D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1994.s1.016 第16卷增刊 北京科技大学学报 Vol.16 1994年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing Mar.1994 Nd-FeB合金的组织与组成对 其腐蚀行为的影响+ 过家驹 张蕙文 刘艳春孔勤 李锐 〈表面科学与腐蚀工程系) 摘要研究了Nd-Fe-B合金的组织与组成对其腐蚀行为的影响。对Nd-FeB合金各主要组 成相在纯水和NaC溶液中电位进行了测定，结果表明E(客N4)<E事体相，<E(高)。Nd-Fe-B合 金的腐蚀特征是晶界处的富钕相优先腐蚀，然后向晶粒内Nd:Fen.B基体相扩展。环境腐蚀试验 结果表明，NdFe-B合金中加入Dy后，耐蚀性提高；加入Al后，则耐蚀性有所下降。 关键词Nd-Fe-B合金，腐蚀，组织，组成 Effect of Structure and Composition on Corrosion Behavior of Nd-Fe-B Alloy Guo Jiaju Zhang Huiwen Liu Yanchun Kong Qin Li Rui (Dept.of Surface Science and Corrosion Enginering) ABSTRACT The effects of composition and structure on corrosion behavior of Nd-Fe-B alloy have been studied.The potentials of all main phase of Nd-Fe-B alloy in pure water and NaCl solution were measured.The order of potential is EE The corrosion characteristic of Nd-Fe-B permanent alloy is that the Nd-rich grain boundary phase in the alloy is easier to be corroded than the Nd:FeB grain phase.The experiment results of eviromented corrosion tests showed that the corrosion resistance of the Nd-Fe-B alloy in solu- tion is improved by the addition of Dysprosium,but reduced by the addition of Aluminium to the alloy. KEY WORDS Nd-Fe-B alloy,corrosion,structure,composition Nd-Fe-B永磁合金性能优异，价格低廉，但在使用环境中并不耐蚀。目前仍缺乏有关 Nd-Fe-B合金腐蚀行为和腐蚀机制方面的研究报导。Nd-Fe-B合金(NdisFer,B:烧结磁体) 1993-09-08收稿第一作者男54岁副教授 十国家自然科学基金资助项目
第 16 卷增刊 1 9 9 4 年 3 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s i t y o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e i i i n g V o l . 16 M a r . 1 9 9 4 N d 一 Fe 一 B 合金的组织与组成对 其腐蚀行为 的影 响 + 过家驹 张 蕙文 刘艳春 孔 勤 李 锐 ( 表面科学 与腐蚀工程 系) 摘 要 研究了 N d 一 Fe 一 B 合金的组织 与组成对 其腐 蚀行为的影响 。 对 N d 一 Fe 一 B 合金各主要组 成相在纯 水和 N a cl 溶液 中电位进行 了测 定 , 结果表明 (E 翻 d相 》 < E 、 . 体 相 , < (E 富 确 、 。 N d 一 eF 一 B 合 金 的腐 蚀特征是晶 界处的 富教 相优 先腐蚀 , 然后 向晶粒 内 N d Z F e l 。 B 基体相扩展 。 