燒結(jié)NdFeB磁鋼表面層抗腐蝕實驗分析
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、10NaCl溶液、機油以及鹽霧試驗箱和PCT試驗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、鹽霧試驗箱和PCT試驗箱中鎳銅復(fù)合鍍層能較好地保護磁鋼基體：乙酸異戊酯對磁鋼外的環(huán)氧樹脂保護層有腐蝕作用，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。
關(guān)鍵詞：磁鋼；燒結(jié)釹鐵硼永磁材料；風(fēng)力發(fā)電機；表面鍍層
中圖分類號：TM273 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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，越來越受到各國政府及能源企業(yè)的重視。風(fēng)力發(fā)電機的功率也隨著電力企業(yè)對****利用風(fēng)能的要求越來越大。目前發(fā)電機中常見的磁場得技術(shù)有：電勵磁、永磁和混合勵磁，其中永磁技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、無能耗的特點，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風(fēng)場的適用情況進行探討，以供永磁風(fēng)力發(fā)電機磁鋼選型參考。
1風(fēng)力發(fā)電場對磁鋼的要求
我國風(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)場空氣潮濕，且潮濕的空氣中含有鹽分…，對永磁發(fā)電機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-、NOx、C1-、HCO3等陰離子為代表的酸性物質(zhì)和以NH4+、Ca2+、Na+、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，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，大氣表現(xiàn)為堿性，酸性和堿性對磁鋼均有一定的腐蝕性[2-3]。目前國內(nèi)有很多風(fēng)場位于大氣污染較為嚴(yán)重的地區(qū)，在設(shè)計風(fēng)力發(fā)電機時，需要考慮其大氣的酸堿性對磁鋼的影響。
目前，永磁發(fā)電機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，對磁鋼表面提出處理相應(yīng)的涂層要求。
本文對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(以機油為主)及鹽霧試驗箱和PcT試驗箱中進行耐腐蝕試驗分析。
2試樣制備與實驗方法
實驗所用的磁鋼標(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。實驗中采用lO，H2sO4、10NaOH、乙酸異戊酯、10Nacl、污油，并對其中一半磁鋼樣塊表層環(huán)氧樹脂保護層予以破壞。
實驗器具：燒杯、量杯、鑷子、溫度計等，鹽霧試驗箱、PcT試驗箱。
實驗方法：將各樣塊稱重后放人燒杯，編號后分別向各個燒杯加入溶液，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試驗結(jié)果與分析
3．1磁鋼試樣在H：sO。溶液中的對比分析
如表l所示。通過觀察數(shù)據(jù)，試樣表面產(chǎn)生氣泡是因為磁鋼樣品中的鐵跟硫酸發(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隨著時問的推移，溶液中的H2sO。耗盡 |
