钕铁硼稀土永磁材料在不同载冷剂中的腐蚀及缓蚀机理研究

摘要

钕铁硼稀土永磁体(NdFeB)在很多领域有着广泛的应用，但其易氧化、耐蚀性很差，这就极大地限制了它的应用，因此，研究钕铁硼的腐蚀与防护成为了当今迫切需要解决问题。磁制冷对环境无污染、无毒、无害、可靠性高、效率高、能耗小，因而成为未来颇具潜力的一种新的制冷方式。钕铁硼磁体在各种载冷剂体系中的腐蚀与缓蚀的成为研究热点，报道罕见。本文采用电化学技术、表面能谱技术和表面分析方法，研究了稀土永磁钕铁硼材料在自然环境中和各种载冷剂中的氧化特性和腐蚀规律；对钕铁硼电极采取表面预膜、表面钝化、浸泡吸附等方法进行了防护处理，测试和比较了缓蚀性能；探讨了在介质中添加聚天冬氨酸等缓蚀剂的缓蚀效率及缓蚀机理；对实验数据进行了信息分析和参数计算。主要实验及结论如下：　　1、线性极化法测试了NdFeB磁体在CaCl2、NH4Cl、NaCl和乙醇、乙二醇、丙二醇溶液中的极化电阻。结果表明：在三种无机体系中极化电阻值随溶液浓度的增加而降低，在有机溶液中极化电阻值随溶液浓度的增加而增大。　　2、根据计算得出的表观活化能可知，NdFeB在无机载冷剂中的Ea均小于有机载冷剂，在8%CaCl2+2%NaCl中最小，Ea=14.65KJ/mol,在10%乙醇中最大，Ea=48.86KJ/mol。　　3、通过Tafel极化曲线法测试了在乙醇和CaCl2溶液中，PASP对钕铁硼磁体的缓蚀作用。20℃时，利用PASP对磁体表面进行改性后在10%乙醇溶液的缓蚀率最大达到了98.4%，在20%CaCl2溶液中的最大缓蚀率为63.9%。　　4、对NdFeB磁体表面成膜后进行了循环伏安测试，结果表明在CaCl2溶液中改性前后CV图并没有出现明显区别，在乙醇溶液中改性后CV图电流的变化范围明显小于改性前。　　5、在实验温度范围内，应用交流阻抗谱技术测试聚天冬氨酸对钕铁硼的缓蚀作用，结果表明：将钕铁硼电极在PASP溶液中进行预膜，在20%CaCl2溶液中，最佳预膜时间为60min，缓蚀率可达到73.9%；在10%乙醇溶液中添加PASP浓度为0.5g/L时，缓蚀率为62.2%，对所得实验数据采用EQU软件拟合，等效电路为：R([R(RQ)]C)。　　6、利用SEM、EDS能谱分析、比表面积等测试方法对磁体的腐蚀产物进行表征。在自然环境中主要腐蚀产物为FeO和Nd2O3。　　7、在10%乙醇水溶液中，PASP在钕铁硼表面的吸附符合Langmuir吸附等温式：C/θ=0.01843+1.53605×C，吸附平衡常数K=5.4x104，吉布斯自由能为ΔGθ=-36.3KJ/mol，表明PASP在钕铁硼磁体表面的吸附过程是自发的，聚天冬氨酸为吸附型缓蚀剂。

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