环 境腐蚀试验 结果 表明 , N d 一 eF 一 B 合金中加入 D y 后 , 耐蚀性提高 ; 加入 lA 后 , 则耐蚀性 有所下降 。 关键词 N d 一 eF 一 B 合金 , 腐 蚀 , 组织 , 组成 E ff e e t o f S t r u e t u r e a n d C o m p o s i t i o n o n C o r r o s i o n eB h a v i o r o f N d 一 F e 一 B A ll o y + G uo J 故ju Z h a n g H u ~ n L iu ay cn h u n K on g Q ln LI R iu ( eD p t . o f S u r f a e e cS i e n e e a n d C o r r o s i o n E n g i n e r i n g ) A B S T R A C T T h e e f f e e t s o f e o m P o s i t i o n a n d s t r u e t u r e o n e o r r o s i o n b e h a v i o r h a v e b e e n s t u d i e d . T h e P o t e n t i a l s o f a ll m a i n p h a s e o f N d 一 F e 一 B a ll o y i n p u r e o f N d 一 F e 一 B a ll o y w a t e r a n d N a C I s o l u t i o n w e r e m e a s u r e d . T h e o r d e r o f p o t e n t i a l i s E ( N d 一 r Le h , < E 、 N d Z F· , ; 。 。 a JO r 。 h · , , < E ( B一 1 1 ) , T h e e o r r o s i o n e h a r a e t e r i s t i e o f N d 一 F e 一 B p e r m a n e n t a ll o y 1 5 t h a t t h e N d 一 r i e h g r a i n b o u n d a r y p h a s e i n t h e a ll o y 1 5 e a s i e r t o b e e o r r o d e d t h a n t h e N d Z F e l ; B g r a i n p h a s e . T h 已 e x p e r im e n t r e s u l t s o f e v i r o m e n t e d e o r r o s i o n t e s t s s h o w e d t h a t t h e e o r r o s i o n r e s i s t a n e e o f t h e N d 一 F e 一 B a ll o y i n s o l u - t i o n 1 5 im p r o v e d b y t h e a d d i t i o n o f yD s p r o s i u m , b u t r e d u e e d b y t h e a d d i t i o n o f A l u m i n i u m t o t h e a ll o y . K E Y W O R D S N d 一 F e 一 B a ll o y , e o r r o s i o n , s t r u e t u r e , e o m P o s i t i o n N d 一 F e 一 B 永磁 合 金性 能优 异 , 价格 低廉 , 但在使 用 环境 中并 不耐 蚀 。 目前仍 缺 乏有 关 N d 一 F e 一 B 合金 腐蚀 行 为和腐蚀 机制 方 面的 研究报导 。 N d 一 F e 一 B 合金 ( N d 1 5 F e 7 7 B S 烧结 磁体 ) 19 93 一 0 9 一 08 收 稿 第一 作者 男 54 岁 副 教 授 + 国 家 自然科学基 金 资助项 目 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1994. s1. 016
