用于燒結(jié)釹鐵硼(NdFeB)表面防護(hù)的新型涂層的制備及其性能研究.pdf

1、近年來我國(guó)制造的燒結(jié)釹鐵硼磁體在磁性能方面已經(jīng)可以與日本產(chǎn)品相媲美，但在磁體耐侯性上一直還存在較大差距。且汽車等尖端技術(shù)領(lǐng)域?qū)Υ朋w表面防護(hù)技術(shù)提出了更高的要求。傳統(tǒng)用于磁體表面防護(hù)的技術(shù)已不能滿足高端制造領(lǐng)域在磁體耐蝕性能、力學(xué)性能及環(huán)保要求等方面的應(yīng)用。本文分別采用陰極電泳、真空蒸鍍等環(huán)境友好型涂鍍方式在磁體表面制備新型防護(hù)涂層，系統(tǒng)研究了涂層制備工藝、結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，為發(fā)展高性能燒結(jié)NdFeB磁體及其表面防護(hù)技術(shù)提供參考。主要

2、研究結(jié)果如下:
　　(1)納米稀土氧化物CeO2顆粒摻雜改性傳統(tǒng)燒結(jié)NdFeB磁體表面陰極電泳環(huán)氧樹脂有機(jī)涂層的制備及其性能研究。采用陰極電泳工藝在燒結(jié)NdFeB磁體表面制備CeO2/環(huán)氧樹脂復(fù)合涂層，優(yōu)化了電泳液中納米CeO2摻雜量對(duì)鍍層的外觀，力學(xué)及耐蝕性能的影響。采用電化學(xué)交流阻抗法研究了復(fù)合涂層在3.5wt.％NaCl溶液中的腐蝕機(jī)理，結(jié)果表明:納米CeO2均勻彌散的嵌入環(huán)氧樹脂涂層中，降低了涂層的孔隙率，減少了涂層中的各

3、種缺陷，提高了涂層的致密度。且由于納米CeO2顆粒的摻雜能明顯提高涂層的屏蔽性能，延長(zhǎng)腐蝕溶液向涂層內(nèi)部滲入的腐蝕通道，阻礙環(huán)氧樹脂涂層內(nèi)分子鏈的移動(dòng)，復(fù)合涂層相比傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂有機(jī)涂層的耐磨及耐腐蝕性能均有大幅提高。
　　(2)燒結(jié)NdFeB磁體表面新型Teflon涂層的制備及其性能研究。采用制備方法簡(jiǎn)單的噴涂工藝在燒結(jié)NdFeB磁體表面制備新型Teflon涂層，通過顯微硬度測(cè)試及電化學(xué)方法研究了涂層的力學(xué)及耐腐蝕性能。測(cè)試結(jié)果表

4、明所制備的新型Teflon涂層比磁體表面?zhèn)鹘y(tǒng)環(huán)氧樹脂涂層的平均顯微硬度值提高了96.56％。同時(shí)由于Teflon涂層本身的摩擦系數(shù)極低，其耐磨性能較傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂涂層得到大幅提高。但是由于涂層在固化過程中，Teflon粉末的熔流性差，熔融粘度大造成涂層表面有較多微孔缺陷進(jìn)而導(dǎo)致腐蝕溶液可以通過這些缺陷快速滲透到涂層及基體界面，從而造成Teflon涂層的快速腐蝕防護(hù)失效。因此，Teflon涂層的耐腐蝕性能與傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂涂層及CeO2/環(huán)氧樹

5、脂涂層相比，略有降低。
　　(3)釹鐵硼表面低損傷鍍膜前處理工藝研究。系統(tǒng)研究了拋光、酸洗(50s)、吹砂、吹砂+酸洗(5s)四種前處理工藝對(duì)磁體表面電鍍Zn鍍層及真空熱蒸發(fā)Al薄膜性能的影響。結(jié)果表明:燒結(jié)釹鐵硼磁體表面經(jīng)過吹砂+酸洗(5s)除銹前處理工藝后，基體表面粗糙度較高，有利于增加后期鍍膜與基體之間的真實(shí)接觸面積，同時(shí)增加了鍍膜與基體之間的鉤鏈效應(yīng)及鉚接效應(yīng)，使得吹砂+酸洗(5s)前處理工藝處理后的鍍膜樣品鍍層與基體之間

