稀土永磁新型绿色环保A1基防腐涂层及其耐蚀机理

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烧结NdFeB稀土永磁体具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积,是重要的磁功能材料,已在众多领域有广泛应用。但该类磁体耐腐蚀性能差,严重限制了 NdFeB稀土永磁材料的应用范围。目前商业采用电镀防腐技术,但现有技术耐蚀性无法满足NdFeB磁体应用的要求,而且电镀产生的废液污染环境,不利人体健康。因此开发新型防腐技术成为该领域的重要研究方向。针对上述背景,本研究开发了一种新型Al基防腐涂层,该涂层采用涂覆、固化和烧结等工序获得,工艺过程中无污染排放,同时在高温下将原料中少量稳定剂铬酐充分转换成无害的Cr3+,因此属于环境友好的绿色防腐涂层。涂料中引入磷酸二氢镁作为粘接剂,该磷酸盐在500℃高温下可形成大分子网状结构,与Al粉相结合可获得致密的防腐涂层。本研究为提高稀土永磁的耐蚀性,开发新型绿色环保涂层提出一个的新方向。研究在实验基础上确定了新型涂料配方,成功制备出Al基防腐涂层,该涂层耐中性盐雾实验(NSS)达500 h和耐高温老化实验(PCT)达240 h,耐蚀性能远超出了现有的电镀涂层。论文研究了涂层制备工艺对涂层性能的影响。研究表明:不同粒度铝粉涂料和不同涂覆工艺制备的涂层性能和电化学性能,铝粉粒度≤10μm、二次喷涂工艺获得的涂层,具有更好的耐腐蚀性。比较了不同固化温度和不同烧结温度制备的涂层防腐性能和电化学分析,发现随着固化温度升高防腐性能先增加后下降,烧结温度对防腐性能的影响也具有同样的趋势。本实验中固化温度为320℃、烧结温度为500℃,烧结1 h制备得到的涂层具有最佳的耐腐蚀性能。通过结构和显微分析,对涂层腐蚀过程以及耐蚀机理进行了研究。由于NdFeB磁体基体存在大量疏松孔洞,因此涂层表面会出现针孔,该位置容易腐蚀,是涂层的主要缺陷。针对现有涂层的缺点,对涂层的制备工艺进行优化,即烧结后的涂层进行封孔处理,封闭涂层表面的针孔,从而获得更好的耐蚀性能。采用封孔处理,最终获得的Al基涂层,耐NSS和耐PCT分别达到了 600 h和300 h以上,远超过了传统电镀涂层的耐NSS(72 h)和耐PCT(24 h)时间,因此有望取代传统的NdFeB防腐电镀工艺。
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