·78· 北京科技大学学报 是多相合金，主要由NdF©B基体相、富钕相和富硼相构成。它的组织和化学组成决定了 磁体的磁性能2)。已有研究工作报导，其组织对磁体的氧化腐蚀也有很大的影响。在Nd F®-B合金的氧化过程中，富钕晶界相首先被氧化，并沿晶界深入扩展至晶粒内部，形成表 面氧化层3。也有的研究工作提出，富硼相可能优先腐蚀。此外，有不少工作研究了Co、 Dy、Cr、Al等合金元素对提高Nd-Fe-B合金耐热和耐氧化腐蚀性的作用s.),但是关于在 湿腐蚀条件下合金元素加入对磁体腐蚀行为的影响，则尚有待更进一步的研究。 本文首先对Nd-Fe-B合金各主要组成相的电位和合金腐蚀产物的组成进行了测定，并 使用微区电化学测量技术和长焦距金相显微镜，对组成相的电位变化和腐蚀形态进行了原 位测试和观察，进而探讨了合金组织与腐蚀机制的关系。又应用浸泡、湿热等腐蚀试验方 法，对添加Dy、Al合金元素后Nd-Fe-B合金耐蚀性的变化进行了研究，讨论了Nd-Fe-B合 金的组成对腐蚀的影响。 1实验方法 1.1试样制备 表1合金试样的化学组成(%) 按照Nd-Fe-B合金各主要相的组 Table 1 Chemical composition of speciments (% 成[2]，使用纯钕、电解铁和硼铁作原料，在 试样 Nd Fe B 真空电弧炉内分别熔炼制成模拟合金相的 基体相 26.7 72.3 1 富Nd相 90.0 10.0 试样。各试样重约为8g,其组成见表1。腐 席B相 37.3 52.5 10.2 蚀试验使用的Nd-Fe-B、(Nd、Dy)-FeB、(Nd、Dy)-Fe-B-Al合金试样为市售的烧结磁 体，试样为直径15mm×4mm的圆片，其组成如表2所示。样品表面均用500*水砂纸打磨 后，经无水乙醇清洗备用。 表2Nd-Fe-B、(Nd、Dy)-Fe-B、(Nd、Dy)-Fe-B-Al试样组成(at%) Table 2 Chemical composition of specimetns of Nd-Fe-B, (Nd,Dy)-Fe-B.(Dd,Dy)-Fe-B-Al (at%) 试样 Nd Fe B Dy Al Nd-Fe-B 16 77.56.5 (Nd.Dy)-Fe-B 14.477.5 6.51.6 (Nd,Dy)-Fe-B-Al 14.476.76.51.60.78 1.2电化学测试 用PZ26数学电压表，分别测试了各模拟合金相试样在0.1%NaC1及蒸馏水中的电极 电位，试样浸入溶液30min待电位稳定后，测定各试样的电位值并加以比较。应用微区电 化学测量技术原位测定了Nd-Fe-B合金基体相和富钕相微区的电位。在测定前先将试样表 面抛光，用透明胶带封闭，然后在金相显微镜下将所需测量的相组织表面覆盖层去除，把 试样置入0.5%NaCl溶液中，用自制的Ag/AgCl微参比电极及数字电压表测量电位。 1.3腐蚀形态观察和腐蚀产物分析 将抛光试样浸入0.5%NaCI溶液后，用MET型长焦距金相显微镜对试样表面的腐蚀 情况进行观测；用3080型X射线萤光分析仪对试样基体及腐蚀产物中的元素含量进行分 析
. 8 7 . 北 京 科 技 大 学 学 报 是多相 合金 , 主要 由 N d Z F e , ; B 基体相 、 富钦相和 富硼 相构成 。 它的 组织 和化学组 成决定 了 磁体 的磁性能 l[, ’ 〕 。 已 有研究工作报 导 , 其组织对 磁体的氧 化腐蚀也 有很 大 的影 响 。 在 N d - F e 一 B 合金的氧 化过程 中 , 富钦晶界相 首先 被氧 化 , 并沿 晶界 深入扩展 至 晶粒 内部 , 形 成表 面 氧 化层 3[, ` ] 。 也有 的研究 工作提 出 , 富硼 相 可能优先腐蚀 s[] 。 此外 , 有 不少工作研究 了 C 。 、 街 、 rC 、 lA 等合金 元素对 提高 N d 一 eF 一 B 合金耐 热和 耐氧 化腐 蚀性的作 用 .e[ ’ 〕 , 但是关于在 湿 腐蚀条件下 合金元素加入对磁 体腐蚀行 为 的影 响 , 则 尚有待更进一 步的研究 。 本文 首先对 N d 一 F e 一 B 合 金各主要组成相 的 电位和 合金 腐蚀产物 的组 成进行 了测定 , 并 使 用 微 区 电化 学 测量 技术和 长焦 距 金相显 微镜 , 对 组成 相 的电位变化和 腐蚀 形 态进行 了原 位测 试和 观察 , 进而探 讨了合金 组 织与腐蚀机 制的关系 。 