双酚A型环氧树脂阴极电泳漆保护NdFeB永磁体的研究

摘要

NdFeB永磁体是第三代永磁材料，具有优异的磁性能，广泛用于环保、医疗、炼油、采矿、电子信息系统及国防等多个领域，在国民经济中扮演着重要角色，目前仍处在难以替代的位置。但是，NdFeB中的富Nd相在空气中，特别是在潮湿的空气中极易被氧化，造成磁体粉化，引起磁性能下降，从而影响器件的正常工作，缩短NdFeB永磁体的使用寿命，并限制其使用范围。因此，解决NdFeB永磁体的耐腐蚀问题是其应用的关键问题。为了提高NdFeB永磁体抗腐性能，促进其进一步发展，在广泛的文献调查和前人的工作基础上，本文对采用双酚A型环氧树脂基阴极电泳漆保护NdFeB永磁体进行了较为深入的研究。 （1）研究了阴极电泳漆涂装前NdFeB永磁体表面磷化工艺，探讨了在NdFeB永磁体表面磷化成膜机理。确定了在NdFeB永磁体表面形成性能优良的磷化膜的磷化工艺，为后续阴极电泳漆涂装奠定了较为理想的基础；提出了锌系磷化液在NdFeB基体上磷化成膜的机理。分别采用钛系表面调整剂（自制）加常温锌系磷化液（自制）和常用的有机酸表面调整剂加常温锌系磷化液（自制）的两种不同的磷化工艺，对烧结NdFeB进行磷化处理。采用SEM观测了NdFeB永磁体表面磷化膜的微观形貌、CuSO4点滴法（GB6807-86）测定了磷化膜的抗腐蚀性，并采用XRD进行了磷化膜的组成测试、EDS进行了磷化膜的元素组成分析、ICP-AES进行了磷化前后磷化液中Nd元素的定性分析。结果表明，采用钛系表调剂的磷化工艺可以在烧结NdFeB永磁体表面获得均匀密实的磷化膜，并具有较强的抗腐蚀性，CuSO4检测液在其表面变色的时间达到了146s，在潮湿空气中放置60天后，其表面仍然平整、未出现锈迹和其它变化；在烧结NdFeB永磁体表面进行磷化处理形成的磷化膜的组成与在钢铁基体上形成磷化膜的相组成相同，仍然是Zn3(PO4)2?4H2O及Zn2Fe(PO4)2?4H2O，膜层中不含Nd；磷化过程中，Nd虽然参加了反应，但是仅形成沉渣进入磷化液中。 （2）研究了双酚A型环氧树脂阴极电泳漆的合成，并对漆膜的基本性能进行了检测；降低了环氧树脂阴极电泳漆的固化温度，为涂装阴极电泳漆保护粘结型NdFeB永磁体提供了必要的条件。以胺化值为指标，探讨了影响双酚A型环氧树脂胺化的因素；采用DSC对异氰酸基交联剂解封闭反应过程进行了热分析；参照JB/T10242－2001检测了阴极电泳漆在不同温度下的固化程度；采用SEM观测了漆膜的表面形貌；分别参照GB/T 6739-1996、 GB1763－79(89)、GB/T 9286－1998检测了阴极电泳漆的硬度、耐盐水性、附着力等性能。结果表明，0.5mass﹪酚类催化剂的催化作用下，二乙醇胺的含量为35mass﹪、醚A的含量为30mass﹪、120℃、反应4h为较佳的双酚A型环氧树脂胺化工艺；催化剂A及催化剂B能够将封闭异氰酸基交联剂的解封温度从170℃左右分别降低到126℃左右和143℃左右；采用催化剂B能够降低环氧树脂阴极电泳漆的固化温度（降至155℃），同时还能获得性能优良的漆膜。 （3）运用电化学方法研究了环氧树脂阴极电泳漆涂层抗腐行为。采用电化学分析系统测试试样在不同腐蚀介质中的极化曲线，探讨了试样在不同PH值的NaCl溶液中的腐蚀行为和浸泡盐水时间对阴极电泳漆漆膜抗腐蚀性的影响。结果表明，不同PH值的NaCl溶液对涂装阴极电泳漆的试样抗腐蚀性的影响为:酸性＞碱性＞中性；在中性NaCl溶液中，随着试样浸泡盐水时间的延长，漆膜的抗腐蚀性降低；浸泡盐水5天后，漆膜还具有一定的抗腐蚀性；浸泡盐水8天后，漆膜的抗腐蚀性基本丧失；三种阴极电泳漆相比，含催化剂B的阴极电泳漆作为NdFeB永磁体保护漆的综合性能较好。