CN111218655A - 一种钕铁硼永磁器件表面涂层设备及表面涂层方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钕铁硼永磁器件的表面涂层设备和涂层方法。该设备主要包括进料阀门、进料室、进料隔离阀门、真空镀膜室、出料隔离阀门、出料室、出料阀门、溅射装置、承载装置。溅射装置至少包括离子源、多弧靶、磁控溅射靶和射频溅射靶中的2种以上组合而成，溅射装置为3台以上，溅射装置中包含的靶材至少为选自Tb、Dy、Nd、Pr、Y、Nb、Al、Ti、Zr、Ni、Cr中的一种以上。工作时，需要涂层的钕铁硼永磁器件置于承载装置上在传送辊上移动并顺序通过进料阀门、进料室、进料隔离阀门、真空镀膜室、出料隔离阀门、出料室、出料阀门；置于承载装置上的钕铁硼永磁器件在真空镀膜室内进行涂层。

Description

一种钕铁硼永磁器件表面涂层设备及表面涂层方法

技术领域

本发明属于稀土永磁器件表面改性领域，特别涉及一种钕铁硼永磁器件的表面涂层方法和所使用的表面涂层设备。

背景技术

钕铁硼永磁器件被广泛用于医疗的核磁共振成像、汽车部件、消费级电子产品、家用电器、高效电机等领域。

目前在稀土永磁行业工业生产中大多通过表面改性来拓宽钕铁硼永磁器件的使用环境。例如，国内普遍采用电化学或化学转化工艺在器件表面形成保护层提高器件表面的耐腐蚀性能。日本企业则采用在器件表面附着重稀土成分然后进行晶界扩散的方法提高器件的耐温性能，例如日立金属采用蒸发方式实现重稀土成分在器件表面的的附着，信越化学则采用涂覆氟化物的方式实现重稀土成分的附着。

上述在表面形成涂层的方法仍存在这样那样的固有缺陷：1）电化学或化学转化工艺会产生废液废气排放，对环境造成一定污染；2）蒸发附着对在真空下熔点较高的Tb元素蒸发效率低，另外生产效率低，难以实现大批量生产；3）涂覆氟化物的方式则在大批量生产中难以保证涂覆的均匀性，使产品的品质不佳，另外，氟化物也对人机和环境不友好，难以顺应环保趋势。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种钕铁硼永磁器件的表面涂层设备及表面涂层方法。

一种钕铁硼永磁器件的表面涂层设备，主要包括进料阀门、进料室、进料隔离阀门、真空镀膜室、出料隔离阀门、出料室、出料阀门、溅射装置、承载装置、进料真空机组、镀膜真空机组和出料真空机组；进料室、真空镀膜室、出料室内都设置有传送辊；进料阀门、进料室、进料隔离阀门、真空镀膜室、出料隔离阀门、出料室、出料阀门顺序相连；工作时，需要涂层的钕铁硼永磁器件放置在承载装置上，承载装置在传送辊上移动并顺序通过进料阀门、进料室、进料隔离阀门、真空镀膜室、出料隔离阀门、出料室、出料阀门。置于承载装置上的钕铁硼永磁器件在真空镀膜室内进行涂层；在真空镀膜室内设置有溅射装置，溅射装置至少包括选自离子源、多弧靶、磁控溅射靶和射频溅射靶中的2种以上。多弧靶、磁控溅射靶和射频溅射靶上包含靶材，靶材表面到在真空镀膜室内进行涂层的钕铁硼永磁器件表面的空间垂直距离在30-200mm范围内，靶材的一部分从靶材表面溅射出来沉积到经过真空镀膜室内的承载装置上的钕铁硼永磁器件表面形成涂层。沉积在钕铁硼永磁器件表面形成涂层的靶材占靶材总消耗量的70%以上。所述的溅射装置为3台以上；所述的靶材中至少为选自Tb、Dy、Nd、Pr、Y、Nb、Al、Ti、Zr、Ni、Cr中的一种以上；所述的进料真空机组包含真空阀门、罗茨真空泵和机械真空泵；所述的镀膜真空机组包含真空阀门、扩散真空泵、罗茨真空泵和机械真空泵；所述的出料真空机组包含真空阀门、罗茨真空泵和机械真空泵。

