第三代稀土钕铁硼(NdFeB)永磁体,自1983年被日本助友金属公司首次发明以来,凭借其较高的矫顽力、饱和磁化强度和磁能积性质,以及丰富的资源储备和较高的性价比等优点,在短短的几十年内就在汽车、航空、微波通讯、仪器仪表、音像技术、磁分离技术、计算机和医疗卫生等领域得到迅猛广泛的应用。但研究表明,烧结型NdFeB永磁材料具有多相组织结构,其中的富Nd相,其标准氧化还原电位为-2.431V,是化学活性最高的金属元素之一,极易发生腐蚀,同时,由于各相间的电位差异,在腐蚀介质或潮湿环境中很容易形成腐蚀原电池,加速磁体腐蚀速度,导致其各方面的性能降低,大大限制了其应用范围。于是,提高NdFeB永磁材料的耐蚀性成为一个势在必行的重大问题,因此对NdFeB永磁材料的表面防护技术研究具有十分重要的意义。本文综述了近年来国内外对烧结NdFeB永磁材料耐蚀性能改善的成效及表面涂层的制备技术,在此基础上,首次将循环伏安法(CV)引入到烧结NdFeB永磁材料表面涂层制备当中,利用CV在磁体表面成功制备了Ni-Co合金镀层；同时,为了降低成本,使操作工艺简单化,采用电沉积和溶胶凝胶技术相结合的方法,成功制备了两种耐腐蚀性能良好的协同涂层。具体研究内容如下：(1)循环伏安法(CV)在合金镀层制备过程中,具有其它涂层制备方法所欠缺的优势,为了填补CV在烧结NdFeB永磁体表面涂层制备中的空缺,本文中利用该方法首次成功制备了Ni-Co合金镀层,并与本实验室先前用直流电沉积技术制备的Ni-Co合金镀层作对比。结果表明,CV使得合金镀层的晶粒尺寸得到细化,表面形貌则会更加均匀致密；电化学测试表明在中性的3.5wt.%NaCl溶液中Ni-Co合金镀层具有良好的耐腐蚀性能；同时,长期的浸泡数据也说明了采用CV制备的Ni-Co合金镀层在对烧结NdFeB永磁体的长期腐蚀保护过程中,耐腐蚀性能更为突出。(2)以环保、制备工艺成熟且相对简单及降低成本为出发点,结合电沉积和溶胶凝胶技术,在烧结NdFeB永磁材料表面制备了阴极性Ni镀层为底层、Si-sol层为顶层的协同涂层(CC)。电化学测试(电化学阻抗和动电位极化测试)结果表明,CC对烧结型NdFeB永磁材料具有可观的腐蚀保护性能。为了更深入的研究CC对永磁体的实际保护性能,利用电化学阻抗谱技术,对该协同涂层在模拟工业环境0.5M Na2SO4腐蚀介质中长期耐腐蚀性能的变化进行了跟踪测试。从长期浸泡测试结果可以看出,CC在浸泡时间1h到624h之间时,Bode图中相位角随频率的变化曲线显示出三个部分重叠的时间常数,期间CC的阻抗模值|Z|非常高并稳居不下,说明此阶段膜层可以对基体提供优异的腐蚀保护。随着浸泡时间的延长,当达到792h时,从Bode图中可以观察到两个明显的时间常数,且CC的阻抗模值|Z|出现较为明显的下降,但仍然与基体的|z|高出近3个数量级,说明虽然浸泡时间长达792h,CC仍然能够为基体提供良好的腐蚀保护。(3)在保证涂层腐蚀防护可靠性的基础上,以环保、制备工艺简单及进一步降低成本为前提,通过电沉积和溶胶凝胶技术相结合的方法,在烧结型NdFeB永磁体表面制备了阳极性镀锌层为底层,Si-sol层为顶层的协同涂层(SZC)。作为对比,对单一的Zn镀层(UZC)也做了相应研究。利用开路电位、动电位极化和电化学阻抗谱技术研究SZC在中性的3.5wt.%NaCl腐蚀介质中的腐蚀行为,同时,进行了长期浸泡测试,以进一步了解SZC在服役过程中耐腐蚀性能的变化。电化学测试结果表明,由于溶胶层对腐蚀介质的阻挡作用,使得腐蚀介质的传输受到阻碍,SZC表现出更加优异的耐腐蚀性能,能够为烧结NdFeB永磁体提供长期的腐蚀保护。
