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鄒小姐：13326633089 -
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總所周知，燒結型NdFeB永磁體具有優良的磁性能被廣泛應用，但其突出的缺陷就是磁體本身在日常環境中容易遭受氧化和腐蝕，導致磁性能下降，從而嚴重限制了其應用范圍。NdFeB永磁體容易遭受腐蝕，①是因Nd是化學活性最高的金屬元素之；②是由于材料的多相結構及各相間的電位差異。研究結果表明，NdFeB永磁體的腐蝕主要發生在以下三種環境：長時間高溫環境(>150℃)，暖濕環境和電化學環境。
燒結NdFeB永磁體的防護可從兩方面著手：①是從合金的成分設計和制造工藝上，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永磁體自身組分進行調整，主要是向永磁體中添加微量元素，來增強磁體的耐腐蝕性能；②采用表面涂覆技術對磁體表面進行防護處理，使其與周圍腐蝕介質隔離。通過對燒結型NdFeB永磁體進行表面防護處理，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，而且成本遠小于向燒結型NdFeB永磁體中添加合金元素的方法。
燒結釹鐵硼磁體生產流程
當然除了防腐作用之外，對欽鐵硼永磁體進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NdFeB永磁體不可避免表面會產生疏松磁性粒子，在某些應用中（如硬盤驅動器或音圈系統），疏松的磁性粒子會影響功能或破壞磁性系統，通過防護處理磁體得到徹底清洗，形成光潔表面。②操作保護是在裝配或工作過程中，磁體經常受機械應力作用，可能導致粒子脫落，特別是磁體邊緣處，表面防護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行表面處理后再成型，如將磁粉先化學鍍或電鍍后再成型，另一種則是對成品進行表面處理。前者主要應用于粘接成型的產品上，其工藝要求較高，設備較特殊、操作實施不方便，目前，僅在少數場合采用；后者則應用范圍很寬。目前在工業應用對燒結型NdFeB永磁體進行表面處理的技術路線主要有:電鍍、化學鍍、化學轉化膜、電泳和真空鍍等，獲得得的主要涂層有金屬或合金鍍層、化學轉化膜層、聚合物涂層和復合涂層等。
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等金屬或金屬基復合鍍層，主要采用電鍍、化學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，在磁體表面進行鍍覆存在一定的困難，首先是因為Nd的活潑性，其次是因為磁體通常是通過粉末冶金的方法壓制成型并最終燒結而成，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性能。因此，在燒結磁體鍍覆過程中，需要采取一系列措施才能獲得保護性能優良的金屬鍍層。
方形鍍鎳釹鐵硼強磁
①電鍍
電鍍是在含有某種金屬離子的電解質溶液中，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，需要對溶液的化學組分做一定的調整，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，鍍層金屬做陽極，被氧化成陽離子進入電鍍液，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化學鍍
從防腐蝕成本、涂層抗腐蝕性和批量生產考慮，電鍍方法較為理想，但缺點是鍍層存在邊角效應，且鍍液容易在磁體內殘留。為克服電鍍工藝的邊角效應，很多研究者研究了化學鍍方法為磁體提供腐蝕防護
化學鍍，又名化學沉積，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鍍。
目前，電鍍、化學鍍、電泳等傳統的加工方式仍然是稀土永磁材料行業中應用最廣泛的表面防護手段，利用這些工藝制備的涂層已被用戶廣泛認可。
③物理氣相沉積鍍層
物理氣相沉積（PVD）技術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，且沒有環境污染問題，因此該方法在稀土永磁材料表面防護領域中備受關注。近年來，研究人員采用蒸發鍍、磁控濺射、離子鍍等技術在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性能。
磁控濺射原理圖
然而，受NdFeB產品多樣性及尺寸規格等因素的限制，以及成本方面的考慮，PVD工藝在行業中并未得到廣泛應用。未來針對NdFeB磁體的特點，設計專用的工裝夾具，提高鍍層均勻性、靶材元素利用率及生產效率是PVD技術在稀土永磁材料表面防護領域中發展的重點。
二、化學轉化膜
目前常用化學轉化膜技術包括鉻酸鹽成膜技術、磷酸鹽成膜技術、達克羅膜技術等。化學轉化法是一種比較經濟的表面處理手段。化學轉化膜多用于暫時性防護，或作為有機涂層的底層，以增強表面涂層與基體之間的結合力。
①鉻化學轉化處理技術。以鉻配和重鉻酸鹽為主要成分的水溶液進行化學處理獲得保護膜的技術非常成熟，具有優異的防腐蝕性能及有一定的自愈功能，但六價鉻是一種致癌的有毒物質對其應有所限制。