又 应用浸 泡 、 湿热 等腐蚀试验方 法 , 对添 加 场 、 A l 合金 元素后 N d 一 F e 一 B 合 金耐 蚀性的变化进行 了研 究 , 讨论 了 N d 一 F e 一 B 合 金的 组成 对腐蚀 的影 响 。 1 实验方法 1 . 1 试 样制备 按 照 N d 一 F e 一 B 合 金 各 主 要 相 的 组 成川 , 使用 纯钦 、 电解 铁和硼铁 作 原料 , 在 真 空 电弧炉 内分 别 熔炼制成模拟 合金 相 的 试样 。 各 试样重约为 8 9 , 其 组成见表 1 。 腐 表 l 合金试样的 化学组成 ( % ) T a b 一e 1 C h e m i c a 一 e o m p o s it i o n o f s p e e i m e n t s ( % ) 试 样 N d F e B 基体相 2 6 . 7 7 2 . 3 1 富 N d 相 9 0 . 0 1 0 . 0 富 B 相 3 7 . 3 5 2 . 5 1 0 . 2 蚀试验 使 用的 N d 一 F e 一 B 、 ( N d 、 场 ) 一 F e 一 B 、 ( N d 、 D y ) 一 F e 一 B 一 lA 合金试 样 为市售 的烧 结磁 体 , 试样 为直 径 15 m m x 4 m m 的 圆片 , 其组 成如 表 2 所示 。 样 品表面 均 用 5 0 0 “ 水砂纸 打磨 后 , 经 无水 乙 醇 清洗 备用 。 表 2 N d 一 F e 一 B 、 ( N d 、 D y ) 一 F e 一 B , ( N d 、 D y ) 一 r e 一 B 一 A I 试 样组成 ( a t % ) T a b l e 2 C h e m i c a l c o m P o s it i o n o f s p e c i m e t n s o f N d 一 F e 一 B , ( N d , D y ) 一 F e 一 B , ( D d , D y ) 一 F e 一 B 一 A I ( a t % ) 试 样 N d F e B D y A I N d 一 F e 一 B 1 6 7 7 . 5 6 . 5 一 一 ( N d . D y ) 一 F e 一 B 1 4 . 4 7 7 . 5 6 . 5 1 , 6 一 ( N d , D y ) 一 F e 一 B 一 A 1 1 4 . 4 7 6 . 7 6 . 5 1 . 6 0 . 7 8 1 . 2 电化学测 试 用 P Z 26 数学 电压表 , 分别 测试 了各模拟 合金 相试 样在 。 . 1 % N a CI 及 蒸 馏 水 中的 电极 电位 , 试样 浸入 溶液 30 m in 待电位 稳定后 , 测 定各 试 样的 电位值并 加以 比较 。 应 用微 区 电 化学 测 量技术 原 位测 定 了 N d 一 F e 一 B 合金 基体 相和 富钦 相微 区 的 电位 。 在测 定前 先将 试样 表 面抛 光 , 用透 明胶带 封 闭 , 然后 在金相 显 微镜下将所需 测量 的相 组织 表面 覆 盖层 去除 , 把 试样 置入 0 . 5 % N a CI 溶液 中 , 用 自制 的 A g / A g CI 微 参 比电极 及数 字 电压表 测 量 电位 。 1 . 3 腐 蚀形态观 察和 腐蚀 产 物分析 将抛 光试 样 浸 入 0 . 5 % N a CI 溶 液后 , 用 M E T 型 一 长焦 距金 相 显微 镜对 试 样表 面 的腐蚀 情况 进行 观测 ; 用 3 0 8 。 型 X 一 射线 萤 光分析仪对 试 样基 体及腐蚀 产物 中的元 素含量进 行 分 析
过家驹等：Nd-Fe-B合金的组织与组成对其腐蚀行为的影响 ·79· 1.4腐蚀试验 进行浸泡试验、湿热试验以比较加入合金元素Dy、AI后Nd-Fe-B合金的耐蚀性。浸泡 试验介质为0.1%NaCl、0.1%NaHSO,溶液和蒸馏水。湿热试验装置为LRH-150S型恒温 恒湿箱。试验温度48℃，相对湿度为95%RH。 2 实验结果与讨论 2.1合金组织对腐蚀的影响 表3试样在纯水及0.1%NaCI溶液中 表3所示为各组成相模拟合金试样在纯 的电位(Vsc,室温) 水（蒸馏水）和0.1%NaCl溶液中的电位值。 Tbale 3 Potential of specimets in pure water and 由表可见，在水溶液介质中Nd-Fe-B合金各 0.1%NaCl solution (VscE,room temperature) 组成相的电位有很大差别。