进料室内设置有加热器，加热温度在20-150℃范围内，进料室的传送辊的数量在3至29范围内；传送辊的直径在45mm至180mm范围内。真空镀膜室内设置有冷却器，冷却介质为水或空调用的制冷剂。

所述的溅射装置至少包括选自离子源、多弧靶、磁控溅射靶和射频溅射靶中的2种以上，离子源的电压在300-2000V。多弧溅射可以实现较高的溅射束流，涂层形成速度快，但粒子颗粒比较大，涂层的致密程度也较差。磁控溅射的粒子动能较高，形成的涂层粒子颗粒更加细小，涂层结构会更加致密，涂层与器件之间的界面也容易出现互相扩散的结构，另外由于磁控溅射的方向性更加聚拢，所以涂层时的靶材利用率也更佳，但涂层速度相对会较慢。射频溅射则更适合导电性欠佳的靶材的溅射涂层，加上电源功率中有一部分功率会消耗在气体分子震荡反复碰撞电离上，所以空间中气氛的离化率较高，更适宜形成反应气氛与涂层发生反应过程，与其它形式的溅射装置配合使用会产生意料不到的效能。离子源则主要是产生离子束流去轰击钕铁硼永磁器件基底和形成过程中的涂层结构，不但可以用于基底表面的清洗，还可以轰击基底表层、活化表层粒子键合状态，改善涂层与基底之间的界面构造，另外还可以在涂层形成过程中给涂层粒子提供能量，有利于涂层结构的生长，甚至可以实现涂层粒子生长过程中出现微熔微冶金重铸的作用，防止涂层结构中出现自基底到涂层表面生长的柱状结构出现，减少涂层生长过程中出现的缺陷，使涂层结构更加致密化，改善涂层结构。

溅射装置的主要组成可以包括多种组合实施方式。在一种实施方式中，溅射装置包含离子源和多弧靶，所述的多弧靶为2台以上。在一种实施方式中，溅射装置包含离子源和磁控溅射靶，所述的磁控溅射靶为2台以上。在一种实施方式中，溅射装置包含多弧靶和磁控溅射靶，所述的多弧靶设置有为3台以上，所述的磁控溅射靶为2台以上。在一种实施方式中，溅射装置包含离子源、多弧靶和磁控溅射靶；所述的多弧靶为2台以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti、Tb、Nd元素中的一种以上。在一种实施方式中，溅射装置包含多弧靶、磁控溅射靶和射频溅射靶；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过射频溅射靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；所述的多弧靶为2台以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti、Tb、Nd元素中的一种以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Pr、Dy、Tb、Y元素中的一种以上。在一种实施方式中，溅射装置包含离子源、多弧靶、磁控溅射靶和射频溅射靶。

在所述的进料室上还设置有气动放气阀门；在所述的真空镀膜室上还设置有充气阀门，充入的气体包含氩气；在所述的出料室上也设置有气动放气阀门。

本发明还提供了一种钕铁硼永磁器件的涂层方法，包含以下步骤：（1）打开进料阀门，将装有钕铁硼永磁器件的承载装置送入进料室后关闭进料阀门，打开进料真空机组的真空阀门对进料室抽真空；（2）当真空度高于5☓10^-1Pa时，打开进料隔离阀门将装有钕铁硼永磁器件的承载装置送入真空镀膜室；（3）装有钕铁硼永磁器件的承载装置接近镀膜区域时，承载装置匀速前进；（4）装有钕铁硼永磁器件的承载装置移出进料室后，关闭进料隔离阀门和进料真空机组的真空阀门后，打开进料阀门，下一个装有钕铁硼永磁器件的承载装置送入进料室；（5）进入真空镀膜室的镀膜区域的装有钕铁硼永磁器件的承载装置通过装有溅射装置的靶区，对钕铁硼永磁器件的表面进行涂层；（6）装有钕铁硼永磁器件的承载装置通过镀膜室后快速进入到出料室，当装有钕铁硼永磁器件的承载装置全部进入到出料室后关闭出料隔离阀门，之后启动出料室的放气阀门，出料室的气体压力与大气平衡后，打开出料阀将装有钕铁硼永磁器件的承载装置移出出料室。

在本发明的一种实施方式中，步骤（5）中的靶区包括离子源溅射区域、多弧靶溅射区域；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过离子源溅射区域、多弧靶溅射区域。

