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NdFeB磁体表面铝镀层的制备与性能研究

王茂范  
【摘要】: 本文利用THF有机电镀铝体系在NdFeB稀土合金基体上,获得了光滑致密、结合力良好的铝镀层,并系统地研究了铝镀层的性能。发现铝镀层对NdFeB稀土合金具有优良的防护性能,并且可以通过控制电镀工艺参数,如镀液配比、电流密度及电镀时间等,获得优质铝镀层。论文也就热处理对铝镀层组织和性能的影响作了详细的探讨。 在所有进行的电镀实验中,阴极的电流效率基本都大于90%,阴极表面基本无副反应发生。THF体系电流分布较好,可在形状较复杂的基体表面沉积出均匀连续的铝镀层。在所选的电镀液配比范围内,当电流密度不超过4A/dm~2时,电沉积铝的能耗是可以接受的。 镀层为纯铝相、厚度均匀、结合良好。在镀液摩尔配比为[AlCl3]:[LiAlH4]=3:1,电流密度介于2-4A/dm~2,电镀时间在30-60min之间时,镀层的表面颗粒均匀致密。 论文全面系统地研究了铝镀层的性能,如厚度、硬度、结合力以及防护性能等。在实验采用的电镀工艺参数范围内,镀层的厚度为9-42μm,铝镀层的厚度(沉积速度)与电流密度×电流效率呈正比;镀层的显微硬度随电流密度的增大和电镀时间的延长而缓慢变大,显微硬度值介于45-80HV之间;铝镀层与基体的结合力均大于40N,结合力曲线在电流密度为2-4A/dm~2、电镀时间30-60min的条件下出现极大值;铝镀层提高了NdFeB磁体的耐高温氧化性,镀铝试样的氧化增重均远小于NdFeB磁体的0.0110g/cm~2,氧化增重值在电流密度为2-4A/dm~2、电镀时间30-60min的条件下出现极小值;同样,电流密度为2-4A/dm~2、电镀时间30-60min的铝镀层,在中性3.5%NaCl溶液中的极化阻力R_p值存在极大值,铝镀层极化阻力R_p均大于2.5×10~4Ω·cm~2,可以较好地保护NdFeB稀土合金基体。 镀层在长时间的高温热处理后,界面处发生了元素的扩散。镀层的表面形貌发生了较大变化,小边界消失;而大颗粒之间的小缝隙依然存在。由于铝镀层与NdFeB稀土合金的热膨胀不匹配,所以镀层的结合力在热处理后显著下降。铝镀层的耐蚀性在热处理后没有改善。


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