高耐蚀性粘结钕铁硼磁体制备及性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:plutuscty
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近年来,粘结NdFeB磁体因其轻、薄、精、高效、节能等优点,广泛应用于汽车,存储媒体,智能家电等各类微小型马达和传感器上。特别是新能源汽车的发展,对开发高磁性、高耐蚀NdFeB磁体提出了更多的要求。本文采用模压成型法,制备了一种高精度粘结NdFeB磁环,并采用高压喷涂工艺在磁环表面制备了ZnAl涂层以及ZnAl/环氧树脂(ZnAl-EP)复合涂层,有效提高了产品的耐腐蚀性能,从而为工业发展高耐蚀性粘结钕铁硼磁体提供了有益探索。通过组分设计、磁粉前处理、混炼与造粒、模压成型与固化等工艺制备一种高精度粘结NdFeB磁环。并对粘结NdFeB磁环表面精度、表面形貌进行表征,测试了其磁性能和力学性能。结果表明:通过理论模型计算结合实验验证得出,粘结剂的最佳含量为3 wt%;采用最佳工艺制得的磁环的尺寸:外径为22.2±0.05 mm,内径为19.7±0.06 mm,高度为12.3±0.03 mm,平行度为0.03 mm,圆度≤0.03 mm,同心度≤0.03 mm,全尺寸CPK≥1.33;磁环的磁性能为:剩磁Br为6.72 k Gs,内禀矫顽力Hcj为11.38 k Oe,最大磁能积(BH)max为9.49 MGOe(75.57KJ/m~3),磁通量为4.72 m Wb;磁环的密度最大为5.9 g/cm~3,压溃强度最大为68.3 N。通过高压空气喷涂的方式,在粘结NdFeB磁环表面制备了ZnAl涂层,对ZnAl涂层的表面与截面形貌、元素组成进行了表征。通过电化学实验、中性盐雾试验研究了ZnAl涂层的耐腐蚀性能及耐腐蚀机理,并测试了涂覆ZnAl涂层前后磁环的磁通量变化。结果表明:ZnAl涂层呈铝白色,涂层厚度大约为16.7μm,Zn薄片和Al薄片以金属单质的形式存在于涂层中,并且呈鱼鳞片状均匀致密的涂敷在了NdFeB粘结磁环表面,涂层截面为片状堆叠结构。涂覆ZnAl涂层后,粘结NdFeB磁环暴露在3.5 wt%的Na Cl溶液中的自腐蚀电流密度降低了1个数量级,耐中性盐雾试验时间达到264 h左右,耐腐蚀性能得到大幅提高。涂覆ZnAl涂层后,ZnAl/NdFeB磁环的磁通量只降低了0.15%-0.55%,说明ZnAl涂层及其制备过程对NdFeB磁环的磁性能几乎没有影响。通过在NdFeB磁环表面制备ZnAl/环氧树脂复合涂层,以实现对NdFeB磁环长期有效腐蚀防护的目的。对复合涂层的表面、截面形貌进行了表征,测试了其耐腐蚀性能,并对其腐蚀机理进行了研究。结果表明:环氧树脂涂层渗透到ZnAl涂层孔洞中,起到良好的密封作用;涂层与涂层之间、涂层与基体之间没有明显的分界线,证明具有较强的结合力;ZnAl/环氧树脂涂层的表面粗糙度降低,有利于降低涂层的活性;涂覆ZnAl/环氧树脂复合涂层体系后,粘结NdFeB磁环在3.5 wt%的Na Cl溶液中的自腐蚀电流密度降低了4个量级,中性盐雾试验达到1800 h。ZnAl/环氧树脂复合涂层能够发挥阻碍腐蚀介质的移动和电化学保护的双重叠加效应,其中包括环氧树脂颗粒的共渗,Zn-Al的钝化以及腐蚀产物的密封和阻隔多种因素协同作用,使其耐腐蚀性能远比传统的单一涂层的耐腐蚀性能优异。
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