在本发明的另一种实施方式中，步骤（5）中的靶区包括离子源溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过离子源溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti 、Tb、Nd、Pr元素中的一种以上。

在第三种实施方式中，步骤（5）中的靶区包括多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过磁控溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti、Tb、Nd、Pr元素中的一种以上。

在第四种实施方式中，步骤（5）中的靶区包括射频溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过射频溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；所述的多弧靶为3台以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti、Tb、Nd元素中的一种以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Dy 、Tb、Y、Pr元素中的一种以上。

本发明的表面涂层设备的内部或外部可以设置有翻面机构。在本发明的一种实施方式中，在表面涂层设备的真空镀膜室内的传送辊传送路径的单侧设置有溅射装置。进入真空镀膜室镀膜区域的装有钕铁硼永磁器件的承载装置通过装有溅射装置的靶区，对钕铁硼永磁器件的一面进行涂层。然后通过翻面机构使钕铁硼永磁器件翻面，再对钕铁硼永磁器件的另一面进行涂层。在本发明的钕铁硼永磁器件涂层方法的另一种实施方式中，通过表面涂层设备对钕铁硼永磁器件的一面进行涂层即可，无需对另一面进行涂层。

在本发明的另一种实施方式中，在表面涂层设备的真空镀膜室内的传送辊传送路径的两侧都设置有溅射装置。进入真空镀膜室镀膜区域的装有钕铁硼永磁器件的承载装置通过装有溅射装置的靶区一次即可完成对钕铁硼永磁器件的双面涂层。

在本发明的钕铁硼永磁器件的表面涂层设备及表面涂层方法中，在靶材中含有选自Dy、Tb、Nd、Pr等稀土元素的成分情况下，表面涂层设备工作时会在钕铁硼永磁器件表面沉积形成含有稀土成分的涂层。然后将表面具有含稀土成分涂层的钕铁硼永磁器件放入真空热处理炉中进行热处理，使涂层中的成分通过晶界扩散进入器件中，达到提高器件的磁性能、耐腐蚀性、耐温性的目的。

在另一种实施方式中，在靶材中含有选自Al、Ni、Cr、Ti、Zr、Nb等元素的成分情况下，表面涂层设备工作时会在钕铁硼永磁器件表面沉积形成耐腐蚀涂层，达到提高器件表面耐腐蚀性的目的。这种耐腐蚀涂层的涂层方法可以替代现有技术中普遍采用的电化学或化学转化等湿法工艺，解决这些现有技术中存在的环境污染问题。

本发明的有益效果：

（1）本发明的钕铁硼永磁器件的表面涂层设备及表面涂层方法可以大批量、高效地在钕铁硼永磁器件表面均匀地形成稀土成分涂层或耐腐蚀涂层，这种涂层技术独自或与热处理工序结合可以显著提高钕铁硼永磁器件的磁性能、耐腐蚀性、耐温性等性能，拓宽了钕铁硼永磁器件的使用环境和应用领域，解决了现有技术在批量生产中效率低、涂层不均匀、产品一致性差等问题。

（2）本发明的表面涂层设备及表面涂层方法的应用，可以对现有技术中的重稀土添加和电化学、化学转化、氟化物涂覆等湿法工艺实现替代，不仅节约了地球中稀缺的稀土（特别是重稀土）资源，更重要的是解决了这些现有技术的环境污染问题。

（3）本发明采用离子源、多弧溅射靶、磁控溅射靶、射频溅射靶等多种溅射源复合使用，利用不同溅射源各自在涂层速度、溅射粒子动能、涂层与钕铁硼永磁器件在界面附近的扩散形态、涂层粒子颗粒结构、获得涂层致密程度等方面具备的特点互相辅助共同形成适合不同功能的涂层，使用者可以根据对涂层结构和功能的需要灵活地布置溅射源的排布实现各种不同的涂层。

附图说明

图1是本发明的钕铁硼永磁器件表面涂层设备的一种实施方式的结构示意主视图。

图2-8则是本发明的另几种实施方式的镀膜室溅射装置排布示意图。

所附附图并非按比例绘制，旨在显示本发明的基本原理和基本结构，附图中的各结构特征和部件均采用了简化的表示方法。本发明技术方案的具体设计特征（包括并不限于具体尺寸、方向、位置和形状）将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定调整。另外，本发明技术方案所覆盖的实施方式也不限于所附附图所举实施方式和实施例。