在纯水中，基体 介质Nd-FeB合金基相言钕相富相 相和富钕相的电位差约有0.4V,E富微相< 纯水 -0.760 -0.740-1.130-0.690 0.10%NaC1-0.970-0.930-1.540-0.780 E体相<E富雨相。Nd-Fe-B合金的电位是以上 各相的混合电位。在NaC1溶液中，各组成相的电位较纯水中均下降0.1~0.3V左右，这说 明含有氯离子的水溶液对Nd-Fe-B合金有更大的腐蚀活性。富钕相的电位和基体相的电位 差值更大。显然，在具有明显电位差的各相区域间将形成局部腐蚀电池。具有低电位的相 组织区域被加速腐蚀。富钕相和基体相构成了小面积阳极和大面积阴极的组合，更加促进 了富钕相的腐蚀。 10 应用微区电化学测量技术，对Nd-Fe-B 合金表面的基体相和富钕相的电位进行了 直接原位测量，其结果示于图1。由图可见， 6 基体相的稳定电位约为一0.48V,富钕相约 2 为一0.79V(相对Ag/AgCl参比电极)，两 者相差约为0.3V。原位测量的电位值虽较 铸态的模拟合金相电位值低，但同样反映基 体相和富钕相之间有很大的电位差。富钕相 4 6 8 10 T,min 将优先腐蚀。 利用长焦距金相显微镜对合金试样的 图10.s%NaCl溶液内Nd-Fe-B合金基体相 腐蚀过程进行原位观察，可以清楚地看到富 和富钕相的电位(V,以Ag/AgCI作参比电极) 钕相的优先腐蚀过程。图2为试样浸入 Fig.1 Potential of major phase and Nd-rich phase 0.5%NaC1溶液后表面状态的变化。照片中 in 0.5%NaCl solution 分散的深色区域为富钕相，大片浅色区域为基体相。试样浸入0.5%NaCI溶液后，富钕相 区域很快转为黑色受到腐蚀，腐蚀区随即向周围的基体相内扩展。 应用X射线萤光分析技术(xRFA),对Nd-Fe-B合金试样及其在NaCl溶液中浸泡试 验后腐蚀产物中的Nd和Fe的相对含量(Nd/Fe原子数比)进行了测定，其结果列于表4。 由表可见，腐蚀产物中的Nd/Fe(原子数比)大于合金试样中的该值。也即腐蚀产物中的 Nd含量较合金中的Nd含量高，这也说明了合金中的富钕相发生优先腐蚀。此外，随着介
过家驹等 : d N 一 F e 一 B 合金的组织 与组成对其腐蚀 行为的影响 1 . 4 腐蚀试验 进行浸 泡试 验 、 湿热试 验以 比较 加入合金 元素 肠 、 A d l 后 N 一 Fe 一 B 合金的 耐蚀性 。 浸 泡 试验介0质为 . % 1 N a C I 、 0 . % 1 N a H S O ; 溶 液和 蒸馏 水 。 湿R热试验装 置 为H L 一 1 5 5 0 型 恒温 恒 湿箱 。 8 4试验温度 ℃ , 相对湿度为 95 % R H 。 2 实验结果与讨论 .2 1 合金组织 对腐 蚀 的影响 表 3 所 示 为各组 成相 模拟合金 试样在纯 水 ( 蒸馏水 ) 和 0 . 1 % N a CI 溶液 中的 电位值 。 由表可 见 , 在 水溶 液介 质中 N d 一 F e 一 B 合金各 组成 相 的 电位有 很大 差别 。 在纯水 中 , 基体 相 和 富 铰 相 的 电位 差 约 有 0 . 4 v , E 富 傲 相 < E 基 体相 < E 富 。 相 。 N d 一 eF 一 B 合金 的 电位是 以上 表 3 试样在纯水 及 0 . 1 % N a CI 溶液 中 的电位 ( v scE , 室温 ) T b a l e 3 P o t e n t i a l o f s P 吧 c im e st i n P “ r e w a t e r a n d 0 · l % N a C I s o l u ti o n ( 、 cs E , r o m et m p e r a t u r e ) 介 质 N d 一 F e 一 B 合金 基 相 富钦相 富硼 相 纯 水 一 0 . 7 6 0 一 0 . 7 4 0 一 1 . ] 3 0 一 0 . 6 9 0 0 . 10 % N a C I 一 0 . 97 0 一 0 . 9 3 0 一 1 . 5 4 0 一 0 . 7 8 0 各 相 的混合 电位 。 在 N a CI 溶 液 中 , 各组成 相 的 电位较纯 水 中均下 降 0 . 1一。 . 3V 左右 , 这说 明含有 氯离子 的水溶 液对 N d 一 F e 一 B 合金有 更大 的腐蚀 活性 。 