钕铁硼永磁材料在CuCl-EMIC离子液体中电沉积铜层的研究

摘要

钕铁硼材料是二十世纪末发展起来的第三代稀土永磁材料，具备质量轻、体积小、磁性能优良、原材料储量丰富等优点，广泛应用于汽车产业、电机工程、微波技术等领域。但是，钕铁硼材料含有性质活泼的稀土元素钕，且为多相结构，各相间电位相差较大，因此在实际使用过程中极易发生腐蚀，引起磁性能的衰减和器件的失效。通常采用表面防腐蚀技术，在钕铁硼表面制备保护涂层来有效提高基体材料的耐蚀性能。 本文采用CuCl-EMIC离子液体，对钕铁硼基体进行阳极活化前处理，在其表面电沉积制备了铜层。针对铜丝精制对CuCl-EMIC离子液体性质的影响、钕铁硼的前处理工艺和电化学参数对电沉积铜的影响等问题展开研究。通过电化学工作站测试CuCl-EMIC离子液体的循环伏安曲线和镀铜样品的动电位极化曲线，运用扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线粉末衍射仪考察钕铁硼基体和铜镀层的微观形貌、成分组成和相结构，利用粗糙度仪和拉拔试验仪检测钕铁硼表面的粗糙度和其上铜镀层的结合力。 铜丝精制对CuCl-EMIC离子液体性质影响的研究结果表明：刚配制得到的墨绿色CuCl-EMIC离子液体含有Cu(Ⅱ)等杂质，可通过铜丝浸泡的方式去除，得到澄清透明的浅绿色CuCl-EMIC离子液体；CuCl-EMIC离子液体在摩尔比2/3～3/2的范围内室温下熔融，当摩尔比为1时，体系具有最大的还原峰值电流密度。 钕铁硼前处理工艺的研究结果表明：钕铁硼经过酸洗后，表面易再次氧化，表面铜镀层无法覆盖整个基体表面，结合力仅为3.5MPa；通过阳极活化可有效去除表面的氧化膜；经过25mA/cm2阳极活化2min后，钕铁硼基体表面变得平整，孔洞减少，表面铜镀层均匀致密，结合力达9.2MPa以上。 电化学参数对钕铁硼表面电沉积铜影响的研究结果表明：当槽电压小于0.6V时，能获得有金属光泽的红棕色镀层；钕铁硼表面铜镀层的孔隙率随着镀层厚度的增加而减小，当厚度为6μm时，镀铜试样的腐蚀电位与纯铜相近，孔隙率为5.23x10-3%；钕铁硼表面铜镀层沿(220)晶面择优生长，且电流密度越大，择优生长趋势越明显。

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