具体实施方式

下面通过附图进一步说明本发明技术方案的实施方式。

如图1所示，在本发明中的钕铁硼永磁器件的表面涂层设备的一种实施方式中，该设备主要包括进料阀门1、进料室2、进料隔离阀门3、真空镀膜室4、出料隔离阀门5、出料室6、出料阀门7、溅射装置、承载装置12、进料真空机组13、镀膜真空机组14和出料真空机组15；进料室2、真空镀膜室4、出料室6内都设置有传送辊16、17和18；进料阀门1、进料室2、进料隔离阀门3、真空镀膜室4、出料隔离阀门5、出料室6、出料阀门7顺序相连；工作时，需要涂层的钕铁硼永磁器件19放置在承载装置12上，承载装置12在传送辊上移动并顺序通过进料阀门1、进料室2、进料隔离阀门3、真空镀膜室4、出料隔离阀门5、出料室6、出料阀门7。置于承载装置12上的钕铁硼永磁器件19在真空镀膜室4内进行涂层。在真空镀膜室4内设置有溅射装置，溅射装置至少包括选自离子源、多弧靶、磁控溅射靶和射频溅射靶中的2种以上，溅射装置为3台以上；多弧靶、磁控溅射靶和射频溅射靶上包含靶材，靶材表面到在真空镀膜室4内进行涂层的钕铁硼永磁器件19表面的空间垂直距离在30-200mm范围内。靶材的一部分从靶材表面溅射出来沉积到经过真空镀膜室4内的承载装置12上的钕铁硼永磁器件表面形成涂层。沉积在钕铁硼永磁器件表面形成涂层的靶材占靶材总消耗量的70%以上。所述的靶材中至少为选自Tb、Dy、Nd、Pr、Y、Nb、Al、Ti、Zr、Ni、Cr中的一种以上。溅射装置可以包含离子源和多弧靶，所述的多弧靶为2台以上。在图1中的实施方式中，溅射装置有4台，包括1台离子源8和3台多弧靶9、10和11。所述的进料真空机组13包含真空阀门、罗茨真空泵和机械真空泵；所述的镀膜真空机14组包含真空阀门、扩散真空泵、罗茨真空泵和机械真空泵；所述的出料真空机组15包含真空阀门、罗茨真空泵和机械真空泵。在所述的进料室2上还设置有气动放气阀门24；在所述的真空镀膜室上4还设置有充气阀门25，充入的气体包含氩气；在所述的出料室6上也设置有气动放气阀门26。在进料室和出料室的两侧还分别设置有进料台27和出料台28。

进料室2内设置有加热器，加热温度在20-150℃范围内，进料室的传送辊16的数量在3至29范围内；传送辊的直径在45mm至180mm范围内。真空镀膜室4内设置有冷却器，冷却介质为水或空调用的制冷剂。

所述的溅射装置至少包括离子源、多弧靶、磁控溅射靶和射频溅射靶中的2种以上，离子源的电压在300-2000V。溅射装置的主要组成可以包括多种组合实施方式。溅射装置可以包含离子源和磁控溅射靶，所述的磁控溅射靶为2台以上，在如图2所示的一种实施方式中，溅射装置包含离子源8和磁控溅射靶20、21和22。

溅射装置还可以包含多弧靶和磁控溅射靶，所述的多弧靶设置有为3台以上；所述的磁控溅射靶为2台以上，在如图3所示的一种实施方式中，溅射装置包含多弧靶9、10和11以及磁控溅射靶20和21。

溅射装置还可以包含离子源、多弧靶和磁控溅射靶，所述的多弧靶为2台以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti、Tb、Nd元素中的一种以上。在如图4所述的一种实施方式中，溅射装置包含离子源8、多弧靶9和10以及磁控溅射靶20。

溅射装置还可以包含多弧靶、磁控溅射靶和射频溅射靶。工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过射频溅射靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；所述的多弧靶为2台以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti、Tb、Nd元素中的一种以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Pr、Dy、Tb、Y元素中的一种以上。在如图5所示的一种实施方式中，溅射装置包含多弧靶9和10，磁控溅射靶20和21，以及射频溅射靶23；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过射频溅射靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti、Tb、Nd元素中的一种以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Pr、Dy、Tb、Y元素中的一种以上。