富铰 相 的 电位和基 体相 的 电位 差 值更 大 。 显然 , 在 具有 明显 电位 差 的各相 区域 间将形成 局部 腐蚀 电池 。 具有 低 电位 的相 组 织 区 域被 加速腐蚀 。 富 铰相 和基体相 构成 了小面 积 阳极 和大 面积 阴极 的组 合 , 更 加促 进 A 一 . l 。一火囚l 了 富钦相 的腐蚀 。 应 用微 区 电化学 测量 技术 , 对 N d 一 F e 一 B 合 金 表面 的基 体相 和 富钦 相 的 电位 进 行 了 直接原 位测量 , 其 结果 示于 图 1 。 由图 可见 , 基 体相 的稳 定 电位 约为 一 0 . 48 V , 富钦 相约 为 一 .0 79 V ( 相对 A g / A g CI 参 比 电极 ) , 两 者 相差 约 为 0 . 3 V 。 原位 测量 的 电位值虽较 铸 态 的模拟 合 金相 电位值低 , 但 同样反 映基 体相和 富钦 相之 间有 很大的 电位差 。 富铰相 将优先腐蚀 。 利 用 长 焦距 金 相 显 微镜 对 合金 试 样 的 腐蚀过程进行 原 位观察 , 可 以 清楚地 看 到富 钦 相 的 优 先 腐 蚀 过 程 。 图 2 为 试 样 浸 入 .0 5 % N a CI 溶液 后表 面 状态 的变化 。 照 片中 0 2 4 6 T , 而 n 图 1 0 . 5 % N a cl 溶液内 N d 一 F e 一 B 合金基体相 和 富钱 相的电位 ( v , 以 A g / A g CI 作参比电极 ) F i g . 1 P o t e n t i a l o f m a j o r P h a s e a n d N d 一 r i e h p h a s e i n 0 . 5 % N a C I os l u t i o n 分散 的深色 区 域为 富钦相 , 大 片浅 色 区域 为基体 相 。 试 样 浸入 0 . 5 % N a CI 溶液 后 , 富钦相 区 域很 快转 为黑 色受 到腐蚀 , 腐蚀 区 随即 向周 围 的基体相 内扩展 。 应用 X 射线 萤光 分析 技术 x( R F A ) , 对 N d 一 F e 一 B 合金试样 及其在 N a CI 溶液 中浸 泡试 验 后腐蚀 产物 中的 N d 和 F e 的相对 含 量 ( N d / F e 原 子数 比 ) 进行 了测 定 , 其结果 列于表 4 。 由表 可见 , 腐蚀产物中的 N d / F e ( 原子数 比 ) 大 于 合金试 样 中的该 值 。 也 即腐蚀 产物 中的 N d 含量 较合金 中的 N d 含 量高 , 这也说明 了合金 中的富钦 相发 生优 先腐 蚀 。 此外 , 随着介
个病惰置鬟 静署复置其P色鑫合叠 美了单童量年曹要套毒 eB圊Dy)FeB ND)介 0.06 0.112.0 0%N1.190 0.230.203 NaH夏0170 0.390.350 熟试：128 0:44得0
过家驹等 : N d 一 F e 一 B 合金的组织 与组成对其腐蚀 行为的影响 1 . 4 腐蚀试验 进行浸 泡试 验 、 湿热试 验以 比较 加入合金 元素 肠 、 Al 后 N d 一 Fe 一 B 合金的 耐蚀性 。 浸 泡 试验介 质为 0 . 1 % N a CI 、 0 . 1 % N a H S O ; 溶 液和 蒸馏 水 。 湿 热试验装 置 为 L R H 一 1 5 05 型 恒温 恒 湿箱 。 试验温度 48 ℃ , 相对湿度为 95 % R H 。 2 实验结果与讨论 .2 1 合金组织 对腐 蚀 的影响 表 3 所 示 为各组 成相 模拟合金 试样在纯 水 ( 蒸馏水 ) 和 0 . 1 % N a CI 溶液 中的 电位值 。 由表可 见 , 在 水溶 液介 质中 N d 一 F e 一 B 合金各 组成 相 的 电位有 很大 差别 。 在纯水 中 , 基体 相 和 富 铰 相 的 电位 差 约 有 0 . 4 v , E 富 傲 相 < E 基 体相 < E 富 。 相 。 N d 一 eF 一 B 合金 的 电位是 以上 表 3 试样在纯水 及 0 . 