勃發展，使稀土永磁鐵的使用需求劇增，其市場前景十分廣闊。

稀土永磁鐵由銣、鐵、硼元素組成，容易發生氧化和銹蝕，溫度稍高，氧化更為嚴重，氧化將致使永磁鐵整體特性下降，對其使用造成較大的限制。所以，根據不同的使用需求，必須對其表面進行不同的涂層處理。目前主要采用電鍍和化學鍍的方法，在其表面鍍上一層金屬，如鋅、鎳、銀、銅、合金等，或者噴涂環氧樹脂。但鍍上金屬以后，其耐高溫問題仍然無法得到有效解決，且易發脆，鍍層品質欠佳。同時，電鍍和化學鍍容易造成污染，不符合環保要求。多年來，國內外有關科研機構屢屢攻關，仍無較為理想的解決方案，而迅速擴大的應用需求又迫切需要高質量的永久磁鐵產品。因此，稀土永磁鐵防腐處理成為制約稀土永磁鐵產品品質及其使用的一大難題。

中國科學院力學研究所夏原團隊基于高能脈沖磁控濺射技術，采用真空鍍膜的方法，針對銣鐵硼磁材的表面防護，研發出了突破性的解決方案，同時為便于量產，他們設計了一套銣鐵硼磁材表面超強耐蝕真空鍍膜生產線，并制訂了完善的生產標準，已經形成從技術支持到工業化生產的成熟方案。與現有其他技術相比，該方案具有磁材產品品質優異、投資小、清潔無污染、智能化管理、生產效率高等優勢，屬于稀土永磁鐵防腐領域世界領先技術。

據團隊成員許億介紹，該技術方案的關鍵問題，是重點解決涂層性能，包括涂層結合力、耐蝕性以及效率問題。為達到技術指標要求，確保產品質量，團隊采用了整體刻蝕技術，也就是對磁材表面進行整體清洗，然后通過真空高溫產生高密度軟晶體，實現涂層超強、超高的結合率，從而在磁材表面形成超強耐蝕的涂層。該技術方案針對稀土永磁鐵的不同應用場景，分別建立了不同的涂層平臺體系。比如，對于手機用磁鐵，采用復合涂層系列，提高鍍層精度，并針對產品尺寸較小的情況，研發了臥式真空裝備，以解決難以夾裝的問題;針對環境惡劣的情況，比如海上，則在磁鐵中采用了除蝕系列技術。

關于量化生產，團隊介紹，為了擴大整個生產線的產能，他們對生產線進行了模塊化設計，可以大幅度提高產能，實現工業化量產。同時，該團隊攻克了一些配套體系技術，包括研磨拋光系統、真空清洗干燥系統、機器人運輸。其中，拋光系統、干燥系統可以確保涂層的結合率;AGV機器人運輸可以減少人力使用，降低生產成本。

該技術方案已經在包頭、寧波、廣州等地進行了試產試用，得到了良好的評價。許億介紹，為了應市場所急，將進行三個階段的推廣。第一個階段是建立一個涂層示范縣，進行標準化流程設計。第二個階段是和有關企業合作，開展實際生產應用并制訂企業標準。第三個階段是進行模塊化設計及制造，在稀土及硼礦石產區進行試生產，并致力于實現規模化生產。

就投資生產問題，如果是采取電鍍或化學鍍生產方式的廠家想采用該技術進行生產，只需要在現有生產設備的基礎上，投資建設真空封閉設施，即可進行規模化生產。相比電鍍和化學鍍生產方式本身要投入巨資建設環保設施，采用該技術可解決環保方面的問題，總體投資成本更低。許億表示，未來，希望有更多人能夠認識并采用這項技術，將這項科研成果的效用充分發揮出來。