烧结NdFeB磁体表面环氧复合涂层的制备及耐腐蚀性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ye77hao
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烧结Nd Fe B磁体因其优异的综合磁性能及高的性价比占据了永磁材料市场的核心地位并在各个工业领域得到广泛应用。但磁体本身的多相结构又致其耐蚀性较差,从而影响了磁体服役稳定性及安全性,因此实际使用中需进行表面防护涂层处理。环氧涂层(EP)具有价格低、耐蚀性能佳等特点,但由于其固化过程中溶剂的挥发会导致微孔等缺陷,严重限制了其在烧结Nd Fe B磁体用防护涂层中的应用。碳纳米管(CNTs)具有高的热及机械稳定性,在氧化或腐蚀介质中可稳定存在。因此,作为环氧涂层改性填料,碳纳米管具有巨大的应用潜力。然而,由于高表面能及化学惰性,导致其在环氧涂层中分散性及相容性较差,影响了其应用。故而本文基于此出发寻找合适的方法对碳纳米管进行改性从而提升复合样品耐腐蚀性能,主要研究工作及结果如下:(1)以单宁酸(TA)利用非共价方式修饰CNTs制备不同复合比例的TCNTs复合物,并通过X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱、Zeta电位、沉降试验等手段探究了TA的修饰对CNTs水分散性及结构的影响;以TCNTs为填料在烧结Nd Fe B磁体表面电泳EP/TCNTs复合涂层,并通过电化学阻抗谱、Tafel极化曲线、静态全浸腐蚀实验、PCT高压加速老化实验等测试研究了TCNTs的分散性对所制备复合环氧涂层耐蚀性能的影响。结果表明:TA在未破坏CNTs原始结构的情况下有效提升了CNTs的水分散性及分散稳定性。复合样品|Z|0.01Hz较原始EP样品可提升3~4个数量级,最优可由1.34×10~4Ω·cm~2提升至1.88×10~8Ω·cm~2;Jcorr降低3~5个数量级,最优可由4.436×10-6 A·cm-2降低至5.281×10-11A·cm-2,耐蚀性得到显著提升。这可归因于TCNTs复合物在环氧涂层中拥有良好的分散性,故而可有效填充涂层微孔等缺陷并延长腐蚀介质入侵通道,进而改善了样品耐腐蚀性能。(2)以3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)及羧基化CNTs为原料制备PCNTs复合物,并通过X射线衍射、拉曼光谱、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱、透射电子显微镜等手段对其结构及形貌进行了表征;以PCNTs为填料在烧结Nd Fe B磁体表面电泳EP/PCNTs复合涂层,并通过电化学阻抗谱、Tafel极化曲线、静态全浸腐蚀实验、PCT高压加速老化实验等测试研究了PCNTs的分散性及相容性对所制备复合环氧涂层耐蚀性能的影响。结果表明,复合样品|Z|0.01Hz较原始EP样品可提升2~3个数量级,最优由1.34×10~4Ω·cm~2提升至4.41×10~7Ω·cm~2;Jcorr降低3~4个数量级,最优由4.436×10-6 A·cm-2降低至9.648×10-10 A·cm-2,耐蚀性得到有效提升。由于PCNTs复合物在涂层中拥有良好的分散性及相容性,提升了涂层结构的完整性和致密性,故而使得腐蚀介质在涂层中的扩散阻力增强,有效提升了样品耐腐蚀性能。(3)通过共混TCNTs及Ce(NO3)3·6H2O制备TCNTs-Ce混合填料在烧结Nd Fe B磁体表面喷涂EP/TCNTs0.1Cex复合涂层,并通过电化学阻抗谱、Tafel极化曲线、静态全浸腐蚀实验、PCT高压加速老化实验等测试研究了铈盐的添加对所制备复合环氧涂层耐蚀性能的影响。结果表明TCNTs及TCNTs-Ce的添加均可有效提升样品耐蚀性:相较于原始EP样品|Z|0.01Hz及Jcorr分别为2.48×10~5Ω·cm~2、1.788×10-7 A·cm-2,EP/TCNTs0.1样品改善至4.01×10~9Ω·cm~2和8.930×10-12 A·cm-2,EP/TCNTs0.1Ce1.0样品改善至2.96×10~9Ω·cm~2和1.301×10-11 A·cm-2。EP/TCNTs样品耐腐蚀性能的提升主要源于TCNTs的均匀分散有效增强了涂层对于腐蚀介质的阻隔能力。而对于样品EP/TCNTs0.1Cex来说,其在较低厚度下(约73μm)耐蚀性仅略低于EP/TCNTs样品(约105μm)并展现了一定的自修复能力,其自修复能力应主要来源于铈的不溶性氢氧化物或氧化物的生成。
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