重稀土元素——镝和铽——是让NdFeB磁体在电动汽车驱动电机等高温环境中保持性能的秘密成分。但有一个问题:它们价格昂贵。溅射是一种巧妙的方法,能大幅减少其用量,仅将元素施加在真正起作用的位置。
传统方式:全部混合
传统上,镝被直接熔入合金中,因此它遍布磁体各处——在晶粒内部几乎不起作用,而在晶界处则发挥全部功效。高温等级磁体的镝含量可超过重量的10%,而每一克都需要付费。
溅射方式:仅表面“调味”
溅射工艺如同超精细喷涂。在真空腔室内,气体被转化为等离子体,其离子撞击镝或铽靶盘,使原子飞溅到磁体表面形成极薄的薄膜。随后,镀膜磁体在真空炉中加热:薄膜熔化并沿晶界——晶体间的狭窄通道——向内渗透,为每个晶粒包覆一层坚韧耐热的外壳。
为何重要
- 同等耐热性,镝用量大幅减少。溅射磁体通常仅添加不到0.5%重量的重稀土,而非几个百分点。
- 耐热性提升,磁力几乎不变。在已发表的试验中,矫顽力——磁体抵抗退磁的能力——提升了约65–70%,而磁力强度仅下降不到百分之一。
- 成本更低。重稀土是成本中最昂贵的部分;用量降至十分之一,价格标签随之改变。
一个限制
元素只能渗透到一定深度,因此溅射适用于薄型磁体——通常为10毫米或更薄。对于更厚的部件,制造商仍需回归传统的合金化工艺。