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鄒小姐：13326633089 -
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總所周知，燒結(jié)型NdFeB永磁體具有優(yōu)良的磁性能被廣泛應(yīng)用，但其突出的缺陷就是磁體本身在日常環(huán)境中容易遭受氧化和腐蝕，導(dǎo)致磁性能下降，從而嚴(yán)重限制了其應(yīng)用范圍。NdFeB永磁體容易遭受腐蝕，①是因Nd是化學(xué)活性最高的金屬元素之；②是由于材料的多相結(jié)構(gòu)及各相間的電位差異。研究結(jié)果表明，NdFeB永磁體的腐蝕主要發(fā)生在以下三種環(huán)境：長時(shí)間高溫環(huán)境(>150℃)，暖濕環(huán)境和電化學(xué)環(huán)境。
燒結(jié)NdFeB永磁體的防護(hù)可從兩方面著手：①是從合金的成分設(shè)計(jì)和制造工藝上，改善晶間相的成分，盡量減少不同相之間的腐蝕電位差，避免或減弱晶間腐蝕，合金化方法是對NdFeB永磁體自身組分進(jìn)行調(diào)整，主要是向永磁體中添加微量元素，來增強(qiáng)磁體的耐腐蝕性能；②采用表面涂覆技術(shù)對磁體表面進(jìn)行防護(hù)處理，使其與周圍腐蝕介質(zhì)隔離。通過對燒結(jié)型NdFeB永磁體進(jìn)行表面防護(hù)處理，可以在不損害磁性能的條件下，大大提高磁體的耐腐蝕性能，而且成本遠(yuǎn)小于向燒結(jié)型NdFeB永磁體中添加合金元素的方法。
燒結(jié)釹鐵硼磁體生產(chǎn)流程
當(dāng)然除了防腐作用之外，對欽鐵硼永磁體進(jìn)行表面處理還有如下作用：①除去表面松散磁性粒子，形成光潔的磁體表面。燒結(jié)NdFeB永磁體不可避免表面會產(chǎn)生疏松磁性粒子，在某些應(yīng)用中（如硬盤驅(qū)動器或音圈系統(tǒng)），疏松的磁性粒子會影響功能或破壞磁性系統(tǒng)，通過防護(hù)處理磁體得到徹底清洗，形成光潔表面。②操作保護(hù)是在裝配或工作過程中，磁體經(jīng)常受機(jī)械應(yīng)力作用，可能導(dǎo)致粒子脫落，特別是磁體邊緣處，表面防護(hù)涂層可防止磁性粒子脫落。
NdFeB永磁體表面處理方法歸納起來，主要有兩類：一種是對合金磁粉進(jìn)行表面處理后再成型，如將磁粉先化學(xué)鍍或電鍍后再成型，另一種則是對成品進(jìn)行表面處理。前者主要應(yīng)用于粘接成型的產(chǎn)品上，其工藝要求較高，設(shè)備較特殊、操作實(shí)施不方便，目前，僅在少數(shù)場合采用；后者則應(yīng)用范圍很寬。目前在工業(yè)應(yīng)用對燒結(jié)型NdFeB永磁體進(jìn)行表面處理的技術(shù)路線主要有:電鍍、化學(xué)鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、電泳和真空鍍等，獲得得的主要涂層有金屬或合金鍍層、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜層、聚合物涂層和復(fù)合涂層等。
一、金屬或合金鍍層
金屬鍍層可采用Ni、Zn、AI、Fe、Cu、TiN、Ti2N、Ni-Fe、Zn-Fe、Zn-Cr、Zn-Ni、Ni-A2O3、Ni-P、Ni-CO-P和Ni-Cu-P等金屬或金屬基復(fù)合鍍層，主要采用電鍍、化學(xué)鍍或物理氣相沉積等方法使其覆于NdFeB永磁體表面。與一般的金屬基體相比，在磁體表面進(jìn)行鍍覆存在一定的困難，首先是因?yàn)?span style="color:#000000;font-family:宋體;">Nd的活潑性，其次是因?yàn)榇朋w通常是通過粉末冶金的方法壓制成型并最終燒結(jié)而成，磁體表面粗糙、疏松多孔，在鍍覆過程中容易滲入酸、堿及鍍液，造成磁體施鍍后泛白或鼓泡，從而降低鍍層對磁體的保護(hù)性能。因此，在燒結(jié)磁體鍍覆過程中，需要采取一系列措施才能獲得保護(hù)性能優(yōu)良的金屬鍍層。
