稀土磁性材料离子液体电沉积铝锰合金及其性能研究

【摘要】稀土磁性材料在通信、电子、计算机、汽车等领域应用广泛,但稀土材料化学活性高,耐蚀性差。用表面工程技术提高钕铁硼(NdFeB)永磁材料和铽镝铁(TbDyFe)超磁致伸缩材料的耐蚀性,是保证稀土磁性材料性能稳定的关键。本文针对稀土磁性材料上耐蚀镀层与基体结合不良,以及耐蚀性、硬度不足等问题,采用室温离子液体电沉积技术,在NdFeB和TbDyFe基体上制备Al-Mn合金镀层,用SEM、EDS、XRD、DTA、划痕仪、显微硬度计、电化学工作站、盐雾试验机,以及磁性能检测仪,分析镀层形貌、组织结构与性能。在摩尔比为2：1的AICl3-EMIC(氯化1-甲基-3-乙基咪唑)室温离子液体中加入0.2mol/LMnC12,在NdFeB上制备Al-Mn合金镀层,并系统研究镀层组织结构与性能。结果表明：电流密度6mA/cm2可获得单一非晶态Al-Mn合金镀层,随电流密度增大,镀层中Mn含量升高,镀层呈非晶和晶体混合结构。非晶Al-Mn镀层与NdFeB基体的结合力大于80N,硬度高达5.4GPa；非晶Al-Mn合金镀层对NdFeB基体起牺牲阳极保护的作用,自腐蚀电流密度为1.57×10-8A/cm2,腐蚀速度比Ni低2个数量级；镀覆Al-Mn镀层前后,NdFeB磁性能没有明显变化。研究了时效热处理对NdFeB基体上非晶Al-Mn合金镀层组织结构及性能的影响。结果表明：Al-Mn非晶合金镀层的晶化温度为265℃-292℃；热处理后镀层光亮无脱落,但是微观出现开裂现象；热处理温度升高,镀层由非晶结构Al-Mn转变为晶体A16Mn结构,镀层硬度上升；不同相结构的Al-Mn镀层均具有较为良好的腐蚀性能,热处理对其耐蚀性能的影响不是特别大。晶化温度以上,镀层耐腐蚀性能略有降低,但仍具牺牲阳极保护的特点。用AlCl3-EMIC-MnCl2室温离子液体,在TbDyFe基体上制备了非晶Al-Mn合金镀层,重点探讨了TbDyFe阳极活化前处理参数,并对TbDyFe基体上的非晶Al-Mn合金镀层组织和性能进行表征。结果表明：TbDyFe在摩尔比2：1的AlCl3-EMIC离子液体中,采用20mA/cm2电流密度阳极活化20min,可有效去除表面氧化膜,得到与基体结合优异的非晶Al-Mn合金镀层,该镀层相对TbDyFe基体为阳极性镀层,且不影响TbDyFe的磁致伸缩性能。综上研究,可以认为室温离子液体电沉积非晶Al-Mn合金镀层,是性能优异,应用前景广阔的稀土磁性材料耐蚀表面工程技术。
【作者】丁晶晶；
【导师】凌国平；
【作者基本信息】浙江大学，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】NdFeB；TbDyFe；离子液体；电沉积；铝锰合金；耐蚀性能；

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