【摘要】：作為第三代稀土永磁材料,釹鐵硼以其優(yōu)異的磁性能被廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)中。但是,釹鐵硼材料的耐蝕性差制約著其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。通常采用表面防護(hù)技術(shù)在磁體表面涂覆金屬膜層來(lái)提高其使用性能。而在硬度、耐蝕性、耐磨性等方面,納米復(fù)合鍍層表現(xiàn)出比普通鍍層更優(yōu)異的性能。脈沖噴射電沉積是在噴射電沉積基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái),具有工藝簡(jiǎn)單、沉積效率高、沉積層質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。本文在改進(jìn)之后的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上展開了脈沖噴射電沉積制備納米復(fù)合鍍層試驗(yàn)研究。通過(guò)分析不同條件下所獲鍍層的性能,尋求性能更佳的鍍層。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)提出了脈沖噴射電沉積的方法并設(shè)計(jì)了電沉積實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。常規(guī)電沉積在大電流密度下所得鍍層存在麻點(diǎn)、燒焦等缺陷,故而采用脈沖噴射電沉積。利用更高的電流密度來(lái)改善鍍層的各方面性能。為滿足試驗(yàn)需求,自行設(shè)計(jì)了工裝夾具、噴嘴系統(tǒng)、脈沖電源等關(guān)鍵部件,并更換了機(jī)床控制系統(tǒng),方便了人機(jī)交互。(2)展開了直流噴射電沉積與脈沖噴射電沉積的對(duì)比試驗(yàn)研究。為了分析脈沖電流對(duì)鍍層質(zhì)量的影響,分別采用直流噴射電沉積與脈沖噴射電沉積制備了Ni-Al_2O_3納米復(fù)合鍍層。利用SEM、XRD、顯微硬度計(jì)等對(duì)不同納米粒子濃度下所獲鍍層的表面形貌、晶粒尺寸、顯微硬度等方面進(jìn)行表征分析。相比直流噴射電沉積所獲鍍層,后者表現(xiàn)出更高的顯微硬度以及更好的耐腐蝕性能,而適量Al_2O_3的加入可以優(yōu)化鍍層性能。(3)采用脈沖噴射電沉積制備了純鎳鍍層和Ni-Al_2O_3納米復(fù)合鍍層。通過(guò)改變電流密度,考察電流密度對(duì)鍍層的表面形貌、結(jié)合強(qiáng)度以及耐腐蝕性能的影響,并利用檢測(cè)設(shè)備對(duì)其進(jìn)行表征分析。結(jié)果表明:隨著電流密度的增大,純鎳鍍層的晶粒尺寸逐漸減小而復(fù)合鍍層的晶粒尺寸先減小后增大。當(dāng)電流密度適當(dāng)時(shí),Al_2O_3的加入增強(qiáng)了鍍層的防護(hù)性能,所以復(fù)合鍍層具有比純鎳鍍層更強(qiáng)的結(jié)合強(qiáng)度及耐腐蝕性能。(4)分析燒結(jié)釹鐵硼表面涂覆納米復(fù)合鍍層的防腐機(jī)理。釹鐵硼磁體易遭侵蝕主要是因?yàn)橹苯咏佑|到了腐蝕介質(zhì)。在磁體表面涂覆鍍層有效隔絕了釹鐵硼表面與外界環(huán)境的接觸,并且鍍層性能越強(qiáng),隔絕效果越好。脈沖電源的引入以及納米粒子的加入均能提高鍍層質(zhì)量,從而獲得防腐性能更佳的復(fù)合鍍層。
【圖文】：

脈沖噴射電沉積制備納米復(fù)合鍍層試驗(yàn)研究集中在日、美、英等少數(shù)國(guó)家。隨著這些發(fā)達(dá)國(guó)家人力成本的提高，開始將生產(chǎn)基到擁有大量廉價(jià)勞動(dòng)力的我國(guó)。雖然當(dāng)初未能搶占先機(jī)，但是擁有豐富的稀土資源用市場(chǎng)，這些先天優(yōu)勢(shì)為我國(guó)稀土永磁材料的相關(guān)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了便利的條 2014 年，我國(guó)的釹鐵硼永磁材料產(chǎn)業(yè)已經(jīng)超過(guò)全球市場(chǎng)份額的 80%，生產(chǎn)釹鐵硼的兩百多家，但生產(chǎn)的釹鐵硼大部分都是中低端產(chǎn)品，絕大多數(shù)只是應(yīng)用在對(duì)性能要域[6]。某些特殊領(lǐng)域所需高性能釹鐵硼大部分依賴進(jìn)口。在政府的大力扶持下，國(guó)內(nèi)的提高必將在未來(lái)迎來(lái)高性能釹鐵硼產(chǎn)量的全面爆發(fā)。從全球范圍來(lái)看，高性能釹需求十分旺盛，這對(duì)釹鐵硼的發(fā)展大有裨益。2015 年統(tǒng)計(jì)的全球高性能釹鐵硼的行 1.1 所示。2016 至 2020 的行業(yè)需求預(yù)計(jì)將穩(wěn)步增加，到 2020 年預(yù)計(jì)將達(dá) 95000 噸。和空調(diào)領(lǐng)域?qū)⒊蔀槔瓌?dòng)需求最強(qiáng)勁的動(dòng)力，風(fēng)電和電梯行業(yè)緊隨其次，而消費(fèi)電子硬盤將逐漸被固態(tài)硬盤所取代而需求增速或?qū)⒒芈洹?

脈沖噴射電沉積制備納米復(fù)合鍍層試驗(yàn)研究沉積的特點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)使基體表面獲得理想鍍層的過(guò)程。最常用的鍍液中，然后在兩電極間施加適當(dāng)?shù)碾妷菏龟?yáng)離子在極是相對(duì)靜止的且溶液處在靜止?fàn)顟B(tài)。后來(lái)，隨著不方式使電鍍液處在不斷流動(dòng)的狀態(tài)。攪拌溶液的好處中，，攪拌能夠改善溶液中微粒的分散性。由此衍生出等輔助方式，同時(shí)從變換電源波形角度發(fā)展出脈沖電是以此為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)。所謂脈沖噴射電沉積是指將式到達(dá)基體表面，并且在陽(yáng)極（鎳棒）與陰極（基體出金屬膜層的過(guò)程，沉積原理如圖 1.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ153

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2646179