在如图6所示的一种实施方式中，溅射装置还可以包含离子源8，多弧靶9和10，磁控溅射靶20和21,以及射频溅射靶23。

在如图7所示的一种实施方式中，溅射装置还可以包含射频溅射靶23，多弧靶9、10和11，磁控溅射靶20和21；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过射频溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti、Tb、Nd元素中的一种以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Dy 、Tb、Y、Pr元素中的一种以上。

在如图8所示的一种实施方式中，溅射装置还可以包含离子源8，多弧靶9和10，以及磁控溅射靶20和21；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过离子源溅射区域、磁控溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域。

本发明还提供了一种钕铁硼永磁器件的涂层方法，包含以下步骤：（1）打开进料阀门1，将装有钕铁硼永磁器件19的承载装置12送入进料室2后关闭进料阀门1，打开进料真空机组13的真空阀门对进料室2抽真空；（2）当真空度高于5☓10^-1Pa时，打开进料隔离阀门3将装有钕铁硼永磁器件19的承载装置12送入真空镀膜室4；（3）装有钕铁硼永磁器件19的承载装置12接近镀膜区域时，承载装置12匀速前进；（4）装有钕铁硼永磁器件19的承载装置12移出进料室2后，关闭进料隔离阀门3和进料真空机组13的真空阀门后，启动进料室2的放气阀门24，打开进料阀门1，下一个装有钕铁硼永磁器件的承载装置送入进料室2；（5）进入真空镀膜室4的镀膜区域的装有钕铁硼永磁器件19的承载装置12通过装有溅射装置的靶区，对钕铁硼永磁器件19的表面进行涂层；（6）装有钕铁硼永磁器件19的承载装置12通过镀膜室4后快速进入到出料室6，当装有钕铁硼永磁器件19的承载装置12全部进入到出料室6后关闭出料隔离阀门5，之后启动出料室6的放气阀门26，出料室6的气体压力与大气平衡后，打开出料阀门7将装有钕铁硼永磁器件19的承载装置12移出出料室6。

在图1所示的一种实施方式中，步骤（5）中的靶区包括：包括离子源8的离子源溅射区域，包括多弧靶9、10和11的多弧靶溅射区域；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过离子源溅射区域、多弧靶溅射区域。

在图2所示的另一种实施方式中，步骤（5）中的靶区包括：包括离子源8的离子源溅射区域，包括磁控溅射靶20、21和22的磁控溅射靶溅射区域；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过离子源溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti 、Tb、Nd、Pr元素中的一种以上。

在如图3所示的实施方式中，步骤（5）中的靶区包括：包括多弧靶9、10和11的多弧靶溅射区域，包括磁控溅射靶20和21的磁控溅射靶溅射区域；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过磁控溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti、Tb、Nd、Pr元素中的一种以上。

在如图4所述的一种实施方式中，步骤（5）中的靶区包括：包括离子源8的离子源溅射区域，包括多弧靶9和10的多弧靶溅射区域，包括磁控溅射靶20的磁控溅射靶溅射区域；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过离子源溅射区域、多弧靶溅射区域和磁控溅射靶溅射区域。

在如图5所示的实施方式中，步骤（5）中的靶区包括：包括射频溅射靶23的射频溅射靶溅射区域，包括多弧靶9和10的多弧靶溅射区域，包括磁控溅射靶20和21的磁控溅射靶溅射区域；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过射频溅射靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti、Tb、Nd元素中的一种以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Pr、Dy、Tb、Y元素中的一种以上。

在如图6所示的一种实施方式中，步骤（5）中的靶区包括：包括离子源8的离子源溅射区域，包括多弧靶9和10的多弧靶溅射区域，包括磁控溅射靶20和21的磁控溅射靶溅射区域,以及包括射频溅射靶23的射频溅射靶溅射区域。工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过离子源溅射区域、磁控溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域和射频溅射靶溅射区域。

在如图7所示的实施方式中，步骤（5）中的靶区包括：包括射频溅射靶23的射频溅射靶溅射区域，包括多弧靶9、10和11的多弧靶溅射区域，包括磁控溅射靶20和21的磁控溅射靶溅射区域；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过射频溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti、Tb、Nd元素中的一种以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Dy 、Tb、Y、Pr元素中的一种以上。