方形鍍鎳釹鐵硼強(qiáng)磁
①電鍍
電鍍是在含有某種金屬離子的電解質(zhì)溶液中，將被鍍工件作為陰極，通以一定的直流或交流電，使金屬離子得到電子，在工件表面不斷沉積金屬鍍層的加工過程。磁體電鍍Ni和普通電鍍過程相似，但是在NdFeB磁體電鍍中，需要對溶液的化學(xué)組分做一定的調(diào)整，以緩解鍍液對磁體表面的腐蝕。
電鍍原理
電鍍工藝原理是電化學(xué)過程，也是一種氧化還原過程。電鍍的基本過程是將待電鍍的零件浸在金屬鹽的溶液中作為陰極，金屬板作為陽極，接直流電源后，在零件上沉積出所需的鍍層。
小知識：電鍍與電泳
電泳俗稱鍍漆（見下方聚合物涂層描述），是高分子樹脂的沉積。而電鍍則是金屬離子沉積的過程。
#電鍍。利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程。電鍍時(shí)，鍍層金屬做陽極，被氧化成陽離子進(jìn)入電鍍液，待鍍的金屬制品做陰極，鍍層金屬的陽離子在金屬表面被還原形成鍍層；電泳：溶液中帶電粒子（離子）在電場中移動的現(xiàn)象。#電泳涂裝是利用外加電場使懸浮于電泳液中的顏料和樹脂等微粒定向遷移并沉積于電極之一的基底表面的涂裝方法。
②化學(xué)鍍
從防腐蝕成本、涂層抗腐蝕性和批量生產(chǎn)考慮，電鍍方法較為理想，但缺點(diǎn)是鍍層存在邊角效應(yīng)，且鍍液容易在磁體內(nèi)殘留。為克服電鍍工藝的邊角效應(yīng)，很多研究者研究了化學(xué)鍍方法為磁體提供腐蝕防護(hù)
化學(xué)鍍，又名化學(xué)沉積，即是將被鍍金屬基體浸在含有待鍍金屬離子及其它離子的槽液中，靠槽液中的還原劑被氧化來提供電子，待鍍金屬離子獲得電子，在具有催化性能的金屬基體上沉積，這樣的沉積過程叫化學(xué)鍍。
目前，電鍍、化學(xué)鍍、電泳等傳統(tǒng)的加工方式仍然是稀土永磁材料行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的表面防護(hù)手段，利用這些工藝制備的涂層已被用戶廣泛認(rèn)可。
③物理氣相沉積鍍層
物理氣相沉積（PVD）技術(shù)避免了溶液對磁體的侵蝕，可以獲得組織均勻、附著牢固的鍍層，且沒有環(huán)境污染問題，因此該方法在稀土永磁材料表面防護(hù)領(lǐng)域中備受關(guān)注。近年來，研究人員采用蒸發(fā)鍍、磁控濺射、離子鍍等技術(shù)在NdFeB磁體表面制備了鋁基、鈦基、鋯基等涂層，研究了這些涂層對磁體的防護(hù)性能。
磁控濺射原理圖
然而，受NdFeB產(chǎn)品多樣性及尺寸規(guī)格等因素的限制，以及成本方面的考慮，PVD工藝在行業(yè)中并未得到廣泛應(yīng)用。未來針對NdFeB磁體的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)專用的工裝夾具，提高鍍層均勻性、靶材元素利用率及生產(chǎn)效率是PVD技術(shù)在稀土永磁材料表面防護(hù)領(lǐng)域中發(fā)展的重點(diǎn)。
二、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜
目前常用化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)包括鉻酸鹽成膜技術(shù)、磷酸鹽成膜技術(shù)、達(dá)克羅膜技術(shù)等?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化法是一種比較經(jīng)濟(jì)的表面處理手段?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化膜多用于暫時(shí)性防護(hù)，或作為有機(jī)涂層的底層，以增強(qiáng)表面涂層與基體之間的結(jié)合力。
①鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理技術(shù)。以鉻配和重鉻酸鹽為主要成分的水溶液進(jìn)行化學(xué)處理獲得保護(hù)膜的技術(shù)非常成熟，具有優(yōu)異的防腐蝕性能及有一定的自愈功能，但六價(jià)鉻是一種致癌的有毒物質(zhì)對其應(yīng)有所限制。
②無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。通過磷化方法制備的磷酸鹽膜的出現(xiàn)為金屬的腐蝕防護(hù)提供了一條新的途徑。磷化又稱磷酸鹽處理，它是指將金屬放入含有磷酸和可溶性磷酸鹽溶液中處理，使其表面生成結(jié)合力良好的穩(wěn)定的磷酸鹽膜。燒結(jié)型NdFeB永磁體的磷化膜耐腐蝕性能已被廣泛研究，并且具有一定的腐蝕防護(hù)效果。
小知識：磷化技術(shù)的起源
磷化技術(shù)是由英國的Ross首先開發(fā)，他將燒紅的鐵胸衣浸到沸騰的磷酸中取得防銹效果，并于次年申請專利。到現(xiàn)在，磷化已有一百多年的歷史了，我國在20世紀(jì)80年代中期磷化處理才在汽車行業(yè)得到應(yīng)有的地位和普及應(yīng)用。
③達(dá)克羅膜。是指不用電沉積的方法將工件直接浸入或刷涂含有鋅或鋁和鉻的無機(jī)復(fù)合轉(zhuǎn)化膜層，也可稱為鋅-鉻或鋁-鉻水系復(fù)合涂層技術(shù)。其中的鋅鉻膜涂層由于具有極佳的耐腐蝕性、無氫脆和處理過程少污染等特點(diǎn)。
達(dá)克羅®的機(jī)理
工藝路線說明：
達(dá)克羅®處理所使用的Dacrodip處理液為金屬片狀鋅、鉻酸酐、乙二醇等水分散液。將被處理件浸泡在Dacrodip中，然后在燒結(jié)爐中加熱至約300℃，六價(jià)鉻通過乙二醇等有機(jī)物被還原，生成非水溶性的非晶態(tài)nCrO3·mCr203作為粘結(jié)劑，將堆疊幾十層的片狀鋅相互結(jié)合形成表膜。同時(shí)Dacrodip中的鉻酸酐將金屬底材表面氧化并形成化學(xué)結(jié)合，產(chǎn)生牢固的貼合力。達(dá)克羅®處理表膜的防銹機(jī)理由受鋅顆?？刂频淖晕覡奚Ｗo(hù)作用、鉻酸對底材面的鈍化以及片狀鋅和鉻化合物的阻隔作用所構(gòu)成，通過這些作用而表現(xiàn)出無以倫比的耐蝕性。（來源EMANAKGroup）
三、聚合物涂層
聚合物涂層一般用于在較嚴(yán)重的腐蝕環(huán)境下使用的磁體或者在某些使用環(huán)境中要求磁體表面電絕緣時(shí)的場合。用于燒結(jié)型NdFeB永磁體聚合物涂層的主要材料是樹脂和有機(jī)高分子，其中環(huán)氧樹脂最為普遍，這是由于環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的防水性、抗化學(xué)侵蝕性及粘結(jié)特性，并有足夠的硬度，特別是環(huán)氧樹脂的吸水性和滲透性在各種樹脂中是最小的。
↑↑陰極電泳涂層NdFeB磁體
黑色電泳一般是環(huán)氧加泳漆加黑色漿做的電泳
張玉昌等運(yùn)用電泳的方法在NdFeB磁體表面涂覆了樹脂涂層，研究結(jié)果表明，與陽極電泳涂層相比，陰極電泳涂層的耐酸性、耐堿性、耐鹽霧性，耐溶劑性和與基體的結(jié)合力等均遠(yuǎn)高于陽極電泳涂層。
小知識：陽極電泳及陰極電泳
電泳涂裝將具有導(dǎo)電性的被涂物浸漬在裝滿水稀釋的、濃度比較低的電泳涂料槽液中作為陽極（或陰極）、在槽中另設(shè)置與其相對應(yīng)的陰極（或陽極），在兩極間通直流電，在被涂物上析出均一、水不溶的涂膜的一種涂裝方法。
電泳漆又稱為電沉積涂料。根據(jù)被涂物的極性和電泳涂料的種類，電泳涂裝法可分為兩種：陽極電泳&陰極電泳（被涂物為陰極）。這種漆是在直流電場作用下使漆中的高分子成膜物帶上電荷，向帶相反電荷的電極（工件）移動，從而釋放所帶電荷以后沉積到金屬表面上。如果高分子成膜物帶負(fù)電荷，沉積到帶正電荷的金屬表面，則這種涂料叫做陽極電泳漆。如果高分子成膜物帶正電荷，沉積到帶負(fù)電荷的金屬表面，則這樣涂料叫做陰極電泳漆。陰極電泳涂料所含的樹脂帶有堿性基團(tuán)，經(jīng)酸中和后成鹽而溶于水。通直流電后，酸根負(fù)離子向陽極移動，樹脂離子及其包裹的顏料粒子帶正電荷向陰極移動，并沉積在陰極上，這就是電泳涂裝的基本原理。電泳涂裝是一個很復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)，一般認(rèn)為至少有電解、電泳、電沉積、電滲這四種作用同時(shí)發(fā)生。
