NdFeB磁体化学镀镍基合金的防腐性能及动力学研究

摘要

第三代稀土永磁合金钕铁硼材料由于具有优异的磁性能、良好的机械加工特性和相对低廉的价格，在许多领域得到广泛的应用。但NdFeB合金的化学稳定性差，在使用环境中容易发生氧化，而且在湿热条件下会发生严重的电化学腐蚀，大大影响了其应用范围。本文在综述了近年来NdFeB永磁材料腐蚀机理和防护处理主要研究进展的基础上，采用化学镀的方法，在NdFeB磁体表面镀覆镍基合金，以提高磁体的耐腐蚀性能。 采用正交试验法对NdFeB磁体表面化学镀镍磷合金的工艺进行了优化，测量了镀层和基体在3.5wt％NaCl溶液、10vol％盐酸和20wt％NaOH溶液中的腐蚀速度，以及在3.5wt％NaCl溶液中的极化曲线和交流阻抗谱，对比分析了在酸性和碱性条件下所得Ni-P镀层的结构和表面形貌。结果表明，采用EIS谱图及等效电路模型可对镀层和磁体在介质中的电化学参数进行拟合分析，化学镀Ni-P合金能够显著改善NdFeB磁体的耐腐蚀性能，且酸性条件下所获得的镀层为非晶态结构，表面胞状组织呈密集连续分布，耐腐蚀性能更佳。 对化学镀沉积反应活化能的实验测试表明，由于酸性镀液中采用pK值较低的乳酸作为络合剂，反应体系的活化能较低，镀速较高。对酸性条件下化学镀Ni-P合金的沉积动力学进行了初步探讨，并提出了Ni-P合金沉积动力学的经验速率方程式。 研究了NdFeB磁体表面化学镀Ni-Co-P三元合金及其耐腐蚀性能。优化了镀液配方以及施镀工艺，分析了镀液pH值和金属离子配比([Co2+]/[Ni2++Co2+])对沉积速度和镀层成分的影响，测量了NdFeB基体和不同镀层在3.5wt％NaCl溶液中的极化曲线。结果表明，随镀液pH值增加，沉积速度提高，镀层中Co含量升高，Ni含量和P含量逐渐降低；随镀液中Co2+比例增加，沉积速度下降，镀层中Co含量升高，Ni和P含量降低。化学镀Ni-Co-P合金后的NdFeB磁体在3.5wt％NaCl溶液中的腐蚀速度降低了约两个数量级；当镀液金属离子配比[Co2+]/[Ni2++Co2+]=0.3时，镀层耐腐蚀性能最好，且优于相同施镀条件下所得到的Ni-P镀层。 对超声波预镀以改善NdFeB磁体表面镀层结合力的研究表明，超声波预镀处理获得的预镀层均匀、致密，与基体结合紧密，能明显提高镀层的结合力。对超声波预镀处理改善结合力机理的探讨表明，超声波工艺的引入主要起到了三个方面的作用：活化作用、空化作用和搅拌作用。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章实验方法

第三章NdFeB磁体化学镀Ni-P工艺及其耐腐蚀性能研究

第四章化学镀Ni-P热力学及动力学参数测试

第五章NdFeB磁体化学镀Ni-Co-P三元合金及其耐腐蚀性能研究

第六章超声波预镀改善NdFeB磁体表面镀层结合力研究

第七章结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致 谢