稀土永磁材料從發(fā)明以來(lái)因其高的磁能密度而快速應(yīng)用推廣，是現(xiàn)代技術(shù)必不可少的基礎(chǔ)性功能材料。中國(guó)每年開(kāi)采并向全世界提供半數(shù)以上的稀土資源，而這其中半數(shù)以上都用作稀土永磁材料的制造原料。
稀土永磁材料在不同應(yīng)用場(chǎng)合會(huì)因?yàn)榄h(huán)境影響發(fā)生腐蝕失效，用于稀土永磁材料的一些防護(hù)技術(shù)本身也會(huì)給磁體帶來(lái)失效隱患。
外界化學(xué)環(huán)境如氣體、水溶液、有機(jī)溶液，外界物理環(huán)境如壓力、振動(dòng)、高溫、輻照等均可能造成稀土永磁材料的失效。從能量角度，所有物質(zhì)都自發(fā)向低能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。鐵、釹、釤等與氧化合后形成的氧化物能量狀態(tài)比鐵、釹、釤、氧單質(zhì)存在時(shí)的能量狀態(tài)低，稀土永磁材料在使用環(huán)境中會(huì)發(fā)生氧化，氧化過(guò)程會(huì)從表面向磁體內(nèi)部擴(kuò)展，造成磁性材料失效。
我們將材料在環(huán)境介質(zhì)的物理化學(xué)因素作用下發(fā)生破壞的現(xiàn)象稱之為腐蝕。主要分為三類：化學(xué)腐蝕：金屬基體與非電解質(zhì)直接發(fā)生反應(yīng)而引起的腐蝕，釹鐵硼、釤鈷磁體在干燥空氣中的氧化以及釹鐵硼、釤鈷磁體在高溫下的吸氫等屬于化學(xué)腐蝕；電化學(xué)腐蝕：金屬基體與離子導(dǎo)電的介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)作用而引起的氧化；物理腐蝕：由于物理溶解發(fā)生結(jié)構(gòu)變化。由于磁性材料應(yīng)用場(chǎng)合較多，其失效多因?yàn)榛瘜W(xué)原因產(chǎn)生，這里主要考慮化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。
釹鐵硼磁體化學(xué)防護(hù)技術(shù)
釹鐵硼磁體的防護(hù)技術(shù)簡(jiǎn)單地分為化學(xué)防護(hù)技術(shù)和物理防護(hù)技術(shù)兩大類。化學(xué)防護(hù)技術(shù)主要包括制備金屬鍍層的電鍍、化學(xué)鍍，制備陶瓷鍍層的轉(zhuǎn)化膜以及有機(jī)涂層的噴涂、電泳等。生產(chǎn)中以電鍍工藝在釹鐵硼磁體工件表面制備金屬防護(hù)鍍層最為常用。
電鍍是將磁體工件作為陰極，利用外電流，將電鍍?nèi)芤褐械慕饘訇?yáng)離子在磁體表面還原，形成金屬鍍層的過(guò)程。燒結(jié)釹鐵硼磁體電鍍防護(hù)主要以提高磁體耐腐蝕性能為主，同時(shí)兼有提高表面力學(xué)性能、裝飾等作用。電鍍的優(yōu)點(diǎn)包括：工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，成膜速度快，易于大批量生產(chǎn)。大部分用于鋼鐵、有色金屬工件防護(hù)的電鍍金屬層的鍍種均可用于釹鐵硼磁體。用于釹鐵硼磁體防護(hù)的主要鍍種有Zn、Ni、Cu、Cr、Sn、Au、Ag等。由于釹鐵硼磁體具有多孔結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)活潑，單層鍍層常不能滿足較高的耐蝕要求，一般說(shuō)來(lái)采用多層復(fù)合鍍可為磁體表面提供更為有效的防護(hù)。目前廣泛采用的有電鍍鋅、電鍍Ni-Cu-Ni、電鍍Ni-Cu-Ni+Ag、電鍍Ni-Cu-Ni+Au、電鍍Ni-Cu-Ni+電泳環(huán)氧等。
鋅沒(méi)有磁性，作為防護(hù)鍍層對(duì)磁體磁性能影響小。與鎳、銅相比，鍍鋅價(jià)格相對(duì)低廉。鋅的硬度較低，鍍層內(nèi)應(yīng)力較小，不適用于防護(hù)易磨損的釹鐵硼磁體工件。有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)鋅鍍層用于釹鐵硼磁體防護(hù)形成原電池時(shí)可以通過(guò)犧牲陽(yáng)極來(lái)保護(hù)基體。鋅鍍層的標(biāo)準(zhǔn)電極電位是-0.762V，在研究了釹鐵硼磁體各成分相的電極電位后基本可以認(rèn)定鋅鍍層并不能提供完全的陽(yáng)極防護(hù)。實(shí)際使用效果上來(lái)看，鋅鍍層對(duì)釹鐵硼磁體的犧牲防護(hù)的效果并不明顯。鋅鍍層如果不經(jīng)過(guò)處理，在空氣中會(huì)變暗，因此鍍鋅后還需要進(jìn)行鈍化處理。
