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《NdFeB稀土永磁表面处理工艺比较.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、1、前言日本住友特殊金属公司的佐川真人于1983年率先报道了第三代稀土永磁——NdFeB永磁体的诞生。1984年,美、日等国就开始了NdFeB的商品生产,到2000年,全世界NdFeB稀土永磁的产量达到创记录的1.26万吨,估计60%以上被用于各类永磁电机中。未来十年,NdFeB稀土永磁,特别是粘结磁体仍将保持快速增长的势头。1950年,一辆汽车中最多只有两块永磁体,一块用于速度表,一块用于扬声器。时至今日,汽车中平均有41处采用永磁体,豪华轿车中更多达70处以上,价格越来越低的NdFeB永磁正逐步替代铁
2、氧体和铝镍钴永磁。八十年代中期,美国一家公司首先将NdFeB用于计算机磁盘驱动器的音圈电机(VCM),不到一年就因NdFeB表面氧化而被索赔,导致公司倒闭。1986年,住友报道了NdFeB保护涂层的实验结果:在湿热(温度60℃、湿度90%)条件下,未加保护涂层的NdFeB储存200h后即可见氧化现象,1000h后表面严重氧化,磁通密度下降4%,而镀铬的NdFeB经1000h湿热储存,表面仅有轻微氧化;美国IG公司也开始喷涂白色保护层,以防NdFeB表面氧化。据作者近日赴美考察了解,1998年以来,一种新的
3、磁材表面处理工艺VDP正在快速推广应用。经过十多年的努力,NdFeB稀土永磁的表面涂覆技术日臻完善,成果累累。本文简要介绍了NdFeB表面锈蚀的机理和主要的抗氧化涂覆方法,并对各种保护涂层的优缺点作了初步的比较研究。2、NdFeB表面锈蚀机理和涂层要求2.1表面锈蚀机理十多年来的研究已经证实,通常NdFeB是由薄层相的富Nd和富B相及基相Nd2Fe14B相所组成,为获得优良的磁性,这种复合的金相结构是必要的。然而,正是这种复相结构对磁体抗氧化带来不利。互相接触的不同相因其电动势的差异而形成“电池”,薄层相
4、为阳极,基相为阴极。Nd和Fe又极易氧化,体积极小的薄层相在相对很大的阳极电流作用下被加速腐蚀,这种腐蚀沿基相晶界进行。此外,氢极易渗入NdFeB晶界,使磁体产生“氢碎”而粉化。可以说,“电池”作用和“氢碎”作用是NdFeB稀土永磁锈蚀、粉化的主要原因。2.2NdFeB涂层的基本要求根据以上分析,对NdFeB保护涂层的基本要求应当是:——涂层应尽可能地薄,使磁体应用时不致产生太大的气隙;——涂层应具有足够长的使用寿命;——涂层的附着力要足够好,保证在磁路中不会脱落;——工艺过程中应尽可能避免氢气渗入,最好
5、能与氢气隔绝;——工艺应适用于各种复杂形状的磁体。3、涂层质量验证及加速试验条件由于涂层材料不同,涂层质量指标也有所不同。对金属镀层而言,电镀层的厚度、附着力、电阻率等是必须考虑的技术指标;对绝缘涂层而言,膜厚、表面电阻、耐压强度、介电常数、附着力、密度等技术参数都很重要。大多数企业要想完整地测量上述技术指标是有困难的,一方面是因为技术力量和技术手段不足,另一方面从经济上考虑也不合算,更要的一点是确无必要。实践是检验真理的唯一标准。人们更多的是选用加速试验来验证涂层质量和电镀的实际效果。目前国内外普遍采用
6、的加速试验主要内容有:(1)低温试验、(2)高温储存、(3)湿热储存、(4)湿热循环、(5)加速的湿热、(6)温度交变、(7)盐雾试验、(8)SO2侵蚀、(9)H2S侵蚀、(10)过饱和食盐溶液浸泡等。第(10)项是最简便易行、快速实用的方法,对中小型NdFeB稀土永磁生产企业特别有用,大多数磁体用户也能接受。为了与国际接轨,可以也应该采用IEC标准对NdFeB稀土永磁涂层质量进行考核、验证,如IEC标准就规定了盐雾试验等级;日本一些公司采用过饱和食盐溶液浸泡时间来考核、验证等等。4、几种涂覆技术的比较几
7、度风雨,几度春秋,形形色色的NdFeB稀土永磁表面涂层技术经十多年的发展,目前比较公认的有:树脂涂层、Al离子镀层、Ni镀层和分子气相沉积(VDP)等几种。4.1树脂涂层主要采用喷涂或电泳方法,将环氧树脂涂覆在磁体表面。在各种树脂中,环氧树脂的吸水性和渗透性最小,因而具有优异的防水性、抗化学侵蚀及粘结特性。环氧树脂喷涂或电泳前,必须认真清除NdFeB磁体的表面油污。当涂层厚度为20～30Lm的磁体,在湿热(温度80℃、湿度90%)条件下,涂覆前用溶剂清洗表面的能支持50h;用喷沙清洗表面的能支持100h;
8、用磷酸锌清洗表面的能支持300h以上而不发生任何锈斑。4.2Al离子镀层离子镀层是将金属离子沉积在磁体表面,涂覆金属在负压的Ar气氛中被加热成为离子化蒸汽,Al因沉积率高、抗蚀性好而被首选为沉积金属,镀层厚度一般为7～13Lm,但Al离子镀层表面粗糙且有缝隙,需用玻璃小球进行喷丸处理,再用亚铬酸盐使Al钝化,达到封闭表面缝隙和孔洞的目的。4.3Ni镀层在NdFeB磁体表面镀Ni、Zn、Sn、Cr等金属,需在化学成分上进行调整,
