2024年11月29日，题为“Investigation on the Corrosion Behavior and Mechanical Properties of Nd-Fe-B Magnets Diffused by Electrophoretic Deposited TbF3”的研究论文在线发表于《Journal of Alloys and Compounds》。论文由杭州电子科技大学等单位完成，通讯作者为张雪峰教授。研究团队通过电泳沉积TbF3粉末的方法，显著提高了烧结钕铁硼磁体的矫顽力，同时改善了其耐腐蚀性和机械性能。
为了提高磁体的矫顽力，研究者们提出了利用重稀土元素进行晶界扩散（GBD）的方法。本研究的创新之处在于采用电泳沉积（EPD）技术来制备TbF3粉末以作为GBD过程中的扩散源，这种方法操作简单、效率高，且适用于复杂形状的磁体。
实验中使用了商业化的无重稀土烧结Nd-Fe-B磁体作为起始材料，磁体成分为Pr7.5Nd22.8Co0.32Al0.21Cu0.14Zr0.12Fe67.98B0.93（wt.%）。首先，将磁体抛光至镜面，并在酒精中使用超声波清洗。随后，在5 wt.% HNO3溶液中进行不同时间的酸蚀预处理。在20-120 V的电压下进行TbF3粉末的电泳沉积，使用的TbF3粉末平均粒径为600 nm。沉积后的磁体在真空烘箱中50℃干燥。接着，涂层磁体在850-1000℃下扩散10小时，然后在480-580℃下退火2小时，真空度为10-3 Pa。
实验结果显示，通过电泳沉积0.8 wt.% TbF3，在最佳酸蚀预处理、EPD和GBD条件下（925°C/10小时后540°C/2小时），磁体的矫顽力从1091 kA/m显著提高到1926 kA/m。微观结构分析表明，重稀土替代形成的核壳结构对矫顽力的提高做出了贡献。扩散后的磁体展现出增强的耐腐蚀性，这归因于表面氧化层的存在和相间电位差的减少。磁体的硬度增加，而弯曲强度在TbF3 GBD后降低，这是由于GBD过程中晶粒生长和Tb的晶格扩散。因此，在扩散后的磁体中观察到了更多的脆性行为，包括晶内断裂和晶界断裂。
本研究通过电泳沉积TbF3涂层作为GBD的扩散源，全面研究了磁体的磁性能、耐腐蚀性和机械性能。实验结果表明，通过优化酸蚀预处理和GBD条件，可以实现矫顽力的显著提升。此外，GBD过程还增强了磁体的耐腐蚀性，这是由于表面氧化层的形成和相间电位差的减少。然而，GBD后磁体的硬度增加，而弯曲强度降低，这与主晶粒的生长和Tb的晶格扩散有关。这些发现为工业中扩散磁体的抛光工艺提供了技术指导，并有助于减少重稀土资源的浪费。
引用格式：Zhen Shi, Nan Shi, Yingxin Zhang, Shuangshuang Zhang, Junting Sun, Vilko Mandić, Lizhong Zhao, Xuefeng Zhang. Investigation on the Corrosion Behavior and Mechanical Properties of Nd-Fe-B Magnets Diffused by Electrophoretic Deposited TbF3. Journal of Alloys and Compounds, 2024, doi:https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.177875.
