钕铁硼表面化学转化膜的研究

论文摘要

第三代永磁材料钕铁硼,具有优异的磁性能和较高的磁能积,广泛的应用于微波技术,小型马达,磁盘驱动器,汽车音响,核磁共振技术等方面。由于磁体的构成是由铁和在稀土矿藏中丰度列第三位的钕组成,价格低廉,具有较高的性价比。但作为稀土元素的钕,标准氧化还原电位为-2.431V,是极度不稳定的非放射性元素之一,烧结NdFeB永磁体是多相粉末冶金材料,磁体表面和内部存在大量、细微的毛细孔,因此钕铁硼永磁体的耐蚀性很差,在材料应用方面受到了很大的限制。本实验采用磷化、钝化方法对钕铁硼表面进行处理以增强其耐蚀性,以铁系磷化和钝化方法为基础,对钕铁硼材料进行磷化、钝化处理。点滴实验、浸泡实验、失重率实验等方法检测磷化膜、钝化膜的耐腐蚀性,滤纸法检测膜层的孔隙率,采用扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析对膜的形貌及元素分布进行研究。研究了磷酸二氢钠、磷酸、钼酸钠、硝酸锌、十二烷基硫酸钠、pH、温度、时间等对磷化膜质量的影响,确定了磷化液各成分的含量,采用正交实验设计方法优化出磷化液的组成及最佳实验条件：磷酸二氢钠50g/L、85%磷酸3mol/L、钼酸钠0.02g/L、pH=3、温度30℃、硝酸锌0.03g/L、十二烷基硫酸钠0.02g/L、时间为5min。制备出膜层均匀、致密、耐蚀性好的磷化膜,磷化膜中含有Mo、Zn、P、O等元素。对磷化后钕铁硼表面进行钝化处理,研究六价铬、三价铬及无铬钝化膜的耐蚀性,综合考虑环保及钝化膜性能确定钝化液的成分,正交实验优化出钝化液的组成及操作条件：钼酸钠20g/L,乙醇胺3.5g/L,pH=5,温度70℃,时间40s。经钝化处理后,膜层的表面的更加致密均匀,其耐蚀性比磷化膜的点滴时间增加一倍左右,孔隙率也明显下降。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 钕铁硼磁性材料的性能特点和应用现状
• 1.2 钕铁硼永磁体表面处理方法
• 1.2.1 磷化和钝化处理
• 1.2.2 化学镀镍-磷合金镀层
• 1.2.3 阴极电泳防护涂层
• 1.3 金属表面磷化与钝化研究进展及趋势
• 1.3.1 磷化研究进展及趋势
• 1.3.2 钝化研究进展及趋势
• 1.4 磷化与钝化的工艺特点及流程
• 1.5 课题研究的背景及内容
• 1.5.1 选题依据及意义
• 1.5.2 课题研究内容
• 第二章 实验原理
• 2.1 前言
• 2.2 磷化原理
• 2.3 钝化原理
• 2.3.1 成相膜理论
• 2.3.2 吸附理论
• 2.3.3 两种理论的比较
• 2.4 超声波原理
• 第三章 实验药品及实验方法
• 3.1 药品和设备
• 3.1.1 实验药品
• 3.1.2 实验设备
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 试样前处理
• 3.2.2 磷化
• 3.2.3 钝化
• 3.3 性能测试
• 3.3.1 酸度测量
• 3.3.2 硫酸铜点滴实验
• 3.3.3 盐水浸泡实验
• 3.3.4 失重法
• 3.3.5 孔隙率试验
• 3.3.6 外观检测
• 3.3.7 挂片试验
• 3.3.8 显微形貌测定及能谱分析
• 第四章 实验结果与讨论
• 4.1 磷化实验
• 4.1.1 磷化方法的初选
• 4.1.2 磷化的单因素实验
• 4.1.3 磷化正交实验
• 4.2 钝化实验
• 4.2.1 钝化方法的选择
• 4.2.2 钝化正交实验过程及测试结果
• 4.2.3 结果与分析
• 4.3 经处理后钕铁硼试样的表面形貌
• 4.3.1 磷化膜
• 4.3.2 超声波中磷化和未超声波磷化电镜分析比较
• 4.3.3 钝化膜
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