热退磁Nd-Fe-B永磁体在再利用应用中的磁性能和防腐涂层稳定性

该文档主要探讨了不同涂层对Nd-Fe-B磁体在热退磁过程中的影响，特别关注锌(Zn)、镍/铜/镍(Ni/Cu/Ni)和环氧树脂涂层的表现。研究的核心在于分析这些涂层在热处理后对磁体的微观结构、磁性能和耐腐蚀性能的影响。

研究背景与目的

Nd-Fe-B磁体因其优异的磁性能而广泛应用于各种工业领域。然而，这些磁体在高温环境下容易退磁，导致性能下降。为了提高其热稳定性和耐腐蚀性，通常会在磁体表面施加保护性涂层。本研究旨在评估不同涂层在热退磁过程中的表现，并探讨其对磁体微观结构和磁性能的影响。

方法与实验设计

研究中使用了三种不同涂层的Nd-Fe-B磁体：锌涂层、镍/铜/镍涂层和环氧树脂涂层。实验包括以下几个步骤：

1. 热退磁实验：将磁体分别在空气和真空中加热至380°C，保持30分钟，以模拟高温环境对磁体的影响。

2. 微观结构分析：使用场发射扫描电子显微镜(FEG-SEM)和能量色散X射线光谱(EDS)分析磁体的微观结构变化，特别是涂层的完整性和元素分布。

3. 磁性能测量：通过测量磁体的第二象限退磁曲线，评估热处理前后磁体的矫顽力和剩磁。

4. 耐腐蚀性测试：根据ISO 9227标准进行盐雾测试，评估涂层在腐蚀环境中的保护效果。

主要发现与结果

1. 锌涂层的表现：

   • 在真空中热退磁后，锌涂层出现严重损坏，表现为涂层的升华和Zn沿晶界的扩散。这导致了磁体微观结构的改变，如晶界相的形成和Zn富集相的出现。
   • 矫顽力下降约3%，主要归因于微观结构的损坏和磁体表面区域的磁性减弱。

2. 镍/铜/镍涂层的表现：

   • 在热退磁后，镍/铜/镍涂层保持完整，未观察到明显的结构损坏。其磁性能未受到不可逆的影响，显示出良好的热稳定性。

3. 环氧树脂涂层的表现：

   • 在真空中热退磁后，环氧树脂涂层的厚度显著减少，从约15微米减至5微米。这种收缩归因于环氧树脂的热解，即树脂的部分分解和挥发性添加剂的逸出。
   • 尽管涂层变薄，但在腐蚀测试中表现良好，表面保持光滑，显示出一定的耐腐蚀性。

结论与贡献

本研究揭示了不同涂层在高温环境下对Nd-Fe-B磁体的保护效果。锌涂层在真空中表现不佳，容易损坏并影响磁性能；而镍/铜/镍涂层和环氧树脂涂层在热退磁后仍能提供有效的保护。这些发现为选择适当的涂层材料以提高Nd-Fe-B磁体的热稳定性和耐腐蚀性提供了重要的参考。

专业术语解释

• 矫顽力：指磁体抵抗外部磁场而保持其磁化状态的能力。
• 热退磁：指磁体在高温下失去磁性的过程。
• 能量色散X射线光谱(EDS)：一种用于确定材料元素组成的分析技术。
• 场发射扫描电子显微镜(FEG-SEM)：一种高分辨率显微镜，用于观察材料的表面结构。

通过本研究，研究人员能够更好地理解不同涂层在高温条件下的表现，为未来的材料选择和应用提供了科学依据。