鎳鍍層的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.25V，較釹鐵硼磁體正，為陰極性鍍層，一旦外界電解質(zhì)滲入鍍層內(nèi)部，反而會(huì)造成基材加速腐蝕，導(dǎo)致鍍層和基體的結(jié)合力變差，出現(xiàn)鍍層分層、起泡等缺陷，應(yīng)用中對(duì)鎳鍍層致密度的要求非常高。釹鐵硼磁體表面電鍍鎳，通常采用多層體系如Ni-Cu-Ni來(lái)降低鍍層的孔隙率，提高鍍層抗耐蝕性能。相對(duì)而言，電鍍Ni-Cu-Ni成本比電鍍鋅高，但因耐高溫、抗氧化、耐蝕、裝飾性能、力學(xué)性能較優(yōu)而受到用戶青睞。
可直接用于釹鐵硼磁體防護(hù)的單質(zhì)金屬電鍍層還有銅、錫、金、銀等，同時(shí)還有相當(dāng)多的合金鍍技術(shù)也可以用于釹鐵硼磁體防護(hù)，如鎳磷合金、鎳硼合金、鋅鐵合金、鋅鎳合金等等。對(duì)于釹鐵硼磁體來(lái)說(shuō)，Zn-Ni合金鍍層是陰極型鍍層，在研究了不同組成的Zn-Ni合金鍍層的穩(wěn)定電位[[iii]]后表明，含Ni量為13%左右時(shí)，Zn-Ni 鍍層為γ相的單相金屬間化合物，它具有很高的熱力學(xué)穩(wěn)定性和耐蝕性。
經(jīng)過(guò)多年生產(chǎn)和使用證明，釹鐵硼磁體電鍍防護(hù)鍍層的缺點(diǎn)也相當(dāng)明顯：鍍層孔隙率大，鍍層不致密，有形狀依耐性，工件邊角處會(huì)因電鍍過(guò)程中電力線集中鍍層增厚，需要對(duì)磁體邊角做倒角處理，對(duì)深孔樣品無(wú)法施鍍；電鍍工藝對(duì)磁體基體有損傷作用，在一些較嚴(yán)酷的場(chǎng)合，電鍍鍍層長(zhǎng)時(shí)間使用后，會(huì)出現(xiàn)鍍層開(kāi)裂、剝離、易脫落等問(wèn)題，防護(hù)性能下降；隨我國(guó)環(huán)保意識(shí)的日益提高，用于電鍍?nèi)龔U處理的成本在磁體總成本中的比例急劇增長(zhǎng)。
化學(xué)鍍鎳技術(shù)是指在不加外加電流的情況下，鍍液中的金屬鹽和還原劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在工件表面的催化作用下，金屬離子還原沉積的過(guò)程。與電鍍相比，化學(xué)鍍工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，不需要電源及輔助電極，鍍層厚度均勻，特別適合形狀復(fù)雜的工件、深孔件、管件內(nèi)壁等表面施鍍，鍍層的致密度和硬度較高。化學(xué)鍍也存在一些缺點(diǎn)，鍍層厚度上不去，可鍍的品種不多，工藝要求相對(duì)較高，鍍液維護(hù)比較復(fù)雜。化學(xué)鍍鍍種主要有鍍鎳、鍍銅以及鍍銀等。目前化鍍學(xué)鎳磷合金在釹鐵硼磁體防護(hù)工藝中有一定的采用，且多作為電鍍鍍層的追加防護(hù)使用。由于化學(xué)鍍鎳過(guò)程中有大量的氫氣析出，對(duì)釹鐵硼磁體基體造成較大損傷，同時(shí)使得鍍膜具有較高的應(yīng)力，使用過(guò)程中鍍層易出現(xiàn)開(kāi)裂、起皮等現(xiàn)象。
采用轉(zhuǎn)化膜如磷化、鈍化等技術(shù)在鋼鐵中很常見(jiàn)。在釹鐵硼磁體表面采用傳統(tǒng)的磷化也可以在表面形成一層致密的防護(hù)層。釹鐵硼磁體磷化后可增加運(yùn)輸過(guò)程的防護(hù)，同時(shí)提高粘膠的結(jié)合力。
有機(jī)涂層的種類很多，大多可采用噴涂、刷涂以及電泳等方法進(jìn)行涂覆加工。有機(jī)涂層成膜致密，對(duì)鹽霧、水蒸氣等有較好的阻隔作用。有機(jī)涂層可以與釹鐵硼磁體電鍍技術(shù)復(fù)合使用，達(dá)到進(jìn)一步提高磁體防護(hù)性能的要求。
釤鈷的防護(hù)薄膜制備
釤鈷磁體高溫條件下會(huì)出現(xiàn)老化層，老化層的形成與氧的擴(kuò)散有關(guān)。如果針對(duì)高溫使用的磁體采用表面處理的方法加以防護(hù)，隔絕氧向磁體內(nèi)部的擴(kuò)散，可以極大地延緩釤鈷磁體的磁性能衰減。另外，釤鈷磁體力學(xué)性質(zhì)較脆，其中又以Sm2Co17脆性更為嚴(yán)重，在機(jī)加工以及使用過(guò)程中很容易出現(xiàn)開(kāi)裂和缺角現(xiàn)象。通過(guò)電鍍、物理氣相沉積等手段，可以改善釤鈷的脆性，提高使用可靠性。
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