在如图8所示的一种实施方式中，步骤（5）中的靶区包括：包括离子源8的离子源溅射区域，包括多弧靶9和10的多弧靶溅射区域，以及包括磁控溅射靶20和21的磁控溅射靶溅射区域；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过离子源溅射区域、磁控溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域。

本发明的钕铁硼永磁器件表面涂层设备中的溅射装置可以是包括选自离子源、多弧靶、磁控溅射靶和射频溅射靶中的至少2种以上的各种灵活自由组合和排序的实施方式，本发明涂层设备和涂层方法的实施方式并不受本说明书中所述的实施例及附图所体现的实施方式的限制，其他任何未背离本发明精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

下面通过实施例进一步说明本发明的显著效果。

对比例1

首先按稀土成分只含有NdPr合金30.3wt%的配料成分制备烧结钕铁硼永磁器件，其中Nd和Pr的成分比例为4:1，且器件中不含有Dy或Tb等重稀土成分。将该钕铁硼永磁器件进行电镀Ni-Cu-Ni的表面处理。将该类样品编号为0号。

实施例1

采用本发明中的表面涂层设备对0号样品进行涂层，涂层设备中的溅射装置按图1中的实施方式排布，即1个离子源和3个多弧靶，多弧靶的靶材为金属Tb。但在涂层时不开启离子源，即在设备工作时，装有0号样品的承载装置只通过多弧靶溅射区域进行涂层。然后对涂层的0号样品进行真空晶界扩散热处理，再对热处理后的样品进行电镀Ni-Cu-Ni的表面处理。将该类样品编号为1号。

实施例2

采用本发明中的表面涂层设备对0号样品进行涂层，涂层设备中的溅射装置按图1中的实施方式排布，即1个离子源和3个多弧靶，多弧靶的靶材为金属Tb。在设备工作时，使装有0号样品的承载装置顺序通过离子源溅射区域、多弧靶溅射区域。然后对涂层的0号样品进行真空晶界扩散热处理，再对热处理后的样品进行电镀Ni-Cu-Ni的表面处理。将该类样品编号为2号。

实施例3

采用本发明中的表面涂层设备对0号样品进行涂层，涂层设备中的溅射装置按图2中的实施方式排布，即1个离子源和3个磁控溅射靶，磁控溅射靶的靶材为金属Tb。在设备工作时，使装有0号样品的承载装置顺序通过离子源溅射区域、磁控溅射靶溅射区域。然后对涂层的0号样品进行真空晶界扩散热处理，再对热处理后的样品进行电镀Ni-Cu-Ni的表面处理。将该类样品编号为3号。

实施例4

采用本发明中的表面涂层设备对0号样品进行涂层，涂层设备中的溅射装置按图2中的实施方式排布，即1个离子源和3个磁控溅射靶，磁控溅射靶的靶材为金属Ni。但在涂层时不开启离子源，即在设备工作时，装有0号样品的承载装置只通过磁控溅射靶溅射区域进行涂层。将该类样品编号为4号。

实施例5

采用本发明中的表面涂层设备对0号样品进行涂层，涂层设备中的溅射装置按图2中的实施方式排布，即1个离子源和3个磁控溅射靶，磁控溅射靶的靶材为金属Ni。在设备工作时，使装有0号样品的承载装置顺序通过离子源溅射区域、磁控溅射靶溅射区域进行涂层。将该类样品编号为5号。

实施例6

采用本发明中的表面涂层设备对0号样品进行涂层，涂层设备中的溅射装置按图8中的实施方式排布，即为包括1个离子源的离子源溅射区域，包括2个多弧靶的多弧靶溅射区域，以及包括2个磁控溅射靶的磁控溅射靶溅射区域，其中多弧靶的靶材为金属Tb，磁控溅射靶20的靶材为金属Tb，磁控溅射靶21的靶材为金属Ni。在设备工作时，装有0号样品的承载装置只顺序通过工作中的离子源溅射区域、磁控溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域进行涂层。然后对涂层的0号样品进行真空晶界扩散热处理。将该类样品编号为6号。

