隨(sui)著晶界擴散(san)技(ji)術(shu)及表面防腐技(ji)術(shu)的(de)發展，各(ge)種高(gao)(gao)牌號且(qie)高(gao)(gao)耐蝕釹鐵(tie)硼(peng)磁體(ti)逐(zhu)步被開(kai)發出來，并廣泛(fan)應用于(yu)電機(ji)(ji)、新(xin)能源汽車、磁懸浮(fu)等領域。而在各(ge)種永磁電機(ji)(ji)的(de)生產(chan)中均采用了(le)粘接(jie)工藝，以保證轉子在高(gao)(gao)速旋轉(12 000 r/min)下的(de)機(ji)(ji)械可(ke)靠性。

近些(xie)年，隨著釹鐵硼應用領域的擴大(da)，尤其是海洋(yang)風電的迅速(su)發展，對(dui)鍍(涂)層(ceng)(ceng)的耐(nai)蝕性(xing)要求不斷提高(gao)。硅鈦系納米(mi)涂層(ceng)(ceng)[2]具(ju)有(you)優異(yi)的耐(nai)高(gao)壓加速(su)老化(PCT)和耐(nai)鹽霧性(xing)能，可以作為(wei)高(gao)抗蝕表(biao)面(mian)(mian)防護材料，用于海洋(yang)領域或(huo)者條件較為(wei)苛刻的環境。然而(er)，這類涂層(ceng)(ceng)含(han)有(you)有(you)機硅疏(shu)水官能團，表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力較低(一般為(wei)28～30 mN/m)，在粘接時容(rong)易(yi)出現不牢固(gu)甚(shen)至脫(tuo)膠(jiao)現象，存在較大(da)的安全隱患。因此，需對(dui)涂層(ceng)(ceng)進行表(biao)面(mian)(mian)處理(li)來(lai)提高(gao)其表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力

性能檢測

納米涂(tu)(tu)層(ceng)等(deng)離子(zi)處理的(de)(de)(de)合格(ge)標(biao)(biao)準是：表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)在(zai)(zai)等(deng)離子(zi)處理后≥60 mN/m，室(shi)溫(wen)放置3個(ge)月(yue)≥50 mN/m。表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)方法：把芬蘭Kibron生產的(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)墨水(表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)范圍(wei)28～72 mN/m)涂(tu)(tu)到(dao)涂(tu)(tu)層(ceng)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)，如(ru)果(guo)液(ye)體(ti)潤(run)(run)濕表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(即(ji)液(ye)體(ti)在(zai)(zai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)連續鋪(pu)展(zhan))，則被(bei)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)涂(tu)(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)高于(yu)該(gai)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)墨水標(biao)(biao)稱的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)，繼續選用更高牌號的(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)墨水重復上述過程，直到(dao)液(ye)體(ti)不再(zai)潤(run)(run)濕表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(即(ji)液(ye)體(ti)在(zai)(zai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)收縮)為止，最(zui)后一個(ge)在(zai)(zai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)潤(run)(run)濕并保持2 s不收縮的(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)墨水包(bao)裝上標(biao)(biao)稱的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)就是所(suo)測(ce)(ce)(ce)(ce)涂(tu)(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)。

結果與討(tao)論(lun)

等離子處(chu)理對涂層表面張力(li)的影響

圖1a為(wei)典型(xing)的(de)(de)等(deng)離(li)(li)(li)子處(chu)(chu)理(li)(li)(li)4次(ci)后的(de)(de)樣(yang)品表面(mian)(mian)涂(tu)上60 mN/m的(de)(de)表面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)測(ce)試墨(mo)水并保持2 s不收縮時的(de)(de)照片。從(cong)圖1b可(ke)以看出(chu)，等(deng)離(li)(li)(li)子處(chu)(chu)理(li)(li)(li)前涂(tu)層的(de)(de)表面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)為(wei)28 mN/m，處(chu)(chu)理(li)(li)(li)1～5次(ci)后的(de)(de)表面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)都比(bi)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)前大(da)。由于該(gai)系(xi)列表面(mian)(mian)測(ce)試墨(mo)水最(zui)大(da)只(zhi)能(neng)測(ce)到72 mN/m，因此(ci)等(deng)離(li)(li)(li)子處(chu)(chu)理(li)(li)(li)5次(ci)后樣(yang)品的(de)(de)表面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)可(ke)能(neng)大(da)于72 mN/m。隨著處(chu)(chu)理(li)(li)(li)次(ci)數的(de)(de)增加，表面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)逐步增大(da)，處(chu)(chu)理(li)(li)(li)3次(ci)后增幅更大(da)，處(chu)(chu)理(li)(li)(li)4次(ci)即可(ke)達(da)到60 mN/m的(de)(de)要求(qiu)。

