燒結(jié)型釹鐵硼表面耐蝕性涂層的低成本制備工藝研究.pdf

1、第三代稀土釹鐵硼(NdFeB)永磁體,自1983年被日本助友金屬公司首次發(fā)明以來(lái),憑借其較高的矯頑力、飽和磁化強(qiáng)度和磁能積性質(zhì),以及豐富的資源儲(chǔ)備和較高的性?xún)r(jià)比等優(yōu)點(diǎn),在短短的幾十年內(nèi)就在汽車(chē)、航空、微波通訊、儀器儀表、音像技術(shù)、磁分離技術(shù)、計(jì)算機(jī)和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域得到迅猛廣泛的應(yīng)用。但研究表明,燒結(jié)型NdFeB永磁材料具有多相組織結(jié)構(gòu),其中的富Nd相,其標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位為-2.431v,是化學(xué)活性最高的金屬元素之一,極易發(fā)生腐蝕,同時(shí),

2、由于各相間的電位差異,在腐蝕介質(zhì)或潮濕環(huán)境中很容易形成腐蝕原電池,加速磁體腐蝕速度,導(dǎo)致其各方面的性能降低,大大限制了其應(yīng)用范圍。于是,提高NdFeB永磁材料的耐蝕性成為一個(gè)勢(shì)在必行的重大問(wèn)題,因此對(duì)NdFeB永磁材料的表面防護(hù)技術(shù)研究具有十分重要的意義。
　　 本文綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)燒結(jié)NdFeB永磁材料耐蝕性能改善的成效及表面涂層的制備技術(shù),在此基礎(chǔ)上,首次將循環(huán)伏安法(CV)引入到燒結(jié)NdFeB永磁材料表面涂層制備當(dāng)中,

3、利用CV在磁體表面成功制備了Ni-Co合金鍍層;同時(shí),為了降低成本,使操作工藝簡(jiǎn)單化,采用電沉積和溶膠凝膠技術(shù)相結(jié)合的方法,成功制備了兩種耐腐蝕性能良好的協(xié)同涂層。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)循環(huán)伏安法(CV)在合金鍍層制備過(guò)程中,具有其它涂層制備方法所欠缺的優(yōu)勢(shì),為了填補(bǔ)CV在燒結(jié)NdFeB永磁體表面涂層制備中的空缺,本文中利用該方法首次成功制備了Ni-Co合金鍍層,并與本實(shí)驗(yàn)室先前用直流電沉積技術(shù)制各的Ni-Co合金鍍層

4、作對(duì)比。結(jié)果表明,CV使得合金鍍層的品粒尺寸得到細(xì)化,表面形貌則會(huì)更加均勻致密;電化學(xué)測(cè)試表明在中性的3.5wt.%NaCl溶液中Ni-Co合金鍍層具有良好的耐腐蝕性能;同時(shí),長(zhǎng)期的浸泡數(shù)據(jù)也說(shuō)明了采用CV制備的Ni-Co合金鍍層在對(duì)燒結(jié)NdFeB永磁體的長(zhǎng)期腐蝕保護(hù)過(guò)程中,耐腐蝕性能更為突出。
　　 (2)以環(huán)保、制備工藝成熟且相對(duì)簡(jiǎn)單及降低成本為出發(fā)點(diǎn),結(jié)合電沉積和溶膠凝膠技術(shù),在燒結(jié)NdFeB永磁材料表面制備了陰極性Ni鍍

5、層為底層、Si-sol層為項(xiàng)層的協(xié)同涂層(CC)。電化學(xué)測(cè)試(電化學(xué)阻抗和動(dòng)電位極化測(cè)試)結(jié)果表明,CC對(duì)燒結(jié)型NdFeB永磁材料具有可觀的腐蝕保護(hù)性能。為了更深入的研究CC對(duì)永磁體的實(shí)際保護(hù)性能,利用電化學(xué)阻抗譜技術(shù),對(duì)該協(xié)同涂層在模擬工業(yè)環(huán)境0.5M Na2SO4腐蝕介質(zhì)中長(zhǎng)期耐腐蝕性能的變化進(jìn)行了跟蹤測(cè)試。從長(zhǎng)期浸泡測(cè)試結(jié)果可以看出,CC在浸泡時(shí)間1 h到624 h之間時(shí),Bode圖中相位角隨頻率的變化曲線顯示出三個(gè)部分重疊的時(shí)間

6、常數(shù),期間CC的阻抗模值[Z]非常高并穩(wěn)居不下,說(shuō)明此階段膜層可以對(duì)基體提供優(yōu)異的腐蝕保護(hù)。隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng),當(dāng)達(dá)到792 h時(shí),從Bode圖中可以觀察到兩個(gè)明顯的時(shí)間常數(shù),且CC的阻抗模值[Z]出現(xiàn)較為明顯的下降,但仍然與基體的[Z]高出近3個(gè)數(shù)量級(jí),說(shuō)明雖然浸泡時(shí)間長(zhǎng)達(dá)792 h,CC仍然能夠?yàn)榛w提供良好的腐蝕保護(hù)。
　　 (3)在保證涂層腐蝕防護(hù)可靠性的基礎(chǔ)上,以環(huán)保、制備工藝簡(jiǎn)單及進(jìn)一步降低成本為前提,通過(guò)電沉積和溶

7、膠凝膠技術(shù)相結(jié)合的方法,在燒結(jié)型NdFeB永磁體表面制備了陽(yáng)極性鍍鋅層為底層,Si-sol層為頂層的協(xié)同涂層(SZC)。作為對(duì)比,對(duì)單一的Zn鍍層(UZC)也做了相應(yīng)研究。利用開(kāi)路電位、動(dòng)電位極化和電化學(xué)阻抗譜技術(shù)研究SZC在中性的3.5wt%NaCl腐蝕介質(zhì)中的腐蝕行為,同時(shí),進(jìn)行了長(zhǎng)期浸泡測(cè)試,以進(jìn)一步了解SZC在服役過(guò)程中耐腐蝕性能的變化。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,由于溶膠層對(duì)腐蝕介質(zhì)的阻擋作用,使得腐蝕介質(zhì)的傳輸受到阻礙,SZC表現(xiàn)出