钕铁硼磁体腐蚀产物的分析

邵佳慧 李春梅 谢志峰

（1、河北建材职业技术学院，河北 秦皇岛 066004）（2、河北师范大学化学与材料科学学院，河北 石家庄 050024）

钕铁硼磁体腐蚀产物的分析

邵佳慧1李春梅2谢志峰1

（1、河北建材职业技术学院，河北 秦皇岛 066004）（2、河北师范大学化学与材料科学学院，河北 石家庄 050024）

本实验使用EDS能谱分析和SEM扫描电镜测试对钕铁硼磁体在空气中的腐蚀产物进行测试分析。实验表明：腐蚀产物主要是Nd2O3、FeO、CO2，并且表层比内层腐蚀的更严重，表层的孔容、孔径以及比表面积都比内层的小，内层的孔数量比表层多。

钕铁硼磁体；腐蚀产物；表面腐蚀

钕铁硼稀土永磁材料用途广泛，但它易氧化且耐蚀性很差，这大大限制了其应用[1-2]。本文通过实验，分析钕铁硼腐蚀产物的成分，明确反应机理，确定腐蚀产物的组成。

1 实验仪器与方法

美国麦克仪器公司比表面分析仪型号：ASAP2420，北京科仪扫描电镜型号为KYKY2008B；钕铁硼磁体（Nd2Fe14B）。钕铁硼磁体表面的腐蚀用砂纸打磨并收集，将腐蚀产物分为表层和内层两部分，进行EDS能谱分析和SEM扫描电镜测试。

2 结果与讨论

2.1 钕铁硼磁体腐蚀产物的成分

将腐蚀产物表层和外层两部分，进行EDS能谱测试，结果如图1所示，腐蚀产物参数如表1。结果显示，无论是内层还是表层，所含的元素均包括C 、Fe、Nd、O，但是表层还含有S元素。这说明钕铁硼磁体的腐蚀产物是Nd2O3、FeO、CO2、SO2。腐蚀产物中含有的二氧化碳主要是因为钕铁硼磁体本身含有碳的杂质。表层还含有硫元素，是因为空气中含有SO2，而表层与空气接触的更充分，空气中的SO2与磁体反应，使得产物中引入硫元素。

图1 磁体腐蚀产物的EDS能谱(左为内层、右为外层)Fig.1 EDS of corrosion products at20℃(Left for inner、Right for outer)

表1 腐蚀产物参数表Table1 The param eters of corrosion p roducts for inner and outer

2.2 钕铁硼磁体腐蚀反应机理

钕铁硼磁体在空气中的腐蚀反应是典型的吸氧腐蚀。烧结钕铁硼永磁合金拥有多项组织，并且每相的氧化能力不尽相同，处在晶界处的富B相以及富Nd相很容易优先被氧化，便形成了晶间腐蚀。另外因为磁体的氧化产物孔容、孔径以及比表面积都比较大，即氧化产物很稀松，难以保护磁体。并且因为磁体的主相Nd2Fe14B相体积分数一般在90%以上,这便形成小阳极与大阴极的特点,加速了晶间的腐蚀和破坏，又由于Nd元素化学性质很活泼，所以发生电化学腐蚀时，阳极首先发生钕的氧化生成Nd2O3，进一步氧化生成氧化亚铁和硼酸[3]。综上所述，整个反应过程的电化学方程式如下[4]：

阳极反应过程：N d→Nd3++3e-Fe→Fe2++2e-

硼元素被氧化成硼酸[5]：B+3H2O→H3BO3+3H++3e-

阴极反应过程：O2+2H2O+4e-→4OH-

对内层和表层进行SEM扫描电镜和比表面参数测试，如图2和表2所示：

图2 20℃时磁体腐蚀产物的SEM图(左图为内层、右图为表层)Fig.2 SEM o f corrosion p roducts at20℃ (Le ft for inner、right for outer)

表2 腐蚀产物比表面参数表Table2 The specific surface parameters of corrosion products

从腐蚀产物的SEM图可以看出，表层的腐蚀产物比内层的更加稀疏，这证明表层比内层腐蚀的更厉害[6]。从腐蚀产物比表面参数表中，得出无论是孔容孔径还是比表面积，表层的都要比内层的小，腐蚀的越厉害，这些参数就会越小。表层与内层相比越腐蚀，孔容越小。

3 结语

实验确定出钕铁硼磁体的腐蚀产物是Nd2O3、FeO、CO2、SO2；钕铁硼发生电化学腐蚀的反应机理：负极为Nd和Fe的溶解，正极为吸氧反应的氧化还原反应。

[1]贺琦军 李 卫.钕铁硼永磁材料防腐蚀研究发展[J].金属功能材料,2001,8(5).

[2]丁勇,陈仁杰,闫阿儒,等.低失重烧结钕铁硼磁体的研究进展[J].稀有金属,2010,24(1).

[3]田红晓,李永治.烧结钕铁硼氧化现象分析与控制[N].科技创新导报,2011.

[4]张番.离子交换树脂比表面与孔容的测定[J].山东化工,2006(3).

[5]郜涛.NdFeB稀土永磁材料腐蚀机理研究.西安,西北工业大学硕士学位论文,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.