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离子镀铝应用于钕铁硼表面防腐

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离子镀是在真空蒸发镀的基础上,在设备中加入使惰性气体产生辉光放电从而产生等离子体的装置,在等离子体的气氛中,在电场中的等离子体使蒸发出来的原子离子化,等离子体化的蒸发材料与惰性气体离子对基底进行轰击和镀膜。离子镀把辉光放电、等离子体技术与真空蒸发镀膜技术结合在一起,具有沉积速度快、膜层附着力强、绕射性好、可镀材料广泛等优点,被广泛地应用于弹簧、钕铁硼磁体、飞机蒙皮等表面铝防护涂层的制备。
由王福贞等人提出离子镀铝的 V-P 组织模型,该研究表明,氩气压力和偏压是离子镀铝的重要影响因素。当基体偏压为 0V 时,铝镀层随氩气压力的降低晶体组织出现由粗大的锥状晶,细柱状晶、等轴晶。当氩气压力一定时,晶体随偏压的增加由锥状晶变为细柱状晶,进而变为等轴晶。当氩气压力大于 5×10-3 托时,铝镀层的锥状晶会随氩气压力的增加而变得更加粗大。但是在较高气压下,偏压使基板能量增加幅度很大,也比较容易消除锥状晶和柱状晶组织。故随着氩气压力增加,消除锥状晶及柱状晶所需基板偏压均降低。当氩气压力小于 5x10-2 托时,随着氩气压力的降低,已经有较大的趋势消除锥状晶、柱状晶,形成等轴晶,因此不需等离子体携带更多的能量就可实现锥状晶体的长成。所以随着氩气压力的降低,消除锥状晶和柱状晶所需的基体偏压也逐渐降低。由此可见离子镀 V-P 组织模型的形状是基板偏压和氩压综合作用的结果。

S. Mao 等人通过 IBAD 辅助沉积 Al 单层膜和 Al/Al2O3 多层膜, Al 单层膜的晶体很少是柱状的,Al/Al2O3 多层膜则没有柱状晶,这表明 Ar+的冲击打断了部分柱状晶, Al2O3 的加入完全打断了 Al 柱状晶的生长。进一步研究表明,通过增加 Ar+等离子体可以减少铝膜柱状晶的数量,而且 Al 膜可以完全被 Al2O3 覆盖。
在钕铁硼表面沉积铝和聚合物复合涂层,可发挥二种涂层的优点,显著提高抗腐蚀性能,聚合物可在金属涂层表面限制金属涂层的微裂纹和气泡等缺陷,而且即使聚合物涂层出现缺陷也不会产生电化学腐蚀。Yu 等人先在铝合金上使用离子蒸发镀(IVD)镀上铝膜,再在铝膜上使用阳极磁控增强等离子体镀上一层聚合物涂层,最后进行磷化处理或阴极电镀。结果表明,其形成了蒸发铝膜/等离子聚合物层/后处理层三种涂层的结构,IVD 铝膜层与基体的结合力很好,蒸发镀产生的孔洞结构得到了聚合物涂层的有效封堵,同时聚合物显著地增加了后处理层的抗脱性能,使其具有更好的耐蚀性,经过4 星期的 SO2 盐雾试验和12 个星期的普通盐雾试验,明显好于离子蒸发镀铝层。使用三甲基硅烷作为聚合物涂层时,考虑到对环境的影响没有使用磷化处理,XPS 检测发现聚合物涂层有明显的化学结构特征,聚合物/铝膜层是富硅层,渐变到表面是富碳层,经过经过 4 周的 SO2 盐雾试验和 12 周的普通盐雾试验,发现其耐腐蚀性能明显好于用于对照的使用IVD 镀铝/磷化处理的薄膜结构。
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由上面的分析可知,磁控溅射镀铝的结合力较好,加入偏压后可以使其出现晶体择优取向,蒸发镀铝的膜/基结合力较差,但是蒸发速度快,通过合理控制氩气压力和基板偏压,可以得到致密的等轴晶,在镀铝之后可以增加等离子聚合物涂层或/和后处理层,可有效地提高钕铁硼磁体的耐蚀性。同时,在钕铁硼上镀铝涂层,要使用各种方法打断柱状晶的生长,阻止腐蚀介质的输送和减少发生点蚀的触发点,减少局部腐蚀,从而获得优良的耐腐蚀性能。可有效地提高膜产生类似于多层膜的界面,打断柱状晶生长,获得可能的择优取向,减少腐蚀点的产生,并进行后处理,使其更好地防护钕铁硼磁体。了解更多钕铁硼知识,请微小编:daydayup-80


1楼2022-03-31 15:04回复