水性體系下有機(jī)添加劑對(duì)釹鐵硼永磁材料防銹性影響的研究*

張芒芒，李廣宇，**，劉 戈

（1.沈陽(yáng)理工大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110159；2.沈陽(yáng)鹿森潤(rùn)滑技術(shù)有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110179）

水性體系下有機(jī)添加劑對(duì)釹鐵硼永磁材料防銹性影響的研究*

張芒芒1，李廣宇1，2**，劉 戈2

（1.沈陽(yáng)理工大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110159；2.沈陽(yáng)鹿森潤(rùn)滑技術(shù)有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110179）

采用了IP287防銹實(shí)驗(yàn)法評(píng)定了苯并三氮唑、2-巰基苯并噻唑鈉、癸二酸、雙十一酸、NEUF485這5種有機(jī)添加劑在水性體系下對(duì)釹鐵硼永磁材料防銹性的影響，并通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了金屬表面形態(tài)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，癸二酸對(duì)釹鐵硼永磁材料的防銹效果最差；苯并三氮唑、2-巰基苯并噻唑鈉在較高濃度時(shí)對(duì)釹鐵硼永磁材料有一定的防銹效果；雙十一酸對(duì)釹鐵硼永磁材料的防銹效果較好；NEUF485對(duì)釹鐵硼永磁材料的防銹效果最優(yōu)。

有機(jī)添加劑；釹鐵硼永磁材料；防銹性

引言

釹鐵硼（NdFeB）屬第三代稀土永磁材料，其具有質(zhì)量輕、體積小和磁性強(qiáng)等特點(diǎn)，從而適應(yīng)了當(dāng)今電子產(chǎn)品輕、薄、小的發(fā)展趨勢(shì)，是迄今為止性價(jià)比最高的磁體，在磁學(xué)界被譽(yù)為磁王[1]。

釹鐵硼永磁材料本身含有稀土元素，化學(xué)性質(zhì)活潑、粉末冶金體有空隙、不同金屬間易形成原電池反應(yīng)等[2]；并且釹鐵硼永磁材料加工過程中生成活性很強(qiáng)的新表面[3]。故在環(huán)境中沒有保護(hù)，釹鐵硼永磁材料易氧化生銹，發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以研究添加劑對(duì)釹鐵硼永磁材料防銹性能的影響有重要意義。本文選擇了苯并三氮唑、2-巰基苯并噻唑鈉、癸二酸、雙十一酸、NEUF485這5種有機(jī)添加劑，考察了這5種有機(jī)添加劑對(duì)釹鐵硼永磁材料防銹性的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)方法

采用IP287防銹實(shí)驗(yàn)法，在濾紙上稱取2g釹鐵硼屑，均勻鋪展，放入培養(yǎng)皿內(nèi)，使配制溶液液面超過釹鐵硼屑。將培養(yǎng)皿蓋上，室溫下放置2h。之后移走濾紙，除去其上的釹鐵硼屑，觀察濾紙上的銹跡面積。以銹蝕面積的大小來評(píng)價(jià)有機(jī)添加劑對(duì)釹鐵硼的防銹性的影響[4]。

此法評(píng)價(jià)防銹性，具有用時(shí)短、結(jié)果準(zhǔn)確性高、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)[5]。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料

釹鐵硼屑，濾紙（中性，慢速，Ф70mm），培養(yǎng)皿（90mm）。

1.3 實(shí)驗(yàn)藥品

（1）苯并三氮唑（BTA）：相對(duì)分子質(zhì)量為119.13，微黃色至白色晶體，廣泛應(yīng)用于金屬的防銹劑和緩蝕劑。

（2）2-巰基苯并噻唑鈉（2264）：相對(duì)分子質(zhì)量為189.25，工業(yè)中常配制為50%的2-巰基苯并噻唑鈉水溶液。

（3）癸二酸：相對(duì)分子質(zhì)量為202.25，為飽和二元脂肪酸。

（4）雙十一酸：相對(duì)分子質(zhì)量為216，為飽和二元脂肪酸。

（5）NEUF485：固體，有機(jī)雜環(huán)多元酸。

2 結(jié)果與討論

2.1 有機(jī)添加劑的濃度與防銹面積的關(guān)系

由表1、圖1可得，在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，隨著有機(jī)添加劑濃度的增大，銹跡面積呈減少的趨勢(shì)。

