隨著晶界(jie)擴散技術及表(biao)面防腐技術的(de)發展，各種高(gao)牌號且高(gao)耐蝕釹鐵硼磁(ci)體(ti)逐步被開發出來，并廣泛應用(yong)于電機(ji)(ji)、新(xin)能(neng)源汽車、磁(ci)懸浮等領域。而在(zai)各種永磁(ci)電機(ji)(ji)的(de)生(sheng)產中(zhong)均采用(yong)了粘接(jie)工(gong)藝(yi)，以保證轉子在(zai)高(gao)速(su)旋(xuan)轉(12 000 r/min)下(xia)的(de)機(ji)(ji)械可靠性。

近些年，隨著(zhu)釹(nv)鐵(tie)硼應用(yong)(yong)領域(yu)的(de)擴大，尤(you)其(qi)是海(hai)洋風電(dian)的(de)迅速(su)發(fa)展，對(dui)鍍(du)(涂(tu))層(ceng)的(de)耐(nai)蝕(shi)性要求不斷提高。硅鈦系納米(mi)涂(tu)層(ceng)[2]具有(you)(you)優異(yi)的(de)耐(nai)高壓加速(su)老化(hua)(PCT)和耐(nai)鹽霧性能，可以作為高抗(kang)蝕(shi)表(biao)面(mian)(mian)防(fang)護材料，用(yong)(yong)于海(hai)洋領域(yu)或(huo)者條件(jian)較為苛刻的(de)環境。然而，這類涂(tu)層(ceng)含有(you)(you)有(you)(you)機硅疏水(shui)官能團，表(biao)面(mian)(mian)張力較低(一般為28～30 mN/m)，在(zai)粘接時容易出(chu)現(xian)不牢固甚至脫膠現(xian)象，存在(zai)較大的(de)安全隱患。因此，需對(dui)涂(tu)層(ceng)進(jin)行(xing)表(biao)面(mian)(mian)處理來提高其(qi)表(biao)面(mian)(mian)張力

性能檢測

納米(mi)涂層等離子處理的(de)合格標(biao)(biao)準是(shi)：表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)在(zai)等離子處理后(hou)(hou)≥60 mN/m，室(shi)溫放置3個(ge)月≥50 mN/m。表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)測試(shi)(shi)方法：把芬蘭Kibron生產的(de)測試(shi)(shi)墨(mo)(mo)水(表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)測試(shi)(shi)范圍28～72 mN/m)涂到涂層表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)，如果液體(ti)潤濕(shi)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(即(ji)液體(ti)在(zai)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)連(lian)續(xu)(xu)鋪展(zhan))，則被測試(shi)(shi)涂層的(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)高于(yu)該測試(shi)(shi)墨(mo)(mo)水標(biao)(biao)稱(cheng)的(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)，繼續(xu)(xu)選用更高牌號(hao)的(de)測試(shi)(shi)墨(mo)(mo)水重復(fu)上述過程，直到液體(ti)不再(zai)潤濕(shi)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(即(ji)液體(ti)在(zai)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)收縮)為(wei)止，最后(hou)(hou)一個(ge)在(zai)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)潤濕(shi)并保(bao)持2 s不收縮的(de)測試(shi)(shi)墨(mo)(mo)水包裝(zhuang)上標(biao)(biao)稱(cheng)的(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)就是(shi)所(suo)測涂層的(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)。

結果(guo)與討論

等離子處(chu)理(li)對涂層表面張力的影響

圖1a為(wei)典型的(de)(de)等(deng)離子處(chu)理(li)4次(ci)(ci)(ci)(ci)后(hou)的(de)(de)樣(yang)品表(biao)面(mian)涂上60 mN/m的(de)(de)表(biao)面(mian)張(zhang)力(li)測試墨水(shui)并保(bao)持2 s不收縮時的(de)(de)照(zhao)片。從圖1b可(ke)以看出，等(deng)離子處(chu)理(li)前涂層的(de)(de)表(biao)面(mian)張(zhang)力(li)為(wei)28 mN/m，處(chu)理(li)1～5次(ci)(ci)(ci)(ci)后(hou)的(de)(de)表(biao)面(mian)張(zhang)力(li)都比處(chu)理(li)前大(da)(da)(da)。由(you)于(yu)(yu)該系列表(biao)面(mian)測試墨水(shui)最大(da)(da)(da)只(zhi)能(neng)測到72 mN/m，因此等(deng)離子處(chu)理(li)5次(ci)(ci)(ci)(ci)后(hou)樣(yang)品的(de)(de)表(biao)面(mian)張(zhang)力(li)可(ke)能(neng)大(da)(da)(da)于(yu)(yu)72 mN/m。隨著處(chu)理(li)次(ci)(ci)(ci)(ci)數(shu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)，表(biao)面(mian)張(zhang)力(li)逐步增(zeng)大(da)(da)(da)，處(chu)理(li)3次(ci)(ci)(ci)(ci)后(hou)增(zeng)幅更大(da)(da)(da)，處(chu)理(li)4次(ci)(ci)(ci)(ci)即可(ke)達到60 mN/m的(de)(de)要求。

