总所周知，烧结型NdFeB永磁体具有优良的磁性能被广泛应用，但其突出的缺陷就是磁体本身在日常环境中容易遭受氧化和腐蚀，导致磁性能下降，从而严重限制了其应用范围。NdFeB永磁体容易遭受腐蚀，①是因Nd是化学活性最高的金属元素之；②是由于材料的多相结构及各相间的电位差异。研究结果表明，NdFeB永磁体的腐蚀主要发生在以下三种环境：长时间高温环境(>150℃)，暖湿环境和电化学环境。

烧结NdFeB永磁体的防护可从两方面着手：①是从合金的成分设计和制造工艺上，改善晶间相的成分，尽量减少不同相之间的腐蚀电位差，避免或减弱晶间腐蚀，合金化方法是对NdFeB永磁体自身组分进行调整，主要是向永磁体中添加微量元素，来增强磁体的耐腐蚀性能；②采用表面涂覆技术对磁体表面进行防护处理，使其与周围腐蚀介质隔离。通过对烧结型NdFeB永磁体进行表面防护处理，可以在不损害磁性能的条件下，大大提高磁体的耐腐蚀性能，而且成本远小于向烧结型NdFeB永磁体中添加合金元素的方法。

烧结钕铁硼磁体生产流程

当然除了防腐作用之外，对钦铁硼永磁体进行表面处理还有如下作用：①除去表面松散磁性粒子，形成光洁的磁体表面。烧结NdFeB永磁体不可避免表面会产生疏松磁性粒子，在某些应用中（如硬盘驱动器或音圈系统），疏松的磁性粒子会影响功能或破坏磁性系统，通过防护处理磁体得到彻底清洗，形成光洁表面。②操作保护是在装配或工作过程中，磁体经常受机械应力作用，可能导致粒子脱落，特别是磁体边缘处，表面防护涂层可防止磁性粒子脱落。

NdFeB永磁体表面处理方法归纳起来，主要有两类：一种是对合金磁粉进行表面处理后再成型，如将磁粉先化学镀或电镀后再成型，另一种则是对成品进行表面处理。前者主要应用于粘接成型的产品上，其工艺要求较高，设备较特殊、操作实施不方便，目前，仅在少数场合采用；后者则应用范围很宽。目前在工业应用对烧结型NdFeB永磁体进行表面处理的技术路线主要有:电镀、化学镀、化学转化膜、电泳和真空镀等，获得得的主要涂层有金属或合金镀层、化学转化膜层、聚合物涂层和复合涂层等。

一、金属或合金镀层

金属镀层可采用Ni、Zn、AI、Fe、Cu、TiN、Ti₂N、Ni-Fe、Zn-Fe、Zn-Cr、Zn-Ni、Ni-A₂O₃、Ni-P、Ni-CO-P和Ni-Cu-P等金属或金属基复合镀层，主要采用电镀、化学镀或物理气相沉积等方法使其覆于NdFeB永磁体表面。与一般的金属基体相比，在磁体表面进行镀覆存在一定的困难，首先是因为Nd的活泼性，其次是因为磁体通常是通过粉末冶金的方法压制成型并最终烧结而成，磁体表面粗糙、疏松多孔，在镀覆过程中容易渗入酸、碱及镀液，造成磁体施镀后泛白或鼓泡，从而降低镀层对磁体的保护性能。因此，在烧结磁体镀覆过程中，需要采取一系列措施才能获得保护性能优良的金属镀层。

方形镀镍钕铁硼强磁

①电镀

电镀是在含有某种金属离子的电解质溶液中，将被镀工件作为阴极，通以一定的直流或交流电，使金属离子得到电子，在工件表面不断沉积金属镀层的加工过程。磁体电镀Ni和普通电镀过程相似，但是在NdFeB磁体电镀中，需要对溶液的化学组分做一定的调整，以缓解镀液对磁体表面的腐蚀。

电镀原理

电镀工艺原理是电化学过程，也是一种氧化还原过程。电镀的基本过程是将待电镀的零件浸在金属盐的溶液中作为阴极，金属板作为阳极，接直流电源后，在零件上沉积出所需的镀层。

小知识：电镀与电泳

电泳俗称镀漆（见下方聚合物涂层描述），是高分子树脂的沉积。而电镀则是金属离子沉积的过程。

#电镀。利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时，镀层金属做阳极，被氧化成阳离子进入电镀液，待镀的金属制品做阴极，镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层；电泳：溶液中带电粒子（离子）在电场中移动的现象。#电泳涂装是利用外加电场使悬浮于电泳液中的颜料和树脂等微粒定向迁移并沉积于电极之一的基底表面的涂装方法。

