合金靶材及其制备方法、用途以及钕铁硼磁体的处理方法与流程

本发明涉及一种合金靶材及其制备方法、用途，还涉及一种钕铁硼磁体的处理方法。

背景技术：

1、工业规模的钕铁硼磁体防护层的制备方法主要包括电镀和化学镀。在制备防护涂层的过程中会出现镀液残留的问题，这会造成磁体的磁性能降低，影响产品成品率。此外，镀液排放会造成极大的环境污染。真空镀膜技术在镀膜过程中无原料外溢，无污染物排放，防护膜层附着力大，在钕铁硼磁体表面防护领域受到广泛关注。目前，钕铁硼磁体表面防护层真空镀膜主要以铝涂层产品为主，铝涂层能够提高耐烟雾腐蚀性能，但涂层的硬度较低。在铝涂层中添加mn元素可以形成al-mn非晶涂层，但是需要涂层中具有较高含量的mn才能够得到非晶结构。例如，cn106835033a公开了一种高锰含量铝锰合金靶材由50～75wt％的铝和25～50wt％的锰组成。该靶材中含有25～50wt％的锰，这样会使合金的脆性增大，使al-mn涂层溅射源靶材脆性开裂、脱落，无法正常使用。

2、cn109252142a公开了一种铝钪合金靶坯，二次析出相的体积百分数为5～25％、均匀尺寸为20～45μm、外形为多边形和近球形。二次析出相中，团聚体体积百分数＜30％，近球形体积百分数大于60％。cn111455223b公开了一种铝钪合金靶材的制备方法，按金属钪的质量百分比含量为5～40％，金属铝的质量百分比含量为60～95％配料，金属钪熔化后将金属铝多次对掺到金属钪中，反复熔炼，得到预期的铝钪合金。cn116083862a公开了一种铝钪合金溅射靶材，包括铝和钪。铝钪合金溅射靶材中钪原子百分含量≥0.01％且小于3.5％，其余为铝。上述靶材用于信号处理和控制电路、传感器、执行器、液晶面板、发光二级管等电子元件镀膜。

3、cn110468312a公开了一种光伏反光膜用耐腐蚀铝合金靶材，包括铝、过渡金属元素m和稀土元素n，其中铝的含量≥75wt％，过渡金属元素m的含量为1～15wt％，稀土元素n的含量为1～10wt％。该合金靶材无法得到非晶结构。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种合金靶材，该合金靶材在磁控溅射镀膜过程中不易破碎。进一步地，该合金靶材具有较高的纯度和较低的元素偏差。更进一步地，该合金靶材形成的镀膜具有较高的硬度、耐腐蚀性，该镀膜与钕铁硼磁体具有较高的结合力。

2、本发明的另一个目的在于提供上述合金靶材的制备方法。该方法能够提高合金靶材的纯度，降低元素偏差。

3、本发明的再一个目的在于提供一种合金靶材的用途。

4、本发明的又一个目的在于提供一种钕铁硼磁体的处理方法，该处理方法能够提高钕铁硼基体与镀膜之间的结合力，所形成的镀膜具有较高的硬度，且能够提高钕铁硼磁体的耐腐蚀性。

5、上述目的通过如下技术方案来实现。

6、一方面，本发明提供了一种合金靶材，由50～76wt％al、5～20wt％mn和4～35wt％稀土元素组成。

7、根据本发明的合金靶材，优选地，所述合金靶材中，al、mn和稀土元素的总含量≥99.5wt％，al含量偏差≤5％，mn含量偏差≤5％，稀土元素含量偏差≤5％。

8、另一方面，本发明提供了上述合金靶材的制备方法，包括如下步骤：

9、(a)将原料在惰性气体保护下且压力为0.02～0.08mpa的条件下熔炼，然后精炼，得到合金液；

10、(b)将合金液浇铸，然后车铣处理，得到合金靶材。

11、根据本发明的制备方法，优选地，熔炼功率为20～30kw，熔炼时间为10～20min；精炼功率为10～20kw，精炼时间为1～5min；浇铸功率为5～12kw。

12、再一方面，本发明提供了上述合金靶材在钕铁硼磁体真空镀膜中的用途。

13、又一方面，本发明提供了一种钕铁硼磁体的处理方法，包括如下步骤：

14、(1)以铝靶作为溅射源，采用磁控溅射镀膜的方式在钕铁硼基体上形成过渡层，得到第一中间体；

15、(2)以铝靶和上述合金靶材作为溅射源，采用磁控溅射镀膜的方式在第一中间体上形成梯度层，得到第二中间体；

16、(3)以上述合金靶材作为溅射源，采用磁控溅射镀膜的方式在第二中间体上形成非晶层。

17、根据本发明的处理方法，优选地，步骤(1)中，铝靶功率密度为10～15w/cm2，工件偏压为100～200v，镀膜时间为3～8min；

18、步骤(2)中，铝靶功率密度为10～15w/cm2，工件偏压为100～200v，合金靶材功率密度为15～25w/cm2，镀膜时间为2～7min；

19、步骤(3)中，工件偏压为60～120v，合金靶材功率密度为15～25w/cm2，镀膜时间为20～60min。

20、根据本发明的处理方法，优选地，步骤(1)～(3)在压力为0.3～1.0pa和氩气存在下进行。

21、根据本发明的处理方法，优选地，在形成非晶层后，使具有非晶层的钕铁硼基体随炉冷却至25～35℃，得到镀膜后钕铁硼磁体。

22、根据本发明的处理方法，优选地，钕铁硼基体、铝靶和合金靶材在磁控溅射镀膜之前进行清洁。

23、本发明的合金靶材在磁控溅射镀膜过程中不易破碎。该合金靶材能够在钕铁硼磁体表面形成具有较高硬度的镀膜，且该镀膜与钕铁硼磁体具有较高的结合力，并能够提高钕铁硼磁体的耐腐蚀性。采用本发明的处理方法能够进一步地提高上述性能。

技术特征：

1.一种合金靶材，其特征在于，所述合金靶材由50～76wt％al、5～20wt％mn和4～35wt％稀土元素组成。

2.根据权利要求1所述的合金靶材，其特征在于，所述合金靶材中，al、mn和稀土元素的总含量≥99.5wt％，al含量偏差≤5％，mn含量偏差≤5％，稀土元素含量偏差≤5％。

3.根据权利要求1所述的合金靶材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，熔炼功率为20～30kw，熔炼时间为10～20min；精炼功率为10～20kw，精炼时间为1～5min；浇铸功率为5～12kw。

5.根据权利要求1或2所述的合金靶材在钕铁硼磁体真空镀膜中的用途。

6.一种钕铁硼磁体的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于：

8.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)～(3)在压力为0.3～1.0pa和氩气存在下进行。

9.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，在形成非晶层后，使具有非晶层的钕铁硼基体随炉冷却至25～35℃，得到镀膜后钕铁硼磁体。

10.根据权利要求6～9任一项所述的处理方法，其特征在于，钕铁硼基体、铝靶和合金靶材在磁控溅射镀膜之前进行清洁。

技术总结
本发明公开了一种合金靶材及其制备方法、用途以及钕铁硼磁体的处理方法。该合金靶材由50～80wt％Al、5～20wt％Mn和4～35wt％稀土元素组成。本发明的合金靶材在磁控溅射镀膜过程中不易破碎。

技术研发人员：赵娜娜,鲁飞,李慧,张帅,尹高天,李飞,刘树峰,温永清,孙晓华
受保护的技术使用者：包头稀土研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15