含Ce低成本烧结钕铁硼的腐蚀行为研究

摘要

由于烧结钕铁硼具有超高的永磁性能，在信息技术、通讯电子、风力发电等领域得到了广泛的应用。但因其耐蚀性能差，使其应用范围受到了限制。随着烧结钕铁硼磁体的应用快速增长，稀土钕的需求越来越多，价格也日益上涨，因此开发低成本的烧结钕铁硼磁体并研究其耐蚀性能具有重要的研究价值。根据这一情况，本文成功制备出低成本含Ce磁体，并系统的研究了含Ce磁体及商业用磁体N33和N45磁体在不同腐蚀环境中的腐蚀行为，分析并比较了磁体在不同腐蚀环境中腐蚀机理及显微结构，研究了磁体在不同电化学介质中的腐蚀行为，分析并比较了磁体在不同电化学介质中的腐蚀机理。希望为高耐蚀低成本烧结钕铁硼永磁体的制备及其应用奠定了理论基础。获得的主要研究结果如下:
　　(1)通过高压加速实验(HAST)研究了不同成分的磁体在在130℃、100％RH的湿热环境中的腐蚀行为和腐蚀机理。研究发现，此条件下N33的失重率达到83.192％，N45的失重率达到0.3846％，含Ce磁体的失重率达到0.08813％。因而Ce磁体的耐蚀性能优于N45磁体和N33磁体。
　　(2)通过盐雾实验(NSS)研究了不同成分的磁体在中性盐雾中的腐蚀行为和腐蚀机理。研究发现烧结钕铁硼磁体在中性盐雾中的腐蚀反应以氧化剥落为主。当腐蚀时间达到168h时，含Ce磁体的失重率达到1.6357％，N45磁体的失重率达到2.2636％，N33磁体的失重率为2.9873％。因此，含Ce磁体的耐蚀性能优于N45磁体和N33磁体。通过显微组织分析研究了含Ce磁体具有良好耐蚀的原因，一是由于含Ce磁体的主相晶粒较小，发生氧化剥落反应时，剥落的磁体颗粒较小，因而磁体的失重率最小;二是Ce磁体的富稀土相均匀分布于磁体主相周围，不存在有富稀土相在主相角隅处的富集，使磁体的腐蚀通道变窄，降低了富稀土相的活性。进一步的研究表明，基体在腐蚀介质中的耐蚀性能对镍镀层破裂时间起着至关重要的作用，含Ce磁体由于具有低的失重率，因此电镀Ni/Cu/Ni后，表现出最好耐蚀性。
　　(3)通过测量烧结钕铁硼磁体在不同溶液(NaOH、NaCl、自来水)中的极化曲线及阻抗曲线，发现Ce磁体在NaOH、NaCl、自来水溶液中的腐蚀电位最正、腐蚀电流最小，阻抗最大，进一步解释了Ce磁体的耐蚀性能最好的根本原因;同时磁体在这三种溶液中的腐蚀行为，说明了当磁体处于NaOH溶液中时，其耐蚀性能最好;当磁体处于NaCl溶液中时，其耐蚀性能最差。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 稀土元素的结构特征及性能

1．1．1 稀土元素的电子层结构

1．1．2 稀土金属的晶体结构

1．1．3 稀土元素的化学性质

1．1．4 稀土元素的应用

1．2 稀土永磁材料概述

1．2．1 稀土永磁材料的发展

1．2．2 我国稀土永磁产业的发展及现状

1．3 烧结NdFeB永磁材料

1．3．1 烧结钕铁硼的制备

1．3．2 烧结钕铁硼制备工艺的研究进展

1．3．3 烧结钕铁硼的相组成

1．3．4 烧结钕铁硼的磁性能技术指标

1．4 烧结钕铁硼的腐蚀

1．4．1 烧结钕铁硼的腐蚀机理

1．4．2 影响烧结钕铁硼耐蚀性能的因素

1．4．3 提高烧结钕铁硼耐蚀性能的方法及其研究现状

1．5 本文研究意义及研究内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

第二章 实验方法

2．1 烧结钕铁硼的制备

2．2 测试样品的准备

2．3 性能检测及相关原理简介

2．3．1 磁性能检测

2．3．2 耐蚀性能检测

2．3．3 密度测量

2．3．4 氧含量的测量

2．4 显微组织观察

2．4．1 扫描电子显微镜及能谱分析

2．4．2 X射线衍射

2．5 成分测量技术

第三章 烧结钕铁硼磁体在湿热条件下的腐蚀行为比较及机理分析

3．1 引言

3．2 磁体的化学成分

3．3 磁体的磁性能及密度

3．4 磁体在HAST中腐蚀后的表面形貌

3．5 磁体腐蚀前后的显微结构

3．6 磁体的氧含量

3．7 磁体腐蚀前及腐蚀后的物相分析

3．8 小结

第四章 烧结钕铁硼磁体在中性盐雾中的腐蚀行为比较及机理分析

4．1 引言

4．2 磁体在中性盐雾中腐蚀后的腐蚀行为比较及相关机理

4．3 电镀N i／Cu／N i层磁体在盐雾中的腐蚀行为比较及机理

4．4 磁体在中性盐雾腐蚀前后的显微结构

4．5 磁体腐蚀前及腐蚀后的物相分析

4．6 小结

第五章 磁体在不同溶液中电化学腐蚀行为研究

5．1 引言

5．2 磁体在3．5％wtNaCl溶液中的腐蚀行为比较及机理分析

5．2．1 磁体在3．5％wt NaCl溶液中的极化曲线

5．2．1 磁体在3．5％wt NaCl溶液中的阻抗谱曲线曲线

5．3 磁体在自来水中的电化学腐蚀行为比较及机理研究

5．3．1 磁体在自来水中的极化曲线

5．3．2 磁体在自来水中的阻抗曲线

5．4 磁体在3．5％NaOH溶液中的电化学腐蚀行为比较及机理研究

5．4．1 磁体在3．5％NaOH溶液中的极化曲线

5．4．2 烧结钕铁硼在3．5％wtNaOH溶液中的阻抗谱曲线

5．5 含Ce磁体在不同溶液中的腐蚀行为比较

5．5．1 Ce磁体在不同溶液中的极化曲线比较

5．5．2 Ce磁体在不同溶液中的阻抗曲线比较

5．6 小结

第六章 结论

参考文献

致谢