1 % N a CI 溶液 中 的电位 ( v scE , 室温 ) T b a l e 3 P o t e n t i a l o f s P 吧 c im e st i n P “ r e w a t e r a n d 0 · l % N a C I s o l u ti o n ( 、 cs E , r o m et m p e r a t u r e ) 介 质 N d 一 F e 一 B 合金 基 相 富钦相 富硼 相 纯 水 一 0 . 7 6 0 一 0 . 7 4 0 一 1 . ] 3 0 一 0 . 6 9 0 0 . 10 % N a C I 一 0 . 97 0 一 0 . 9 3 0 一 1 . 5 4 0 一 0 . 7 8 0 各 相 的混合 电位 。 在 N a CI 溶 液 中 , 各组成 相 的 电位较纯 水 中均下 降 0 . 1一。 . 3V 左右 , 这说 明含有 氯离子 的水溶 液对 N d 一 F e 一 B 合金有 更大 的腐蚀 活性 。 富铰 相 的 电位和基 体相 的 电位 差 值更 大 。 显然 , 在 具有 明显 电位 差 的各相 区域 间将形成 局部 腐蚀 电池 。 具有 低 电位 的相 组 织 区 域被 加速腐蚀 。 富 铰相 和基体相 构成 了小面 积 阳极 和大 面积 阴极 的组 合 , 更 加促 进 A 一 . l 。一火囚l 了 富钦相 的腐蚀 。 应 用微 区 电化学 测量 技术 , 对 N d 一 F e 一 B 合 金 表面 的基 体相 和 富钦 相 的 电位 进 行 了 直接原 位测量 , 其 结果 示于 图 1 。 由图 可见 , 基 体相 的稳 定 电位 约为 一 0 . 48 V , 富钦 相约 为 一 .0 79 V ( 相对 A g / A g CI 参 比 电极 ) , 两 者 相差 约 为 0 . 3 V 。 原位 测量 的 电位值虽较 铸 态 的模拟 合 金相 电位值低 , 但 同样反 映基 体相和 富钦 相之 间有 很大的 电位差 。 富铰相 将优先腐蚀 。 利 用 长 焦距 金 相 显 微镜 对 合金 试 样 的 腐蚀过程进行 原 位观察 , 可 以 清楚地 看 到富 钦 相 的 优 先 腐 蚀 过 程 。 图 2 为 试 样 浸 入 .0 5 % N a CI 溶液 后表 面 状态 的变化 。 照 片中 0 2 4 6 T , 而 n 图 1 0 . 5 % N a cl 溶液内 N d 一 F e 一 B 合金基体相 和 富钱 相的电位 ( v , 以 A g / A g CI 作参比电极 ) F i g . 1 P o t e n t i a l o f m a j o r P h a s e a n d N d 一 r i e h p h a s e i n 0 . 5 % N a C I os l u t i o n 分散 的深色 区 域为 富钦相 , 大 片浅 色 区域 为基体 相 。 试 样 浸入 0 . 5 % N a CI 溶液 后 , 富钦相 区 域很 快转 为黑 色受 到腐蚀 , 腐蚀 区 随即 向周 围 的基体相 内扩展 。 应用 X 射线 萤光 分析 技术 x( R F A ) , 对 N d 一 F e 一 B 合金试样 及其在 N a CI 溶液 中浸 泡试 验 后腐蚀 产物 中的 N d 和 F e 的相对 含 量 ( N d / F e 原 子数 比 ) 进行 了测 定 , 其结果 列于表 4 。 由表 可见 , 腐蚀产物中的 N d / F e ( 原子数 比 ) 大 于 合金试 样 中的该 值 。 也 即腐蚀 产物 中的 N d 含量 较合金 中的 N d 含 量高 , 这也说明 了合金 中的富钦 相发 生优 先腐 蚀 。 此外 , 随着介
过家驹等：Nd-Fe-B合金的组织与组成对其腐蚀行为的影响 *81* 可知，添加合金元素Dy对Nd-Fe-B磁体在纯水、含CI-和HSO,水溶液内的浸泡试验以及 湿热试验中的耐蚀性都有一定提高。添加A1后，则耐蚀性有所下降，尤其在含HSO,溶液 内下降更为显著。 有文献报导们，对于用DyO,掺杂的(NdDy)FeB磁体，有一部分Dy扩散到基体相和 富钕相中，取代部分Nd,并生成稳定的NyOa,从而增加了合金的稳定性。此外，Dy的平 衡电位也高于Nd,从电化学角度看，Dy也比Nd更为稳定.这些都是添加Dy后提高NdFeB 合金耐蚀性的原因。 添加合金元素A!虽然对磁体的耐高温腐蚀性能有益[)，但却使磁体的耐水溶液介质的 耐蚀性能下降。其原因可能是A1的添加使Nd-Fe-B合金晶粒细化，并使富Nd相的分散度 增加[3]。这将导致增强了富钕相的优先腐蚀倾向，并造成磁体整体耐蚀性能的下降。 