电泳沉积制备高矫顽力Nd-Fe-B磁体工艺与性能研究

来源 :北京有色金属研究总院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Y5926535897
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目前关于电泳沉积晶界扩散制备高矫顽力Nd-Fe-B烧结磁体的研究主要集中于重稀土元素对磁性能的增强作用,但对于电泳沉积中颗粒粒度、沉积参数与沉积速率、涂层结合性能以及后续晶界扩散效果的关联性研究较少。实际上,电泳沉积规律的探究可以指导确定合适的沉积参数以实现扩散源粉末的定量沉积,对于重稀土资源的高效利用具有重大意义。本文结合Biesheuvel沉积公式系统研究了沉积时间、电压及悬浮液浓度对沉积速率、涂层形貌及结合性能的影响规律,探究了MgCl2的添加对电泳沉积过程和晶界扩散的影响,获得了一种沉积稳定,结合性能好且能通过晶界扩散使得烧结磁体矫顽力稳定提升的电泳沉积涂层。试验对比了两种粒度的TbF3粉末的沉积特性,亚微米TbF3粉末在浓度为12g/L、电压为60 V条件下最快沉积速率为3.28 mg/(cm2 min),而纳米TbF3粉末在同样条件下沉积效率可达6.41 mg/(cm2 min)。两种粒度的TbF3粉末的沉积规律与Biesheuvel沉积公式较为符合,即:沉积量与沉积电压、悬浮液浓度以及沉积时间成正比关系。亚微米TbF3粉末由于粒度较大易沉降且可沉积颗粒占比少,随着沉积时间延长,沉积速率下降明显。纳米TbF3粉末中的杂质离子(NH4+、NO3-)使得纳米粉末涂层结合力差、极易脱落,通过热处理即可去除杂质离子。去除杂质离子后的纳米粉末结合力有所改善,但由于荷电离子的减少沉积速率下降明显。为了提高悬浮液中的离子浓度,试验创新性地在纳米TbF3粉末中添加5 wt.%MgCl2,结果证明这种方法可以显著提高沉积速率和涂层附着力。添加MgCl2后,TbF3涂层的沉积速率由1.10mg/(cm2 min)提高到2.95mg/(cm2 min),振动失重率由12.87%降低到4.21%。SEM结果表明,添加MgCl2后,涂层表面呈现出规则的沟槽形貌,微裂纹分布均匀,提高了涂层的结合性能。经875℃×10 h+500℃×1 h热处理后,0.3 wt.%TbF3沉积试样矫顽力由18.5 kOe增加到22.4 kOe,增加21.1%。BSE-SEM观察到的核壳结构以及通过EDS确定的晶界处Tb含量上升是矫顽力提升的关键原因。
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