实施例7

采用本发明中的表面涂层设备对0号样品进行涂层，涂层设备中的溅射装置按图6中的实施方式排布，即为包括1个离子源的离子源溅射区域，包括2个多弧靶的多弧靶溅射区域，包括2个磁控溅射靶的磁控溅射靶溅射区域,以及包括1个射频溅射靶的射频溅射靶溅射区域，其中多弧靶的靶材为金属Tb，磁控溅射靶20的靶材为金属Tb，磁控溅射靶21的靶材为金属Ni，射频溅射靶的靶材为金属Cr，射频溅射靶溅射区域通入的气体为氩气和氮气。在设备工作时，装有0号样品的承载装置顺序通过工作中的离子源溅射区域、磁控溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域以及射频溅射靶溅射区域进行涂层。然后对涂层的0号样品进行真空晶界扩散热处理。将该类样品编号为7号。

将0号至7号样品进行磁性能、PCT耐蚀性实验以及盐雾试验的测试，其中PCT耐蚀性实验的实验条件为：2个标准大气压，120℃，100%湿度，失重小于5mg/cm²；盐雾试验的实验条件为：5%NaCl 溶液，25℃，表面无变化。测试结果列入表1中。

表1. 0号至7号钕铁硼永磁器件样品的磁性能和耐腐蚀性能的测试结果对比

对比例2

首先将0号样品配料成分中8%的NdPr合金用Ce来替代，即按NdPr合金为22.3%，Ce为8%的稀土成分配料来制备烧结钕铈铁硼永磁器件，且器件中不含有Dy或Tb等重稀土成分。将该钕铈铁硼永磁器件进行电镀Ni-Cu-Ni的表面处理。将该类样品编号为0-Ce号。

实施例8

采用本发明中的表面涂层设备对0-Ce号样品进行涂层，涂层设备中的溅射装置按图8中的实施方式排布，即为包括1个离子源的离子源溅射区域，包括2个多弧靶的多弧靶溅射区域，以及包括2个磁控溅射靶的磁控溅射靶溅射区域，其中多弧靶的靶材为金属Tb，磁控溅射靶20的靶材为金属Nd，磁控溅射靶21的靶材为金属Ni。在设备工作时，装有0-Ce号样品的承载装置顺序通过工作中的离子源溅射区域、磁控溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域进行涂层。然后对涂层的0-Ce号样品进行真空晶界扩散热处理。将该类样品编号为8号。将0-Ce和8号样品进行磁性能、PCT耐蚀性实验以及盐雾试验的测试，测试结果列入表2中。

表2. 0-Ce和8号钕铈铁硼永磁器件样品的磁性能和耐腐蚀性能的测试结果对比

Claims (15)

1.一种钕铁硼永磁器件的表面涂层设备，主要包括进料阀门、进料室、进料隔离阀门、真空镀膜室、出料隔离阀门、出料室、出料阀门、溅射装置、承载装置、进料真空机组、镀膜真空机组和出料真空机组；进料室、真空镀膜室、出料室内都设置有传送辊；进料阀门、进料室、进料隔离阀门、真空镀膜室、出料隔离阀门、出料室、出料阀门顺序相连；工作时，需要涂层的钕铁硼永磁器件放置在承载装置上，承载装置在传送辊上移动并顺序通过进料阀门、进料室、进料隔离阀门、真空镀膜室、出料隔离阀门、出料室、出料阀门；置于承载装置上的钕铁硼永磁器件在真空镀膜室内进行涂层；在真空镀膜室内设置有溅射装置，所述的溅射装置至少包括选自离子源、多弧靶、磁控溅射靶和射频溅射靶中的2种以上；多弧靶、磁控溅射靶和射频溅射靶上包含靶材，靶材表面到在真空镀膜室内进行涂层的钕铁硼永磁器件表面的空间垂直距离在30-200mm范围内；靶材的一部分从靶材表面溅射出来沉积到经过真空镀膜室内的承载装置上的钕铁硼永磁器件表面形成涂层；所述的溅射装置为3台以上；所述的靶材中至少为选自Tb、Dy、Nd、Pr、Y、Nb、Al、Ti、Zr、Ni、Cr中的一种以上。

2.根据权利要求1所述的一种钕铁硼永磁器件的表面涂层设备，其特征在于：进料室内设置有加热器，加热温度在20-150℃范围内；进料室的传送辊的数量在3至29范围内；传送辊的直径在45mm至180mm范围内。

