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烧结Nd-Fe-B的腐蚀与防护研究

2020-12-07阅读(443)

烧结Nd-Fe-B的腐蚀与防护研究

论文摘要

第三代稀土永磁合金Nd-Fe-B凭借其优异的磁特性和相对低廉的价格,被广泛的应用于电机、仪器仪表和磁共振成像等领域。但Nd-Fe-B合金的化学稳定性差,在日常使用条件下容易发生氧化,严重时会发生电化学腐蚀,这都妨碍了它应用范围的扩大。本文在综述了近年来烧结型Nd-Fe-B磁体腐蚀机理和防护处理研究的基础上,研究了烧结型Nd-Fe-B磁体在常见酸碱介质中的腐蚀行为,并在烧结型Nd-Fe-B磁体表面涂覆磷化膜层和电镀Cu/Ni复合层,以提高磁体的耐腐蚀性能。通过扫描电镜、电化学方法、腐蚀失重法、能谱分析仪、X射线衍射、中性盐雾试验等分析仪器和手段,系统的研究了烧结Nd-Fe-B磁体在酸碱介质中的腐蚀特征和机制,磷化膜的形成过程与机理以及电镀体系、电镀方式、电镀层结构对于烧结Nd-Fe-B磁体耐腐蚀性能的影响。主要研究结果如下:未充磁烧结Nd-Fe-B磁体在盐酸及硫酸介质中的腐蚀速率最大,在磷酸及草酸介质中呈钝化态,在各种酸中腐蚀后的微米尺度表面都更粗糙了,其中硝酸的表面清洗效果较好,腐蚀速度适中,最适合做烧结Nd-Fe-B磁体前处理除锈剂。剩磁没有改变烧结Nd-Fe-B磁体在各种介质中的电化学反应机制,在活性介质硫酸和氯化钠中剩磁场提高了烧结Nd-Fe-B磁体的腐蚀速率,这是因为剩磁促进具有自催化作用的闭塞腐蚀电池的形成;在磷酸和氢氧化钠介质中因形成钝化膜,剩磁场降低了烧结Nd-Fe-B磁体的腐蚀速率。剩磁场会改变双电层结构,导致磁致过电位的产生,从而影响了烧结Nd-Fe-B磁体的腐蚀电化学。中温磷化处理烧结Nd-Fe-B永磁体表面,结果表明:由于磷化膜对烧结Nd-Fe-B永磁体的包覆和对基体上的孔隙的填平,使磷化后样品的抗腐蚀性能得到了明显提高。晶间相磷化膜中Nd磷化物的含量明显多于主晶相中的含量;晶间相磷化膜的厚度比主晶相厚。脉冲预镀HR铜层最优工艺为占空比15%,脉冲频率5000HZ,该工艺下可得到耐腐蚀性能好、高（111）晶面择优取向的铜镀层。在脉冲Cu/暗Ni/直流Cu/暗Ni/亮Ni镀层结构时,层层相互遮盖孔隙性能最好,层层牺牲阳极作用下烧结Nd-Fe-B磁体的耐腐蚀性能最佳:腐蚀电位比基体正移了将近1200mV左右,耐中性盐雾腐蚀时间达到386小时。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 前言
  • 1.2 金属材料腐蚀以及防护的研究方法
  • 1.2.1 用于形貌观察的技术
  • 1.2.2 用于确定物相组成的方法
  • 1.2.3 用于研究金属材料及其防护层腐蚀机理和过程的方法
  • 1.3 Nd-Fe-B的腐蚀
  • 1.3.1 Nd-Fe-B的腐蚀机理
  • 1.3.2 影响Nd-Fe-B腐蚀的因素
  • 1.4 提高烧结Nd-Fe-B耐腐蚀性能方法的发展概况与运用
  • 1.4.1 合金化法
  • 1.4.2 涂镀层防护法
  • 1.5 本研究的目的、意义及主要内容
  • 1.5.1 研究目的、意义
  • 1.5.2 研究的主要内容
  • 第二章 实验部分
  • 2.1 实验药品及设备
  • 2.2 表面处理溶液及测试液体配方
  • 2.2.1 磷化液的配方
  • 2.2.2 点滴法测试液体配方
  • 2.2.3 电镀铜溶液配方
  • 2.2.4 电镀镍溶液配方
  • 2.3 样品的制备工艺
  • 2.3.1 前处理工艺
  • 2.3.2 磷化工艺
  • 2.3.3 电镀工艺
  • 2.4 性能测试
  • 2.4.1 涂镀层的表面形貌测试
  • 2.4.2 涂镀层的物质组成测试
  • 2.4.3 涂镀层的耐腐蚀性测试
  • 2.4.4 涂镀层的结合力测试
  • 第三章 烧结Nd-e-B的腐蚀
  • 3.1 腐蚀后的表面形貌
  • 3.1.1 未充磁烧结Nd-Fe-B腐蚀后表面形貌
  • 3.1.2 剩磁对烧结Nd-Fe-B腐蚀微观形貌的影响
  • 3.2 腐蚀速率
  • 3.2.1 未充磁烧结Nd-Fe-B的腐蚀速率
  • 3.2.2 剩磁对烧结Nd-Fe-B腐蚀速率的影响
  • 3.3 烧结Nd-Fe-B电化学腐蚀行为
  • 3.3.1 未充磁烧结Nd-Fe-B的动电位极化曲线
  • 3.3.2 不同剩磁的烧结Nd-Fe-B动电位极化曲线
  • 3.3.3 剩磁对烧结Nd-Fe-B腐蚀电化学的影响原因
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 烧结Nd-Fe-B的表面磷化膜
  • 4.1 磷化膜的形貌
  • 4.2 磷化膜的耐腐蚀性能
  • 4.2.1 腐蚀失重测试
  • 4.2.2 阻抗测试
  • 4.2.3 动电位极化曲线测试
  • 4.3 磷化反应的机理
  • 4.3.1 磷化膜的成膜过程
  • 4.3.2 磷化膜的成分和反应机理
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 烧结Nd-Fe-B的电镀
  • 5.1 除油工艺
  • 5.2 酸洗活化工艺
  • 5.3 磷化工艺
  • 5.4 不同的电镀铜体系
  • 5.5 电镀方式的选择
  • 5.6 脉冲电镀HR铜工艺
  • 5.6.1 占空比r工艺参数的影响
  • 5.6.2 脉冲频率f工艺参数的影响
  • 5.6.3 脉冲工艺参数的确定
  • 5.7 烧结Nd-Fe-B电镀层的结构与抗腐蚀性的关系
  • 5.7.1 镀层厚度对耐腐蚀性能的影响
  • 5.7.2 镀层组合对耐腐蚀性能的影响
  • 5.8 本章小节
  • 第六章 结论
  • 6.1 结论
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 研究生期间发表的论文

    • 相关论文文献

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