釹鐵硼磁體腐蝕產物的分析

邵佳慧 李春梅 謝志峰

（1、河北建材職業技術學院，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）

釹鐵硼磁體腐蝕產物的分析

邵佳慧1李春梅2謝志峰1

（1、河北建材職業技術學院，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物進行測試分析。實驗表明：腐蝕產物主要是Nd2O3、FeO、CO2，并且表層比內層腐蝕的更嚴重，表層的孔容、孔徑以及比表面積都比內層的小，內層的孔數量比表層多。

釹鐵硼磁體；腐蝕產物；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，分析釹鐵硼腐蝕產物的成分，明確反應機理，確定腐蝕產物的組成。

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，將腐蝕產物分為表層和內層兩部分，進行EDS能譜分析和SEM掃描電鏡測試。

2 結果與討論

2.1 釹鐵硼磁體腐蝕產物的成分

將腐蝕產物表層和外層兩部分，進行EDS能譜測試，結果如圖1所示，腐蝕產物參數如表1。結果顯示，無論是內層還是表層，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物是Nd2O3、FeO、CO2、SO2。腐蝕產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。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，使得產物中引入硫元素。

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

表1 腐蝕產物參數表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相很容易優先被氧化，便形成了晶間腐蝕。另外因為磁體的氧化產物孔容、孔徑以及比表面積都比較大，即氧化產物很稀松，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元素化學性質很活潑，所以發生電化學腐蝕時，陽極首先發生釹的氧化生成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-

對內層和表層進行SEM掃描電鏡和比表面參數測試，如圖2和表2所示：

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

表2 腐蝕產物比表面參數表Table2 The specific surface parameters of corrosion products

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

3 結語

實驗確定出釹鐵硼磁體的腐蝕產物是Nd2O3、FeO、CO2、SO2；釹鐵硼發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.釹鐵硼永磁材料防腐蝕研究發展[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.燒結釹鐵硼氧化現象分析與控制[N].科技創新導報,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.