NdFeB永磁体表面电沉积Ni-P合金工艺及相关理论研究

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NdFeB磁体是1983年在日本和美国发现的具有优质磁性能的新型永磁材料。自从它被发现以来,其开发和应用就成为磁性材料研究的热点。但它的较低抗蚀性能,限制了其应用范围。 为了提高NdFeB永磁体的耐蚀性,人们进行了许多的尝试,这其中包括:(1)提高磁体本身的耐蚀性,即添加各种合金元素;(2)采用有效的保护涂层。在保护镀层中,以Ni-P非晶态合金材料,具有比相应的晶态材料更优异的力学性能、磁学性能和耐蚀性能,可以作为NdFeB永磁体等基体材料的一种优质的防护镀层。非晶态材料可以用化学镀和电沉积两种方法,而电镀法制取非晶态材料方法简单、能耗少、成本低、易于控制。而文献报道大都是化学镀制备Ni-P合金,对电镀法报道较少,应用在防护NdFeB永磁体上的则更少。 基于NdFeB永磁体的较低抗蚀性能及其潜在应用前景,本论文采用直流电镀的方法在烧结NdFeB永磁体表面获得了一层非晶态Ni-P合金镀层。同时采用线性极化技术、电化学阻抗谱(EIS)、X射线(XRD)、扫描电镜(SEM)和电子能谱(EDX)等,研究了NdFeB永磁体表面电镀Ni-P合金镀层的主要工艺参数(包括电流密度、温度、镀液的pH值及亚磷酸的含量)对Ni-P合金镀层结构和性能的影响规律并获得了优化的电沉积工艺。表面镀覆有优化电沉积工艺条件下得到的非晶态Ni-P合金镀层的NdFeB永磁体耐中性盐雾实验达180h后没有发生任何点蚀。研究同时发现,较高的磷含量是Ni-P镀层拥有非晶态结构的前提,但是太高的磷含量会破坏非晶态结构。 采用循环伏安(CV)、线性极化、电化学阻抗(EIS)和恒电势阶跃(CA)等多种技术,探讨了NdFeB磁体表面Ni-P合金镀层的电沉积机理。结果表明,H3PO3促进了Ni的电沉积过程,并改变了Ni的电沉积机理。在较低的负偏压条件下,Ni和Ni-P合金镀层的电沉积过程遵循电化学控制下的3D连续“成核/生长”机制;在较高的负偏压条件下,Ni镀层的电沉积过程遵循扩散控制下的3D瞬时“成核/生长”机制,而Ni-P合金镀层的电沉积过程则遵循扩散控制下的3D连续“成核/生长”机制。 论文最后采用电化学阻抗谱技术研究裸露和表面镀覆有非晶态Ni-P合金镀
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