NdFeB化学复合镀Ni-P-Al2O3的研究

论文摘要

第三代稀土合金NdFeB永磁材料由于具有优异的磁性能、良好的机械加工特性和相对低廉的价格,在许多领域得到广泛应用。但是NdFeB合金的化学稳定性差,在使用环境中容易发生氧化,而且在湿热条件下会发生严重的电化学腐蚀,大大影响了其应用范围。本文综述了NdFeB永磁材料腐蚀机理,通过研究基体防护处理,采用化学复合镀的方法,在NdFeB永磁体表面镀一层Ni-P-Al2O3合金,加强NdFeB永磁体硬度和耐磨性的同时提高其耐蚀性能。实验分为前处理、碱性镀、酸性镀、钝化四部分,着重对碱性镀和酸性镀两部分进行了深入研究,采用单因素和正交实验的方法优化工艺,利用电化学工作站测量极化曲线对Ni-P-Al2O3合金镀层进行抗蚀能力评价,用XRD和SEM确定镀层成份与微观形貌,另外还分析了镀层的硬度、耐磨性、结合力、孔隙率、沉积速率。通过分析表明,采用优化后的20 min碱性镀+30min酸性镀+10min钝化得到的Ni-P-Al2O3合金镀层防护体系,由于有Al2O3粒子的加入,具有很高的硬度和耐磨性,其显微硬度为Ni-P镀层的1.6倍,耐磨性为Ni-P镀层的4.3倍,在3.5%的NaCl溶液中>20h不生锈,孔隙率接近0,具有很好的抗蚀能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 钕铁硼的概述
• 1.1.1 钕铁硼永磁材料的应用领域和发展前景
• 1.1.2 腐蚀机理
• 1.1.3 提高钕铁硼材料耐蚀性能的方法
• 1.2 化学镀镍简介
• 1.2.1 化学镀镍的特点
• 1.2.2 化学镀镍的分类
• 2O₃合金层'>1.2.3 化学复合镀Ni-P-Al₂O₃合金层
• 1.3 NdFeB在化学镀中的一些特殊因素
• 第2章 实验原理
• 2.1 化学镀镍反应的热力学和动力学原理
• 2.1.1 热力学原理
• 2.1.2 动力学原理
• 2O₃和金沉积机理'>2.2 化学复合镀Ni-P-Al₂O₃和金沉积机理
• 2.3 化学镀镍溶液的成分及作用
• 2.3.1 主盐
• 2.3.2 还原剂
• 2.3.3 络合剂
• 2.3.4 稳定剂
• 2.3.5 缓冲剂
• 2.3.6 表面活性剂
• 2O₃粒子大小与加入量'>2.3.7 Al₂O₃粒子大小与加入量
• 2.4 化学镀镍溶液工艺条件的分析
• 2.4.1 温度
• 2.4.2 pH值
• 2.4.3 镀液装载量
• 2.4.4 搅拌速度的分析
• 2.5 本文的研究目的和研究内容
• 2.5.1 研究目的
• 2.5.2 研究内容
• 第3章 实验部分
• 3.1 实验试剂及仪器
• 3.1.1 实验试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 工艺流程图
• 3.3 前处理工艺
• 3.3.1 试样的打磨
• 3.3.2 化学除油
• 3.3.3 化学除锈
• 3.3.4 镀前活化
• 3.4 钕铁硼耐酸碱实验
• 3.5 化学镀镍溶液的配制
• 2O₃合金'>3.6 碱性化学镀Ni-P-Al₂O₃合金
• 3.6.1 碱性化学镀镍正交实验设计
• 3.6.2 碱性化学镀镍的络合剂的优选
• 2O₃合金'>3.7 酸性化学镀Ni-P-Al₂O₃合金
• 3.7.1 酸性化学镀正交实验设计
• 3.7.2 酸性化学镀复合络合剂的优选
• 2O₃镀层的铬酸钝化'>3.8 Ni-P-Al₂O₃镀层的铬酸钝化
• 3.9 改变碱性预镀层厚度考察结合力
• 2O₃合金镀层性能测试'>3.10 Ni-P-Al₂O₃合金镀层性能测试
• 3.10.1 结合力测试
• 3.10.2 孔隙率测试
• 3.10.3 耐蚀性的测试
• 3.10.4 沉积速度的测试
• 3.10.5 镀层硬度与耐磨性测试
• 3.10.6 镀层的成分分析和微观形貌
• 第4章 实验结果与讨论
• 4.1 钕铁硼耐酸碱性实验
• 4.2 化学除锈的工艺
• 4.2.1 化学除锈溶液的确定
• 4.2.2 除锈时间的确定
• 4.3 碱性化学镀配方优选
• 4.3.1 碱性化学镀正交实验
• 4.3.2 碱性化学镀复合络合剂的优选
• 4.4 酸性化学镀配方优选
• 4.4.1 酸性化学镀正交实验
• 4.4.2 酸性化学镀复合络合剂的优选
• 4.5 镀层性能分析
• 4.5.1 镀层元素的检测
• 4.5.2 镀层硬度与耐磨性分析
• 4.5.3 预镀层厚度与镀层性能的关系
• 2O₃化学镀层铬酸钝化性能探讨'>4.5.4 Ni-P-Al₂O₃化学镀层铬酸钝化性能探讨
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