3结论 (l)Nd-Fe-B合金的各主要组成相在纯水和NaC】水溶液中具有不同的电位值，其顺 序为：E麻牧相<E基体相<E富雨相。 (2)Nd-Fe-B合金的腐蚀特征是在晶界处的富钕相优先腐蚀。 (3)Nd-Fe-B合金中加入合金元素Dy可提高耐蚀性，加入合金元素AI则使合金在水 溶液介质中的耐蚀性下降。 参考文献 1 Sagawa M,et al.J Appl Phys,1984,55:2083 2 Herbat J F,et al.Solid State Comm,1984.51 (11):857 3 Hirosawa S,et al.J MMM,1986,61:363 4华宏慈等.金属学报，1991,27(1)：61 5衫本克久.日本金属学会讲演要旨集，1987：514 6 Kim A S.Camp F E.J Mater Eng,1991,13:175 7 Bala H,Pawtowska G.J Magn.Mater,1990.87:255 8 Doser H.Keeler G.J Appl phys,1988,64 (10):5311
过 家驹 等 : N d 一 F e 一 B 合金的组织与组成对其腐蚀行为的影 响 可知 , 添 加合 金元 素 D y 对 N d 一 F e 一 B 磁体在纯水 、 含 lC 一 和 H S O 不 水溶液 内的浸泡 试验 以 及 湿热 试验 中的耐 蚀性 都有 一 定提高 。 添 加 A l 后 , 则耐 蚀性有 所下 降 , 尤其在 含 H S O 不溶 液 内下 降更 为显 著 。 有文 献报 导〔吕〕 , 对于 用 D y : 0 3掺 杂 的 ( N d D y ) F e B 磁体 , 有 一部 分 D y 扩 散到 基体相 和 富 钦 相中 , 取 代部 分 N d , 并 生成 稳定 的 N y Z O 3 , 从 而增 加 了合金 的稳 定性 。 此外 , D y 的平 衡 电位也 高于 N d 。 从 电化学 角度看 , D y 也 比 N d 更 为稳定 。 这 些都是添 加 历 后提 高 N d F e B 合金 耐蚀性的原 因 。 添加合 金元 素 lA 虽 然对磁 体 的耐 高温 腐蚀性能 有益 川 , 但却 使磁 体 的耐 水溶 液介 质的 耐 蚀性 能 下降 。 其 原 因可能 是 A l 的 添加使 N d 一 F e 一 B 合金 晶粒 细化 , 并 使富 N d 相 的分散 度 增 加「3〕 。 这将导 致增 强 了富钦 相 的优 先腐蚀 倾向 , 并造 成磁 体整 体耐 蚀性能的 下降 。 3 结 论 ( 1) N d 一 F e 一 B 合金 的各 主要 组 成相在 纯水 和 N a CI 水溶液 中具 有 不 同的 电位值 , 其顺 序 为 : E 富 , 相 < E基 休 相 < E富 。 相 。 ( 2) N d 一 F e 一 B 合金 的腐蚀 特征是 在晶 界处 的富钦相优 先腐蚀 。 ( 3) N d 一 eF 一 B 合金 中加 入 合金元 素 历 可提 高 耐蚀性 , 加 入合 金元 素 lA 则使合金在水 溶 液介 质 中的耐 蚀性 下 降 。 参考文献 S a g a w a M , e t a l . J A p p l P h y s , 1 9 8 4 , 5 5 : 2 0 8 3 H e r b a t J F , e t a l . S o lid S t a t e C o m m , 1 9 8 4 , 5 1 ( 1 1 ) : 8 5 7 H i r o s a w a S , e t a l . J M M M , 1 9 8 6 , 6 1 : 3 6 3 华宏慈 等 . 金属 学 报 , 1 9 9 1 , 2 7 ( 1 ) : 6 4 杉本 克久 . 日本金属 学会讲演要 旨集 , 1 9 8 7 : 51 4 K l m A 5 . C a m p F E . J M a t e r E n g , 1 9 9 1 , 1 3 : 1 7 5 B a l a H , P a w t o w s k a G . J M a g n , M a t e r , 1 9 9 0 , 8 7 : 2 5 5 D o s e r H . K e e l e r G . J A P p l P h y s , 1 9 8 8 , 6 4 ( 1 0 ) : 5 3 1 1