圖1典型的表面張(zhang)力測試照片(pian)(a)及等(deng)離子(zi)處理(li)次(ci)數(shu)與涂層表面張(zhang)力的關系(b)

等離(li)子處理后涂層表(biao)面張力的耐久性

將納(na)米涂(tu)(tu)層(ceng)放置在室溫條件下(xia)自然老(lao)化(hua)12個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)，每隔(ge)一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)測試一(yi)次表(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)。由圖2可(ke)(ke)知(zhi)，老(lao)化(hua)前涂(tu)(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)均為(wei)(wei)60 mN/m，其(qi)中，空(kong)氣條件下(xia)等(deng)離(li)子處理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)涂(tu)(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)在前3個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)內無變化(hua)，4個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)后(hou)(hou)降(jiang)為(wei)(wei)56 mN/m且(qie)保持了1個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)左右，6個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)后(hou)(hou)降(jiang)為(wei)(wei)50 mN/m，7個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)后(hou)(hou)降(jiang)為(wei)(wei)45 mN/m，8個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)后(hou)(hou)降(jiang)幅最(zui)大，降(jiang)至(zhi)僅有32 mN/m，之(zhi)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)4個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)基(ji)(ji)本(ben)保持在這一(yi)水平(ping)。對(dui)于(yu)(yu)以(yi)(yi)(yi)氮氣為(wei)(wei)氣源等(deng)離(li)子處理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)涂(tu)(tu)層(ceng)，其(qi)表(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)在1個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)后(hou)(hou)降(jiang)為(wei)(wei)56 mN/m，2個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)后(hou)(hou)降(jiang)為(wei)(wei)50 mN/m且(qie)保持了1個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)左右，4個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)后(hou)(hou)降(jiang)幅最(zui)大，降(jiang)至(zhi)38 mN/m，5個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)后(hou)(hou)再降(jiang)至(zhi)32 mN/m，之(zhi)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)7個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)基(ji)(ji)本(ben)保持在這一(yi)水平(ping)。納(na)米涂(tu)(tu)層(ceng)以(yi)(yi)(yi)空(kong)氣等(deng)離(li)子處理(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)在前8個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)的(de)(de)(de)(de)(de)下(xia)降(jiang)幅度明顯小于(yu)(yu)氮氣等(deng)離(li)子處理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)涂(tu)(tu)層(ceng)。根據行(xing)業經驗，涂(tu)(tu)層(ceng)要滿足粘接性能的(de)(de)(de)(de)(de)話(hua)，其(qi)表(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)一(yi)般需(xu)要≥34 mN/m，≥38 mN/m則幾乎可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)滿足所(suo)有粘接需(xu)求。以(yi)(yi)(yi)空(kong)氣作(zuo)為(wei)(wei)氣源等(deng)離(li)子處理(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)7個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)(yue)(yue)內涂(tu)(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)仍大于(yu)(yu)40 mN/m，因此可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)滿足實際應用需(xu)求，而且(qie)優(you)于(yu)(yu)以(yi)(yi)(yi)氮氣作(zuo)為(wei)(wei)氣源的(de)(de)(de)(de)(de)處理(li)(li)效果。

圖2等離(li)子處理后(hou)涂層(ceng)的表(biao)面張力(li)隨自然老化時間的變化

結論

等離子處理后涂層的(de)(de)表面張力增(zeng)大(da)主(zhu)要是(shi)由于涂層中(zhong)引(yin)入了大(da)量(liang)的(de)(de)O元(yuan)素(su)(su)和少量(liang)的(de)(de)N元(yuan)素(su)(su)，產生大(da)量(liang)的(de)(de)—OH和少量(liang)的(de)(de)α-氨基酸結構(gou)。釹鐵硼磁體表面硅鈦系納米涂層在以空氣(qi)為氣(qi)源的(de)(de)條件下等離子處理后可以明(ming)顯(xian)提高其(qi)表面張力，且(qie)在室(shi)溫自然老化(hua)6個月后表面張力仍有50 mN/m，可以滿足實際應(ying)用(yong)需求。