2:17型SmCo永磁材料在海水环境中的抗腐蚀性能

摘要：

本文用电化学实验方法、盐雾实验法分别研究了Sm2Co17永磁体镀层前后在海水环境中的腐蚀行为。结果表明Sm2Co17永磁体的耐腐蚀性能较差，不利于应用于海水环境，而镀锌能够在一定程度上对材料的耐腐蚀性有所改善。

关键词：Sm2Co17永磁体、耐腐蚀性

中图分类号：TM273

一、 稀土永磁材料及发展概况

稀土永磁材料是以稀土金属元素与过渡族金属间所形成的金属间化合物为基体的永磁材料。例如SmCo5永磁材料是以一个钐（Sm）原子和5个钴（Co）原子组成的化合物SmCo5永磁；又如，Sm2Co17永磁材料，是以两个Sm原子和17个Co原子组成的2：17型化合物Sm2Co17永磁；再例如Nd-Fe-B系永磁材料，它是以Nd2Fe14B化合物为基体，含有少量富Nd相和富B相的永磁材料。通常称为稀土金属间化合物永磁，简称为稀土永磁。1968年内斯毕特等[1]人首先研究了用Cu部分取代Co的Sm（Co，Cu5）永磁体。这一发现为1：5型RCo永磁体向2：17型R-TM永磁体过渡尊定了基础。1977年小岛等[2]人用粉末冶金法研制出（B.H）m为2388.0KJ/m-3（30MGOe）的Sm（Co，Cu，Fe，Zr）7.2永磁体，创造了实用稀土永磁体磁能积最高纪录，使之成为第二代稀土永磁材料。

2：17型的钐钴永磁体（Sm2Co17）是一种两元金属化合物，Sm：Co=2：17（原字比），化学成分为Sm18%～22%（或24%），Co48%～50%（或76%）。Sm2Co17熔点1220℃～1350℃。用烧结法生产的Sm2Co17的磁性能如下：最大磁能积（BH）m=15-30MGQL，Br=1.14T，Hc=10.05KQS ，Tc=820K，使用温度（t）=350℃。Sm2Co17磁体具有很高的居里温度（～825℃），较高的内禀矫顽力和饱和磁化强度以及较低的矫顽力温度系数，是一种优良的永磁材料，在现代工业中具有重要的应用。尤其在航空，航天及国防领域，近来对永磁材料的要求也越来越高，不仅要求磁性能优良，而且要求材料随环境，温度变化时的稳定性和可靠性好。本文研究2：17型的钐钴永磁体（Sm2Co17）镀层前后在海水环境中的抗腐蚀性能。

二、电化学实验

1.实验方法

加工Sm2Co17永磁体样品尺寸为10*10*2mm，介质为模拟海水溶液，测试温度为室温。样品表面用水砂纸打磨到1000#，铜导线焊接，环氧树脂（加乙二胺固化）封样，预留表面1cm×1cm表面积。实验采用上海正方仪器厂生产的ZF9恒电位仪，扫描速率设置为20mV/s，扫描范围分别为-600mV――-420mV（原始样品）和-550mV――100mV（镀锌样品）。溶液为人工海水溶液，化学成分见表一

2.实验结果

为了更好的判定2：17型的钐钴永磁体（Sm2Co17）的抗腐蚀性能，将双相不锈钢作为参考材料测出电化学计划曲线，结果如图一

3.结论

通过对比可以看到材料的耐腐蚀性比不锈钢相差较大， Sm2Co17永磁体镀锌后材料的腐蚀电位上升了约250mV，表明样品表面镀层对样品起到了一定的防腐蚀作用。

三、盐雾实验法

1.试验方法

实验采用中性盐雾试验的人工加速腐蚀试验方法。实验全程时间为9天，计算3、6、9天样品的失重及腐蚀速率（公式1）以得到材料随腐蚀程度加深抗腐蚀性能的变化。

式中V――腐蚀速度，g/m2。h；

WO――金属的初始质量，g；

Wt―― 金属表面除去腐蚀产物后的质量，g；

S―― 金属的表面积，m2；

t―― 腐蚀进行的时间，h。

将Sm2Co17材料线切割加工成10mm 10mm 2mm小块，水砂纸打磨到1000#，去离子水洗净吹干，对样品进行称重并标号，502胶封样使样品单面暴露，将样品暴露于盐雾试验箱中，放入24块样品，其中1#―12#为原始样品，13#―24#是镀锌样品。实验时喷入经雾化的5%NaCl溶液，实验过程中保证盐雾实验箱的溶液容量充足 。

2.实验结果

分别计算实验3、6、9天的样品腐蚀速率的平均值，结果如图二所示。

3.结论

图是样品盐雾实验的腐蚀速率曲线，星形曲线表示原始样品腐蚀速率，方形曲线表示镀锌样品腐蚀速率。由曲线可以看出对于原始样品来说样品的腐蚀速率随腐蚀时间的增加呈现增大并逐渐趋于平缓的趋势；而对于镀锌样品来说，样品的腐蚀速率随着腐蚀的进行逐渐减小，并有可能趋于平缓。而纵向比较可以看出镀锌后样品的腐蚀速率比原始样品明显减小了，表明镀锌增强了材料的抗腐蚀性能。

四、总结

本文研究Sm2Co17永磁体原始及镀层样品极化曲线可得腐蚀电位：双相不锈钢>镀层Sm2Co17>原始Sm2Co17。不锈钢和原始Sm2Co17腐蚀电位相差较大，说明，材料在海水中抗腐蚀性能较差，而镀层Sm2Co17腐蚀电位比原始样品约有升高，说明样品表面镀层对样品的抗腐蚀性能有一定的提高。

采用中性盐雾试验可得镀层样品趋于平缓时的腐蚀速率将近原始样品的一半，说明，样品表面镀层改善了样品抗腐蚀能力，这也论证了上述结论。

参考文献：

[1] Nesbbit E A. Appl. Phys. ，1968 ，18（12）：361

[2] Ojima T. Japan. J . Appl. Phys. ，1977 ，4：671