表1 不同有機(jī)添加劑的銹跡面積Table 1 The rust area of different organic additives

圖1 銹跡面積與有機(jī)添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系曲線Fig.1 The relation curve of rust area with mass fraction of organic additives

苯并三氮唑、2-巰基苯并噻唑鈉稀釋液隨著濃度的增加，防銹效果改善不明顯；濃度在0.27%時(shí)，銹跡面積減少為40%。苯并三氮唑、2-巰基苯并噻唑鈉分子中有N、S極性基團(tuán)，可以吸附在釹鐵硼永磁材料金屬表面，但金屬表面吸附有機(jī)添加劑的分子少，不緊密，不能阻擋腐蝕介質(zhì)與金屬表面的接觸，故起不到良好的防銹作用。稀釋液中，隨著癸二酸濃度的增大，防銹效果基本沒有改善，當(dāng)濃度為0.27%時(shí)，銹跡面積仍有80%；隨著濃度的增加，雙十一酸可以很好地改善防銹效果，濃度0.18%～0.27%，銹跡面積約20%；相同的條件下NEUF485防銹作用最好，濃度為0.24%時(shí)，銹跡面積已經(jīng)減少為2%，濃度為0.27%時(shí)，完全沒有銹跡。雙十一酸防銹效果優(yōu)于癸二酸，這是由于雙十一酸烴基中碳原子數(shù)目較多，吸附膜較厚，可以更好地阻止腐蝕介質(zhì)侵蝕金屬表面，從而起到較好的防銹效果[6,7]；NEUF485防銹作用最好，由于它是多元羧酸，抗硬水性好，一個(gè)分子中有多個(gè)極性基團(tuán)吸附在金屬表面，可以形成致密的保護(hù)膜，可見有機(jī)添加劑中極性基團(tuán)個(gè)數(shù)多的防銹性能好。由此可見：本文選用的這5種有機(jī)添加劑中，NEUF485對(duì)釹鐵硼永磁材料的防銹效果最優(yōu)，是最合適釹鐵硼永磁材料的防銹劑。

2.2 有機(jī)添加劑對(duì)金屬表面形貌的影響

Study on the Effects of Organic Additives on the Anti-rust Property of NdFeB Permanent Magnet in Aqueous System

ZHANG Mang-mang1,LI Guang-yu1,2and LIU Ge2
（1.Shenyang Ligong University,Shenyang 110159,China;2.Shenyang Lusan Lubrication Technology Company,Shenyang 110179,China）

The effects of some organic additives（such as benzotriazole,2-mercaptobenzothiazole sodium salt,sebacic acid,double undecanoic acid and NEUF485）on the anti-rust property of NdFeB permanent magnet in aqueous system are evaluated through IP287 rust protection experimental method.And the morphology of metal is observed by SEM.The results show that sebacic acid has the least antirust effect on the NdFeB permanent magnet;the benzotriazole and 2-mercaptobenzothiazole sodium salt with relatively high concentrations has certain antirust effect;the double undecanoic acid has better antirust effect;and the NEUF485 has the best antirust effect on the NdFeB permanent magnet.

Organic additive;NdFeB permanent magnet;antirust property

TQ423.4

A

1001-0017（2015）05-0337-03

2015-07-14 *基金項(xiàng)目：沈陽(yáng)市科技創(chuàng)新專項(xiàng)資金-工業(yè)科技攻關(guān)專項(xiàng)（編號(hào)：F14-033-2-00）

張芒芒（1990-），女，山東菏澤人，在讀碩士研究生，從事潤(rùn)滑劑及相關(guān)精細(xì)化產(chǎn)品研究。

**通訊聯(lián)系人：李廣宇（1971-），男，遼寧沈陽(yáng)人，博士，副教授，主要從事潤(rùn)滑劑及相關(guān)精細(xì)化學(xué)品的研究。E-mail：lgych@163.net。