②無鉻化學轉化膜。通過磷化方法制備的磷酸鹽膜的出現為金屬的腐蝕防護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，使其表面生成結合力良好的穩定的磷酸鹽膜。燒結型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效果。
小知識：磷化技術的起源
磷化技術是由英國的Ross首先開發，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。到現在，磷化已有一百多年的歷史了，我國在20世紀80年代中期磷化處理才在汽車行業得到應有的地位和普及應用。
③達克羅膜。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復合轉化膜層，也可稱為鋅-鉻或鋁-鉻水系復合涂層技術。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。
達克羅®的機理
工藝路線說明：
達克羅®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，然后在燒結爐中加熱至約300℃，六價鉻通過乙二醇等有機物被還原，生成非水溶性的非晶態nCrO3·mCr203作為粘結劑，將堆疊幾十層的片狀鋅相互結合形成表膜。同時Dacrodip中的鉻酸酐將金屬底材表面氧化并形成化學結合，產生牢固的貼合力。達克羅®處理表膜的防銹機理由受鋅顆粒控制的自我犧牲保護作用、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成，通過這些作用而表現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重的腐蝕環境下使用的磁體或者在某些使用環境中要求磁體表面電絕緣時的場合。用于燒結型NdFeB永磁體聚合物涂層的主要材料是樹脂和有機高分子，其中環氧樹脂最為普遍，這是由于環氧樹脂具有優異的防水性、抗化學侵蝕性及粘結特性，并有足夠的硬度，特別是環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
黑色電泳一般是環氧加泳漆加黑色漿做的電泳
張玉昌等運用電泳的方法在NdFeB磁體表面涂覆了樹脂涂層，研究結果表明，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合力等均遠高于陽極電泳涂層。
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）、在槽中另設置與其相對應的陰極（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，經酸中和后成鹽而溶于水。通直流電后，酸根負離子向陽極移動，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雜的電化學反應，一般認為至少有電解、電泳、電沉積、電滲這四種作用同時發生。
↓↓電極附近主要的化學反應如下表所示
四、梯度涂層
燒結型NdFeB永磁體在惡劣的環境使用時，單一涂層往往不能滿足其使用要求，應根據不同的環境條件采用以上幾種涂層的組合，形成梯度保護，即在金屬鍍層或其復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。例如化學鍍鎳時易于產生的鍍層缺陷，用電泳涂裝良好的覆蓋能力來修補。在己有化學鍍鎳作為預處理的良好表面上實施電泳涂裝，可以進一步提高涂層的結合力和表觀質量。
一般而言梯度涂層具有優良的抗腐蝕性能，能在各種腐蝕介質中為磁體提供良好的腐蝕保護，但工藝復雜，成本也相應較高。所以在應用中，應該根據鍍層的實際使用環境、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永磁體的應用
目前商品化的NdFeB永磁體的最大磁能積己達50MEOe，由于稀土永磁材料的高磁能積和高矯頑力等優異的特性，己給永磁應用帶來革命性變化。NdFeB永磁體主要應用在以下方面（示例）：
①在機電方面。NdFeB永磁體沒有激磁損耗、不發熱，用它制造的電機優點很多，例如NdFeB永磁電機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、不發熱，故欲得到同樣輸出功率整機的體積，重量可減小30%以上，或同樣體積、重量下，其整機輸出功率要高出50%以上。
②在汽車領域。電機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40-50臺，目前用量最大的是啟動電機，通過采用小電機，才能降低汽車重量，增加舒適感，提高汽車的整體性能。
③在醫療設備方面。醫用核磁共振設備，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，大大減小了設備的重量和體積。
④在風力發電領域。銣鐵硼用于永磁直驅發電機組，具有結構簡單，運行與維護成本低，使用壽命長、并網性能良好、發電效率高，更能適應在低風速的環境下運行。
⑤節能設備。銣鐵硼用于家用變頻電器的電機及節能電梯，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。銣鐵硼用于計算機類、通訊類及消費類設備中的震動馬達，聲學元器件及磁吸等，可實現體積小，功率大，性能高等特點。
編輯：粉體圈Alpha
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