②化学镀

从防腐蚀成本、涂层抗腐蚀性和批量生产考虑，电镀方法较为理想，但缺点是镀层存在边角效应，且镀液容易在磁体内残留。为克服电镀工艺的边角效应，很多研究者研究了化学镀方法为磁体提供腐蚀防护

化学镀，又名化学沉积，即是将被镀金属基体浸在含有待镀金属离子及其它离子的槽液中，靠槽液中的还原剂被氧化来提供电子，待镀金属离子获得电子，在具有催化性能的金属基体上沉积，这样的沉积过程叫化学镀。

目前，电镀、化学镀、电泳等传统的加工方式仍然是稀土永磁材料行业中应用最广泛的表面防护手段，利用这些工艺制备的涂层已被用户广泛认可。

③物理气相沉积镀层

物理气相沉积（PVD）技术避免了溶液对磁体的侵蚀，可以获得组织均匀、附着牢固的镀层，且没有环境污染问题，因此该方法在稀土永磁材料表面防护领域中备受关注。近年来，研究人员采用蒸发镀、磁控溅射、离子镀等技术在NdFeB磁体表面制备了铝基、钛基、锆基等涂层，研究了这些涂层对磁体的防护性能。

磁控溅射原理图

然而，受NdFeB产品多样性及尺寸规格等因素的限制，以及成本方面的考虑，PVD工艺在行业中并未得到广泛应用。未来针对NdFeB磁体的特点，设计专用的工装夹具，提高镀层均匀性、靶材元素利用率及生产效率是PVD技术在稀土永磁材料表面防护领域中发展的重点。

二、化学转化膜

目前常用化学转化膜技术包括铬酸盐成膜技术、磷酸盐成膜技术、达克罗膜技术等。化学转化法是一种比较经济的表面处理手段。化学转化膜多用于暂时性防护，或作为有机涂层的底层，以增强表面涂层与基体之间的结合力。

①铬化学转化处理技术。以铬配和重铬酸盐为主要成分的水溶液进行化学处理获得保护膜的技术非常成熟，具有优异的防腐蚀性能及有一定的自愈功能，但六价铬是一种致癌的有毒物质对其应有所限制。

②无铬化学转化膜。通过磷化方法制备的磷酸盐膜的出现为金属的腐蚀防护提供了一条新的途径。磷化又称磷酸盐处理，它是指将金属放入含有磷酸和可溶性磷酸盐溶液中处理，使其表面生成结合力良好的稳定的磷酸盐膜。烧结型NdFeB永磁体的磷化膜耐腐蚀性能已被广泛研究，并且具有一定的腐蚀防护效果。

小知识：磷化技术的起源

磷化技术是由英国的Ross首先开发，他将烧红的铁胸衣浸到沸腾的磷酸中取得防锈效果，并于次年申请专利。到现在，磷化已有一百多年的历史了，我国在20世纪80年代中期磷化处理才在汽车行业得到应有的地位和普及应用。

③达克罗膜。是指不用电沉积的方法将工件直接浸入或刷涂含有锌或铝和铬的无机复合转化膜层，也可称为锌-铬或铝-铬水系复合涂层技术。其中的锌铬膜涂层由于具有极佳的耐腐蚀性、无氢脆和处理过程少污染等特点。

达克罗®的机理

工艺路线说明：

达克罗®处理所使用的Dacrodip处理液为金属片状锌、铬酸酐、乙二醇等水分散液。将被处理件浸泡在Dacrodip中，然后在烧结炉中加热至约300℃，六价铬通过乙二醇等有机物被还原，生成非水溶性的非晶态nCrO3·mCr203作为粘结剂，将堆叠几十层的片状锌相互结合形成表膜。同时Dacrodip中的铬酸酐将金属底材表面氧化并形成化学结合，产生牢固的贴合力。达克罗®处理表膜的防锈机理由受锌颗粒控制的自我牺牲保护作用、铬酸对底材面的钝化以及片状锌和铬化合物的阻隔作用所构成，通过这些作用而表现出无以伦比的耐蚀性。（来源EMANAKGroup）

三、聚合物涂层

聚合物涂层一般用于在较严重的腐蚀环境下使用的磁体或者在某些使用环境中要求磁体表面电绝缘时的场合。用于烧结型NdFeB永磁体聚合物涂层的主要材料是树脂和有机高分子，其中环氧树脂最为普遍，这是由于环氧树脂具有优异的防水性、抗化学侵蚀性及粘结特性，并有足够的硬度，特别是环氧树脂的吸水性和渗透性在各种树脂中是最小的。