3.根据权利要求1所述的一种钕铁硼永磁器件的表面涂层设备，其特征在于：溅射装置包含离子源和多弧靶，所述的多弧靶为2台以上。

4.根据权利要求1所述的一种钕铁硼永磁器件的表面涂层设备，其特征在于：所述的溅射装置包含离子源和磁控溅射靶，所述的磁控溅射靶为2台以上。

5.根据权利要求1所述的一种钕铁硼永磁器件的表面涂层设备，其特征在于：所述的溅射装置包含多弧靶和磁控溅射靶，所述的多弧靶设置有为3台以上；所述的磁控溅射靶为2台以上。

6.根据权利要求1所述的一种钕铁硼永磁器件的表面涂层设备，其特征在于：所述的溅射装置包含离子源、多弧靶和磁控溅射靶；所述的多弧靶为2台以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti、Tb、Nd元素中的一种以上。

7.根据权利要求1所述的一种钕铁硼永磁器件的表面涂层设备，其特征在于：所述的溅射装置包含多弧靶、磁控溅射靶和射频溅射靶；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过射频溅射靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；所述的多弧靶为2台以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti、Tb、Nd元素中的一种以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Pr、Dy、Tb、Y元素中的一种以上。

8.根据权利要求1所述的一种钕铁硼永磁器件的表面涂层设备，其特征在于：所述的溅射装置包含离子源、多弧靶、磁控溅射靶和射频溅射靶。

9.根据权利要求1所述的一种钕铁硼永磁器件的表面涂层设备，其特征在于：所述的离子源的电压在300-2000V。

10.根据权利要求1所述的一种钕铁硼永磁器件的表面涂层设备，其特征在于：在所述的进料室上还设置有气动放气阀门；在所述的真空镀膜室上还设置有充气阀门，充入的气体包含氩气；在所述的出料室上也设置有气动放气阀门。

11.一种钕铁硼永磁器件的涂层方法，包含以下步骤：（1）打开进料阀门，将装有钕铁硼永磁器件的承载装置送入进料室后关闭进料阀门，打开进料真空机组的真空阀门对进料室抽真空；（2）当真空度高于5☓10^-1Pa时，打开进料隔离阀门将装有钕铁硼永磁器件的承载装置送入真空镀膜室；（3）装有钕铁硼永磁器件的承载装置接近镀膜区域时，承载装置匀速前进；（4）装有钕铁硼永磁器件的承载装置移出进料室后，关闭进料隔离阀门和进料真空机组的真空阀门后，打开进料阀门，下一个装有钕铁硼永磁器件的承载装置送入进料室；（5）进入真空镀膜室的镀膜区域的装有钕铁硼永磁器件的承载装置通过装有溅射装置的靶区，对钕铁硼永磁器件的表面进行涂层；（6）装有钕铁硼永磁器件的承载装置通过镀膜室后快速进入到出料室，当装有钕铁硼永磁器件的承载装置全部进入到出料室后关闭出料隔离阀门，之后启动出料室的放气阀门，出料室的气体压力与大气平衡后，打开出料阀将装有钕铁硼永磁器件的承载装置移出出料室。

12.根据权利要求11所述的一种钕铁硼永磁器件的涂层方法，其特征在于：步骤（5）中的靶区包括离子源溅射区域、多弧靶溅射区域；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过离子源溅射区域、多弧靶溅射区域。

13.根据权利要求11所述的一种钕铁硼永磁器件的涂层方法，其特征在于：步骤（5）中的靶区包括离子源溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过离子源溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti、Tb、Nd、Pr元素中的一种以上。

14.根据权利要求11所述的一种钕铁硼永磁器件的涂层方法，其特征在于：步骤（5）中的靶区包括多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过磁控溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti、Tb、Nd、Pr元素中的一种以上。

15.根据权利要求11所述的一种钕铁硼永磁器件的涂层方法，其特征在于：步骤（5）中的靶区包括射频溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；工作时，装有钕铁硼永磁器件的承载装置顺序通过射频溅射靶溅射区域、多弧靶溅射区域、磁控溅射靶溅射区域；所述的多弧靶为3台以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Al、Ni、Cr、Ti、Tb、Nd元素中的一种以上；至少有1台磁控溅射靶的靶材含有Dy、Tb、Pr、Y元素中的一种以上。

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