釹鐵硼磁體腐蝕產(chǎn)物的分析

邵佳慧 李春梅 謝志峰

（1、河北建材職業(yè)技術(shù)學院，河北 秦皇島 066004）（2、河北師范大學化學與材料科學學院，河北 石家莊 050024）

釹鐵硼磁體腐蝕產(chǎn)物的分析

邵佳慧1李春梅2謝志峰1

（1、河北建材職業(yè)技術(shù)學院，河北 秦皇島 066004）（2、河北師范大學化學與材料科學學院，河北 石家莊 050024）

本實驗使用EDS能譜分析和SEM掃描電鏡測試對釹鐵硼磁體在空氣中的腐蝕產(chǎn)物進行測試分析。實驗表明：腐蝕產(chǎn)物主要是Nd2O3、FeO、CO2，并且表層比內(nèi)層腐蝕的更嚴重，表層的孔容、孔徑以及比表面積都比內(nèi)層的小，內(nèi)層的孔數(shù)量比表層多。

釹鐵硼磁體；腐蝕產(chǎn)物；表面腐蝕

釹鐵硼稀土永磁材料用途廣泛，但它易氧化且耐蝕性很差，這大大限制了其應用[1-2]。本文通過實驗，分析釹鐵硼腐蝕產(chǎn)物的成分，明確反應機理，確定腐蝕產(chǎn)物的組成。

1 實驗儀器與方法

美國麥克儀器公司比表面分析儀型號：ASAP2420，北京科儀掃描電鏡型號為KYKY2008B；釹鐵硼磁體（Nd2Fe14B）。釹鐵硼磁體表面的腐蝕用砂紙打磨并收集，將腐蝕產(chǎn)物分為表層和內(nèi)層兩部分，進行EDS能譜分析和SEM掃描電鏡測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 釹鐵硼磁體腐蝕產(chǎn)物的成分

將腐蝕產(chǎn)物表層和外層兩部分，進行EDS能譜測試，結(jié)果如圖1所示，腐蝕產(chǎn)物參數(shù)如表1。結(jié)果顯示，無論是內(nèi)層還是表層，所含的元素均包括C 、Fe、Nd、O，但是表層還含有S元素。這說明釹鐵硼磁體的腐蝕產(chǎn)物是Nd2O3、FeO、CO2、SO2。腐蝕產(chǎn)物中含有的二氧化碳主要是因為釹鐵硼磁體本身含有碳的雜質(zhì)。表層還含有硫元素，是因為空氣中含有SO2，而表層與空氣接觸的更充分，空氣中的SO2與磁體反應，使得產(chǎn)物中引入硫元素。

圖1 磁體腐蝕產(chǎn)物的EDS能譜(左為內(nèi)層、右為外層)Fig.1 EDS of corrosion products at20℃(Left for inner、Right for outer)

表1 腐蝕產(chǎn)物參數(shù)表Table1 The param eters of corrosion p roducts for inner and outer

2.2 釹鐵硼磁體腐蝕反應機理

釹鐵硼磁體在空氣中的腐蝕反應是典型的吸氧腐蝕。燒結(jié)釹鐵硼永磁合金擁有多項組織，并且每相的氧化能力不盡相同，處在晶界處的富B相以及富Nd相很容易優(yōu)先被氧化，便形成了晶間腐蝕。另外因為磁體的氧化產(chǎn)物孔容、孔徑以及比表面積都比較大，即氧化產(chǎn)物很稀松，難以保護磁體。并且因為磁體的主相Nd2Fe14B相體積分數(shù)一般在90%以上,這便形成小陽極與大陰極的特點,加速了晶間的腐蝕和破壞，又由于Nd元素化學性質(zhì)很活潑，所以發(fā)生電化學腐蝕時，陽極首先發(fā)生釹的氧化生成Nd2O3，進一步氧化生成氧化亞鐵和硼酸[3]。綜上所述，整個反應過程的電化學方程式如下[4]：

陽極反應過程：N d→Nd3++3e-Fe→Fe2++2e-

硼元素被氧化成硼酸[5]：B+3H2O→H3BO3+3H++3e-

陰極反應過程：O2+2H2O+4e-→4OH-

對內(nèi)層和表層進行SEM掃描電鏡和比表面參數(shù)測試，如圖2和表2所示：

圖2 20℃時磁體腐蝕產(chǎn)物的SEM圖(左圖為內(nèi)層、右圖為表層)Fig.2 SEM o f corrosion p roducts at20℃ (Le ft for inner、right for outer)

表2 腐蝕產(chǎn)物比表面參數(shù)表Table2 The specific surface parameters of corrosion products

從腐蝕產(chǎn)物的SEM圖可以看出，表層的腐蝕產(chǎn)物比內(nèi)層的更加稀疏，這證明表層比內(nèi)層腐蝕的更厲害[6]。從腐蝕產(chǎn)物比表面參數(shù)表中，得出無論是孔容孔徑還是比表面積，表層的都要比內(nèi)層的小，腐蝕的越厲害，這些參數(shù)就會越小。表層與內(nèi)層相比越腐蝕，孔容越小。

3 結(jié)語

實驗確定出釹鐵硼磁體的腐蝕產(chǎn)物是Nd2O3、FeO、CO2、SO2；釹鐵硼發(fā)生電化學腐蝕的反應機理：負極為Nd和Fe的溶解，正極為吸氧反應的氧化還原反應。

[1]賀琦軍 李 衛(wèi).釹鐵硼永磁材料防腐蝕研究發(fā)展[J].金屬功能材料,2001,8(5).

[2]丁勇,陳仁杰,閆阿儒,等.低失重燒結(jié)釹鐵硼磁體的研究進展[J].稀有金屬,2010,24(1).

[3]田紅曉,李永治.燒結(jié)釹鐵硼氧化現(xiàn)象分析與控制[N].科技創(chuàng)新導報,2011.

[4]張番.離子交換樹脂比表面與孔容的測定[J].山東化工,2006(3).

[5]郜濤.NdFeB稀土永磁材料腐蝕機理研究.西安,西北工業(yè)大學碩士學位論文,2000.

[6]HelenaOtmacicCurkovica,*,EmaStupnisek-Lisaca,Hisa?siTakenoutib,Electrochemical quartz crystal microbalance and electrochemical impedance spectroscopy study of copper corro?sion inhibition by imidazoles.Corrosion Science.51(2009)2342-2348.