圖1典型的表(biao)面張(zhang)力(li)測試(shi)照(zhao)片(pian)(a)及等離子處理次數與(yu)涂層(ceng)表(biao)面張(zhang)力(li)的關(guan)系(b)

等離子處理后涂(tu)層表面張(zhang)力的耐久性

將納米(mi)(mi)涂層(ceng)(ceng)放置在(zai)室(shi)溫條(tiao)件下自然老(lao)化(hua)(hua)12個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)，每隔一個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)測試一次表(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力。由圖(tu)2可知，老(lao)化(hua)(hua)前涂層(ceng)(ceng)的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力均為(wei)60 mN/m，其(qi)中，空氣(qi)(qi)條(tiao)件下等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)處(chu)理(li)(li)的(de)涂層(ceng)(ceng)的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力在(zai)前3個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)內(nei)無變化(hua)(hua)，4個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)后(hou)(hou)降為(wei)56 mN/m且保持(chi)了1個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)左右(you)，6個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)后(hou)(hou)降為(wei)50 mN/m，7個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)后(hou)(hou)降為(wei)45 mN/m，8個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)后(hou)(hou)降幅最大(da)，降至(zhi)(zhi)僅有32 mN/m，之后(hou)(hou)的(de)4個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)基(ji)(ji)本保持(chi)在(zai)這(zhe)一水平(ping)。對(dui)于(yu)以氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)為(wei)氣(qi)(qi)源(yuan)等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)處(chu)理(li)(li)的(de)涂層(ceng)(ceng)，其(qi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力在(zai)1個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)后(hou)(hou)降為(wei)56 mN/m，2個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)后(hou)(hou)降為(wei)50 mN/m且保持(chi)了1個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)左右(you)，4個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)后(hou)(hou)降幅最大(da)，降至(zhi)(zhi)38 mN/m，5個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)后(hou)(hou)再降至(zhi)(zhi)32 mN/m，之后(hou)(hou)的(de)7個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)基(ji)(ji)本保持(chi)在(zai)這(zhe)一水平(ping)。納米(mi)(mi)涂層(ceng)(ceng)以空氣(qi)(qi)等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)處(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力在(zai)前8個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)的(de)下降幅度明顯小于(yu)氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)處(chu)理(li)(li)的(de)涂層(ceng)(ceng)。根據行業經(jing)驗，涂層(ceng)(ceng)要滿(man)足(zu)粘接(jie)性能(neng)的(de)話(hua)，其(qi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力一般(ban)需要≥34 mN/m，≥38 mN/m則幾乎可以滿(man)足(zu)所有粘接(jie)需求。以空氣(qi)(qi)作為(wei)氣(qi)(qi)源(yuan)等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)處(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)的(de)7個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)內(nei)涂層(ceng)(ceng)的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力仍大(da)于(yu)40 mN/m，因此(ci)可以滿(man)足(zu)實際應(ying)用需求，而且優于(yu)以氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)作為(wei)氣(qi)(qi)源(yuan)的(de)處(chu)理(li)(li)效(xiao)果。

圖(tu)2等離子處理后涂層的(de)表面(mian)張力隨(sui)自然老化(hua)時間的(de)變化(hua)

結論

等離(li)子處理(li)后涂層的(de)表面(mian)張力(li)(li)增大主(zhu)要是由于涂層中引入了大量(liang)(liang)的(de)O元(yuan)(yuan)素和(he)少量(liang)(liang)的(de)N元(yuan)(yuan)素，產生大量(liang)(liang)的(de)—OH和(he)少量(liang)(liang)的(de)α-氨基酸結構。釹鐵(tie)硼磁(ci)體表面(mian)硅鈦系納米(mi)涂層在(zai)以(yi)空氣為氣源的(de)條件(jian)下等離(li)子處理(li)后可以(yi)明顯提高(gao)其表面(mian)張力(li)(li)，且在(zai)室溫自然老化(hua)6個月(yue)后表面(mian)張力(li)(li)仍有50 mN/m，可以(yi)滿足實際應用需(xu)求。