↑↑阴极电泳涂层NdFeB磁体

黑色电泳一般是环氧加泳漆加黑色浆做的电泳

张玉昌等运用电泳的方法在NdFeB磁体表面涂覆了树脂涂层，研究结果表明，与阳极电泳涂层相比，阴极电泳涂层的耐酸性、耐碱性、耐盐雾性，耐溶剂性和与基体的结合力等均远高于阳极电泳涂层。

小知识：阳极电泳及阴极电泳

电泳涂装将具有导电性的被涂物浸渍在装满水稀释的、浓度比较低的电泳涂料槽液中作为阳极（或阴极）、在槽中另设置与其相对应的阴极（或阳极），在两极间通直流电，在被涂物上析出均一、水不溶的涂膜的一种涂装方法。

电泳漆又称为电沉积涂料。根据被涂物的极性和电泳涂料的种类，电泳涂装法可分为两种：阳极电泳&阴极电泳（被涂物为阴极）。这种漆是在直流电场作用下使漆中的高分子成膜物带上电荷，向带相反电荷的电极（工件）移动，从而释放所带电荷以后沉积到金属表面上。如果高分子成膜物带负电荷，沉积到带正电荷的金属表面，则这种涂料叫做阳极电泳漆。如果高分子成膜物带正电荷，沉积到带负电荷的金属表面，则这样涂料叫做阴极电泳漆。阴极电泳涂料所含的树脂带有碱性基团，经酸中和后成盐而溶于水。通直流电后，酸根负离子向阳极移动，树脂离子及其包裹的颜料粒子带正电荷向阴极移动，并沉积在阴极上，这就是电泳涂装的基本原理。电泳涂装是一个很复杂的电化学反应，一般认为至少有电解、电泳、电沉积、电渗这四种作用同时发生。

↓↓电极附近主要的化学反应如下表所示

四、梯度涂层

烧结型NdFeB永磁体在恶劣的环境使用时，单一涂层往往不能满足其使用要求，应根据不同的环境条件采用以上几种涂层的组合，形成梯度保护，即在金属镀层或其复合镀层表面再加上一层聚合物膜层，或用几种金属(合金)镀层的组合以获取更高的抗腐蚀性能。例如化学镀镍时易于产生的镀层缺陷，用电泳涂装良好的覆盖能力来修补。在己有化学镀镍作为预处理的良好表面上实施电泳涂装，可以进一步提高涂层的结合力和表观质量。

一般而言梯度涂层具有优良的抗腐蚀性能，能在各种腐蚀介质中为磁体提供良好的腐蚀保护，但工艺复杂，成本也相应较高。所以在应用中，应该根据镀层的实际使用环境、抗腐蚀性的要求和工艺成本来合理选择，方能确定出较合适的梯度涂层

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五、顺便看看NdFeB永磁体的应用

目前商品化的NdFeB永磁体的最大磁能积己达50MEOe，由于稀土永磁材料的高磁能积和高矫顽力等优异的特性，己给永磁应用带来革命性变化。NdFeB永磁体主要应用在以下方面（示例）：

①在机电方面。NdFeB永磁体没有激磁损耗、不发热，用它制造的电机优点很多，例如NdFeB永磁电机不需要激磁线圈与铁心，磁体体积较原来磁场所占空间小、没有损耗、不发热，故欲得到同样输出功率整机的体积，重量可减小30%以上，或同样体积、重量下，其整机输出功率要高出50%以上。

②在汽车领域。电机是汽车上不可缺少的部件，一般汽车上有8-10台，高级轿车多达40-50台，目前用量最大的是启动电机，通过采用小电机，才能降低汽车重量，增加舒适感，提高汽车的整体性能。

③在医疗设备方面。医用核磁共振设备，每台只需2-4吨NdFeB永磁体，就可替代原来100吨的铁氧体磁体，大大减小了设备的重量和体积。

④在风力发电领域。铷铁硼用于永磁直驱发电机组，具有结构简单，运行与维护成本低，使用寿命长、并网性能良好、发电效率高，更能适应在低风速的环境下运行。

⑤节能设备。铷铁硼用于家用变频电器的电机及节能电梯，可以提升电器的效率，可靠度及性能，降低使用成本。

⑥在3C行业。铷铁硼用于计算机类、通讯类及消费类设备中的震动马达，声学元器件及磁吸等，可实现体积小，功率大，性能高等特点。

 

编辑：粉体圈Alpha

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