6、的結(jié)合力最高。同時(shí)，由于酸洗5s后，NdFeB基體表面晶界交隅處的Nd-rich相優(yōu)先被腐蝕，基體表面的電化學(xué)活性明顯降低，當(dāng)腐蝕溶液滲入到鍍Zn（或鍍Al）層與基體界面時(shí)，鍍Zn（或鍍Al）層能為基體提供更持久的犧牲陽極保護(hù)作用。拋光前處理后真空蒸鍍Al薄膜的致密度比其他三種工藝前處理后鍍Al薄膜的致密度高，后者晶粒之間的間隙較大，易成為腐蝕溶液滲入的快速通道，因此，其耐蝕性能較拋光前處理試樣差，但是拋光工藝不適宜產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。而酸洗(

7、50s)及吹砂+酸洗(5s)處理后試樣的耐中性鹽霧能力基本相當(dāng)。后者對(duì)于基體的損傷較小，且鍍膜與基體的結(jié)合力最高，同時(shí)，該工藝相比酸洗(50s)工藝更加環(huán)境友好，是一種低損傷、易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的鍍膜前處理工藝。
　　(4)對(duì)燒結(jié)NdFeB基體表面真空熱蒸發(fā)Al薄膜過程中各工藝參數(shù)對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)及性能的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究，結(jié)果表明:真空室溫度過高會(huì)導(dǎo)致Al薄膜表面島狀結(jié)構(gòu)的增大，造成試驗(yàn)過程中所制備Al薄膜的尺寸難以控制，且會(huì)造成磁體表面

8、薄膜與夾具之間沉積的Al薄膜之間的粘連;隨著蒸發(fā)源溫度的增加，Al薄膜的沉積速率逐漸增加;但是隨著蒸鍍時(shí)間的延長(zhǎng)，Al薄膜的沉積效率逐漸降低，這是由于基體溫度上升導(dǎo)致Al蒸發(fā)原子在基片上冷凝沉積的物理驅(qū)動(dòng)力下降導(dǎo)致的。采用三價(jià)鉻鈍化后處理工藝進(jìn)一步提高真空蒸鍍Al薄膜的耐腐蝕性能，發(fā)現(xiàn)三價(jià)鉻離子鈍化后，Al薄膜晶粒之間原有的間隙被一層完整的鈍化膜所覆蓋，Al薄膜的耐中性鹽霧時(shí)間可達(dá)288h，且鈍化工藝對(duì)Al薄膜的結(jié)構(gòu)和組成基本沒有影響。

9、
　　(5)燒結(jié)釹鐵硼表面等離子體輔助真空熱蒸發(fā)鋁薄膜的制備及性能研究。采用等離子體輔助沉積的方式在燒結(jié)釹鐵硼基體上制備了一層致密平整的PA-PVD-Al（等離子體輔助物理氣相沉積Al）薄膜。優(yōu)化了等離子體輔助沉積過程中離子轟擊棒偏壓對(duì)鍍膜結(jié)構(gòu)及性能的影響，結(jié)果表明，采用等離子體輔助沉積制備的鋁薄膜的致密性及平整度得到顯著提高，PA-PVD-Al薄膜與PVD-Al薄膜相比，薄膜的厚度降低，Al薄膜的柱狀晶結(jié)構(gòu)被抑制，這是由于等離子

10、體的介入提高了蒸發(fā)粒子的動(dòng)能導(dǎo)致的。對(duì)PA-PVD-Al薄膜在不同腐蝕溶液中的腐蝕行為進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　(6)釹鐵硼磁體表面等離子體輔助真空熱蒸發(fā)技術(shù)的開發(fā)與研究。對(duì)燒結(jié)釹鐵硼磁體表面專用等離子體輔助真空熱蒸發(fā)鍍膜設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了磁體表面PA-PVD-Al薄膜的均勻致密涂覆，采用自制的退鍍液可以有效退除鍍膜試驗(yàn)過程中的不合格鍍膜產(chǎn)品。研發(fā)設(shè)備所制備磁體表面PA-PVD-Al薄膜的耐中性鹽霧試驗(yàn)?zāi)芰蛇_(dá)120h，耐PCT試驗(yàn)