烧结NdFeB磁体表面火焰喷涂铝涂层工艺及性能研究

来源 :内蒙古工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:fuming
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随着通讯、汽车、医疗器械等尖端技术的不断发展,对烧结钕铁硼(NdFeB)磁体的磁性能和耐蚀性能提出了更高要求。传统NdFeB磁体表面电镀防护技术由于镀液难处理,环保压力大,亟需要经济高效、绿色环保的表面防护新技术所取代。通过喷涂技术在NdFeB磁体表面制备耐腐蚀性能优异的铝涂层的研究工作越来越受到关注。本文采用火焰喷涂技术在NdFeB磁体表面制备铝防护涂层,对比研究了抛光、喷砂、酸洗和喷砂+酸洗四种NdFeB磁体表面喷涂前处理工艺,优化了预热温度和喷涂距离工艺条件;借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱仪(EDS)等分析铝涂层的相结构、形貌、元素分布等,通过盐雾试验和酸碱浸泡试验考察NdFeB磁体和铝防护涂层在不同环境中的腐蚀性能;借助电化学工作站测试NdFeB磁体和铝防护涂层在腐蚀环境中的极化曲线,初步探讨了铝涂层的防护作用机制。主要研究结果如下:对烧结NdFeB磁体喷涂前处理工艺的研究表明,抛光、喷砂、酸洗和喷砂+酸洗四种喷涂前处理工艺均影响烧结NdFeB磁体表面粗糙度,进而影响磁体与铝涂层的结合强度。NdFeB磁体分别经抛光、喷砂、酸洗和喷砂+酸洗工艺处理后,表面粗糙度值依次为12.84μm、20.36μm、24.01μm和28.34μm,NdFeB磁体与铝涂层的结合强度值依次为4.9MPa、6.83MPa、9.79MPa和11.2MPa。磁体表面粗糙度越大,磁体与铝涂层的结合强度越高。烧结NdFeB磁体经抛光工艺处理后,磁体表面光滑但存在明显凹坑;经喷砂工艺处理后,磁体表面凹凸不平,表层有破碎现象;经酸洗工艺处理后,磁体表面形貌规则齐整,局部有细小孔隙;经喷砂+酸洗工艺处理后,磁体表面平整度显著提高,未发现明显孔隙存在。对烧结NdFeB磁体喷涂铝涂层工艺的研究表明,在NdFeB磁体表面制得的铝涂层由面心立方晶体结构的单Al相构成,涂层表面存在少量孔隙。铝涂层的孔隙率随着预热温度的升高和喷涂距离的增大呈现出先降低后增大的变化趋势。根据铝涂层孔隙率优化出涂层制备的工艺条件为:预热温度100°C、喷涂距离150mm。此工艺条件下,NdFeB磁体表面获得的铝涂层厚度适中,表面平整,NdFeB磁体与铝涂层的结合强度最高,为12.8MPa,涂层硬度值为53.24HV,孔隙率最低,为1.1%。NdFeB磁体在5%Na Cl中性溶液中的腐蚀试验表明,24h后NdFeB磁体表面出现腐蚀锈斑,48h后磁体表面基本完全被腐蚀;而NdFeB磁体表面制备铝涂层后,经120h连续盐雾腐蚀,磁体表面未发现明显锈斑。NdFeB磁体及铝涂层在3%HNO3溶液中浸泡腐蚀30min后,表面有铝涂层的NdFeB磁体与无涂层的磁体腐蚀失重分别为0.09%和4%;在3%Na OH溶液浸泡腐蚀30min后,表面有铝涂层的NdFeB磁体与无涂层的NdFeB磁体腐蚀失重分别为0.037%和0.013%。NdFeB磁体腐蚀电压为-0.8208V,腐蚀电流密度为7.92×10-6 A·cm-2,而制备铝涂层后磁体的腐蚀电压为-0.7710V,腐蚀电流密度为6.71×10-6 A·cm-2,腐蚀电压向正向偏移0.0498V,腐蚀电流密度降低了1.21×10-6 A·cm-2。烧结NdFeB磁体喷涂铝涂层后,磁体剩磁和磁能积分别下降了0.3%和0.12%,矫顽力降低了0.28%,但磁体表面耐腐蚀性能显著提高。热喷涂技术在烧结NdFeB磁体表面制备铝涂层可作为磁体表面防护储备技术,具有工业应用前景。
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