燒結(jié)NdFeB磁鋼表面層抗腐蝕實(shí)驗(yàn)分析

    劉朝暉¹，劉麗華²，關(guān)玉³，嚴(yán)世洪³

(1井岡山大學(xué)，江西吉安343009；2贛南醫(yī)學(xué)院，江西贛州341000；3江西麥德風(fēng)能股份有限公司，江西吉安343100)

摘要：研究了不同表面處理工藝的燒結(jié)NdFeB永磁磁鋼在 10H₂SO₄ 溶液、10NaOH溶液、乙酸異戊酯、10NaC_l溶液、機(jī)油以及鹽霧試驗(yàn)箱和PCT試驗(yàn)箱中的表面涂層和鍍層的抗腐蝕情況。結(jié)果表明在HzS04、NaOH溶液、鹽霧試驗(yàn)箱和PCT試驗(yàn)箱中鎳銅復(fù)合鍍層能較好地保護(hù)磁鋼基體：乙酸異戊酯對(duì)磁鋼外的環(huán)氧樹脂保護(hù)層有腐蝕作用，其中環(huán)氧樹脂與鎳鋼復(fù)合鍍層之間的附著力較大，抗腐蝕能力強(qiáng)。

    關(guān)鍵詞：磁鋼；燒結(jié)釹鐵硼永磁材料；風(fēng)力發(fā)電機(jī)；表面鍍層

    中圖分類號(hào)：TM273  文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A  文章編號(hào)：1004—7018(2010)04—0039—03

0引言

    風(fēng)力發(fā)電技術(shù)作為一種薪能源技術(shù)，具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)，越來越受到各國(guó)政府及能源企業(yè)的重視。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率也隨著電力企業(yè)對(duì)****利用風(fēng)能的要求越來越大。目前發(fā)電機(jī)中常見的磁場(chǎng)得技術(shù)有：電勵(lì)磁、永磁和混合勵(lì)磁，其中永磁技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無能耗的特點(diǎn)，越來越受到關(guān)注。近年來，永磁材料隨著稀土技術(shù)研究的深入得到了迅猛發(fā)展，本文就不同表面處理的磁鋼對(duì)風(fēng)場(chǎng)的適用情況進(jìn)行探討，以供永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)磁鋼選型參考。

1風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)對(duì)磁鋼的要求

    我國(guó)風(fēng)能資源豐富的地域主要集中在東南沿海及其島嶼、內(nèi)蒙和甘肅以北、黑龍江和吉林東部及遼東半島沿海、青藏高原、云貴川等地區(qū)。其中沿海地區(qū)風(fēng)場(chǎng)空氣潮濕，且潮濕的空氣中含有鹽分…，對(duì)永磁發(fā)電機(jī)中的磁鋼具有一定的腐蝕性。

    由于大氣中由于工業(yè)廢氣污染或本身的土壤等因素，大氣中可能含有較大量以SOx2-、NO_x、C1-、HCO₃等陰離子為代表的酸性物質(zhì)和以NH₄+、Ca₂+、N_a+、K+、Mg₂₊等陽離子為代表的堿性物質(zhì)[2]。當(dāng)酸性物質(zhì)較多時(shí)，大氣表現(xiàn)為酸性，可能導(dǎo)致酸雨；當(dāng)堿性物質(zhì)較多時(shí)，大氣表現(xiàn)為堿性，酸性和堿性對(duì)磁鋼均有一定的腐蝕性[2-3]。目前國(guó)內(nèi)有很多風(fēng)場(chǎng)位于大氣污染較為嚴(yán)重的地區(qū)，在設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)時(shí)，需要考慮其大氣的酸堿性對(duì)磁鋼的影響。

    目前，永磁發(fā)電機(jī)中常用的磁鋼材料為燒結(jié)釹鐵硼永磁體(NdFeB)，它主要由主相Nd2Fe14B(鐵磁性相)，非磁性相Nd1+ε Fe4B4(0<ε<1，富硼相)及富釹相(以Nd為基的固溶體，稱為α一Nd相)組成，各相的氧化能力不同，分布在晶界處的富釹相和富硼相易于優(yōu)先發(fā)生氧化，形成晶間腐蝕。另外磁體的相對(duì)密度不高(大約95～97)，加上氧化物較疏松，孔隙率大，磁體的表面很難形成氧化物保護(hù)膜，一旦氧化就造成連鎖反應(yīng)，造成磁體加速氧化[4-7]。由于燒結(jié)NdFeB系永磁體具有易氧化、抗腐蝕性能差的不利因素，而磁鋼作為風(fēng)力永磁發(fā)電機(jī)中重要的一部分，要求其工作溫度一40～130，具有良好的耐腐蝕性能[1,8]。由此在選擇燒結(jié)釹鐵硼永磁磁鋼材料時(shí)，對(duì)磁鋼表面提出處理相應(yīng)的涂層要求。

    本文對(duì)不同表面處理的燒結(jié)釹鐵硼永磁磁鋼在H2SO4、NaOH、NaCl、乙酸異戊酯(天那水)、污油(以機(jī)油為主)及鹽霧試驗(yàn)箱和PcT試驗(yàn)箱中進(jìn)行耐腐蝕試驗(yàn)分析。

2試樣制備與實(shí)驗(yàn)方法

    實(shí)驗(yàn)所用的磁鋼標(biāo)準(zhǔn)塊尺寸為15 mm×15 mm×3 mm，磁鋼基體材料為燒結(jié)釹鐵硼永磁材料，基體表面鍍層分別為鍍鋅+蘭白鈍、鍍鋅+磷化、鍍鎳+銅，并在磁鋼鍍層表面均覆蓋有環(huán)氧樹脂。實(shí)驗(yàn)中采用lO，H2sO4、10NaOH、乙酸異戊酯、10Nacl、污油，并對(duì)其中一半磁鋼樣塊表層環(huán)氧樹脂保護(hù)層予以破壞。

  實(shí)驗(yàn)器具：燒杯、量杯、鑷子、溫度計(jì)等，鹽霧試驗(yàn)箱、PcT試驗(yàn)箱。

  實(shí)驗(yàn)方法：將各樣塊稱重后放人燒杯，編號(hào)后分別向各個(gè)燒杯加入溶液，定期觀察記錄反應(yīng)現(xiàn)象，最后將樣塊拿出干燥稱重。A組：鍍鋅+蘭白鈍；B組：鍍鋅+蘭白鈍(破壞環(huán)氧樹脂)；c組：鍍鋅+磷化；D組：鍍鋅+磷化(破壞環(huán)氧樹脂)；E組：鍍鎳+銅；F組：鍍鎳+銅(破壞環(huán)氧樹脂)。

3試驗(yàn)結(jié)果與分析

3．1磁鋼試樣在H：sO。溶液中的對(duì)比分析

    如表l所示。通過觀察數(shù)據(jù)，試樣表面產(chǎn)生氣泡是因?yàn)榇配摌悠分械蔫F跟硫酸發(fā)生了式(1)的化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生了氣泡(H2)，并且燒杯中溶液的顏色加深。試樣B和D隨著時(shí)問的推移，溶液中的H2sO。耗盡