↓↓電極附近主要的化學(xué)反應(yīng)如下表所示
四、梯度涂層
燒結(jié)型NdFeB永磁體在惡劣的環(huán)境使用時(shí)，單一涂層往往不能滿足其使用要求，應(yīng)根據(jù)不同的環(huán)境條件采用以上幾種涂層的組合，形成梯度保護(hù)，即在金屬鍍層或其復(fù)合鍍層表面再加上一層聚合物膜層，或用幾種金屬(合金)鍍層的組合以獲取更高的抗腐蝕性能。例如化學(xué)鍍鎳時(shí)易于產(chǎn)生的鍍層缺陷，用電泳涂裝良好的覆蓋能力來修補(bǔ)。在己有化學(xué)鍍鎳作為預(yù)處理的良好表面上實(shí)施電泳涂裝，可以進(jìn)一步提高涂層的結(jié)合力和表觀質(zhì)量。
一般而言梯度涂層具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，能在各種腐蝕介質(zhì)中為磁體提供良好的腐蝕保護(hù)，但工藝復(fù)雜，成本也相應(yīng)較高。所以在應(yīng)用中，應(yīng)該根據(jù)鍍層的實(shí)際使用環(huán)境、抗腐蝕性的要求和工藝成本來合理選擇，方能確定出較合適的梯度涂層
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五、順便看看NdFeB永磁體的應(yīng)用
目前商品化的NdFeB永磁體的最大磁能積己達(dá)50MEOe，由于稀土永磁材料的高磁能積和高矯頑力等優(yōu)異的特性，己給永磁應(yīng)用帶來革命性變化。NdFeB永磁體主要應(yīng)用在以下方面（示例）：
①在機(jī)電方面。NdFeB永磁體沒有激磁損耗、不發(fā)熱，用它制造的電機(jī)優(yōu)點(diǎn)很多，例如NdFeB永磁電機(jī)不需要激磁線圈與鐵心，磁體體積較原來磁場所占空間小、沒有損耗、不發(fā)熱，故欲得到同樣輸出功率整機(jī)的體積，重量可減小30%以上，或同樣體積、重量下，其整機(jī)輸出功率要高出50%以上。
②在汽車領(lǐng)域。電機(jī)是汽車上不可缺少的部件，一般汽車上有8-10臺，高級轎車多達(dá)40-50臺，目前用量最大的是啟動電機(jī)，通過采用小電機(jī)，才能降低汽車重量，增加舒適感，提高汽車的整體性能。
③在醫(yī)療設(shè)備方面。醫(yī)用核磁共振設(shè)備，每臺只需2-4噸NdFeB永磁體，就可替代原來100噸的鐵氧體磁體，大大減小了設(shè)備的重量和體積。
④在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。銣鐵硼用于永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)組，具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行與維護(hù)成本低，使用壽命長、并網(wǎng)性能良好、發(fā)電效率高，更能適應(yīng)在低風(fēng)速的環(huán)境下運(yùn)行。
⑤節(jié)能設(shè)備。銣鐵硼用于家用變頻電器的電機(jī)及節(jié)能電梯，可以提升電器的效率，可靠度及性能，降低使用成本。
⑥在3C行業(yè)。銣鐵硼用于計(jì)算機(jī)類、通訊類及消費(fèi)類設(shè)備中的震動馬達(dá)，聲學(xué)元器件及磁吸等，可實(shí)現(xiàn)體積小，功率大，性能高等特點(diǎn)。
編輯：粉體圈Alpha
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