隨著晶界擴(kuò)散技術(shù)及表面防腐技術(shù)的發(fā)展，各種高牌號(hào)且高耐蝕釹鐵硼磁體逐步被開(kāi)發(fā)出來(lái)，并廣泛應(yīng)用于電機(jī)、新能源汽車、磁懸浮等領(lǐng)域。而在各種永磁電機(jī)的生產(chǎn)中均采用了粘接工藝，以保證轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)(12 000 r/min)下的機(jī)械可靠性。

近些年，隨著釹鐵硼應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，尤其是海洋風(fēng)電的迅速發(fā)展，對(duì)鍍(涂)層的耐蝕性要求不斷提高。硅鈦系納米涂層[2]具有優(yōu)異的耐高壓加速老化(PCT)和耐鹽霧性能，可以作為高抗蝕表面防護(hù)材料，用于海洋領(lǐng)域或者條件較為苛刻的環(huán)境。然而，這類涂層含有有機(jī)硅疏水官能團(tuán)，表面張力較低(一般為28～30 mN/m)，在粘接時(shí)容易出現(xiàn)不牢固甚至脫膠現(xiàn)象，存在較大的安全隱患。因此，需對(duì)涂層進(jìn)行表面處理來(lái)提高其表面張力

性能檢測(cè)

納米涂層等離子處理的合格標(biāo)準(zhǔn)是：表面張力在等離子處理后≥60 mN/m，室溫放置3個(gè)月≥50 mN/m。表面張力測(cè)試方法：把芬蘭Kibron生產(chǎn)的測(cè)試墨水(表面張力測(cè)試范圍28～72 mN/m)涂到涂層表面，如果液體潤(rùn)濕表面(即液體在表面連續(xù)鋪展)，則被測(cè)試涂層的表面張力高于該測(cè)試墨水標(biāo)稱的表面張力，繼續(xù)選用更高牌號(hào)的測(cè)試墨水重復(fù)上述過(guò)程，直到液體不再潤(rùn)濕表面(即液體在表面收縮)為止，最后一個(gè)在表面潤(rùn)濕并保持2 s不收縮的測(cè)試墨水包裝上標(biāo)稱的表面張力就是所測(cè)涂層的表面張力。

結(jié)果與討論

等離子處理對(duì)涂層表面張力的影響

圖1a為典型的等離子處理4次后的樣品表面涂上60 mN/m的表面張力測(cè)試墨水并保持2 s不收縮時(shí)的照片。從圖1b可以看出，等離子處理前涂層的表面張力為28 mN/m，處理1～5次后的表面張力都比處理前大。由于該系列表面測(cè)試墨水最大只能測(cè)到72 mN/m，因此等離子處理5次后樣品的表面張力可能大于72 mN/m。隨著處理次數(shù)的增加，表面張力逐步增大，處理3次后增幅更大，處理4次即可達(dá)到60 mN/m的要求。

圖1典型的表面張力測(cè)試照片(a)及等離子處理次數(shù)與涂層表面張力的關(guān)系(b)

等離子處理后涂層表面張力的耐久性

將納米涂層放置在室溫條件下自然老化12個(gè)月，每隔一個(gè)月測(cè)試一次表面張力。由圖2可知，老化前涂層的表面張力均為60 mN/m，其中，空氣條件下等離子處理的涂層的表面張力在前3個(gè)月內(nèi)無(wú)變化，4個(gè)月后降為56 mN/m且保持了1個(gè)月左右，6個(gè)月后降為50 mN/m，7個(gè)月后降為45 mN/m，8個(gè)月后降幅最大，降至僅有32 mN/m，之后的4個(gè)月基本保持在這一水平。對(duì)于以氮?dú)鉃闅庠吹入x子處理的涂層，其表面張力在1個(gè)月后降為56 mN/m，2個(gè)月后降為50 mN/m且保持了1個(gè)月左右，4個(gè)月后降幅最大，降至38 mN/m，5個(gè)月后再降至32 mN/m，之后的7個(gè)月基本保持在這一水平。納米涂層以空氣等離子處理后的表面張力在前8個(gè)月的下降幅度明顯小于氮?dú)獾入x子處理的涂層。根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，涂層要滿足粘接性能的話，其表面張力一般需要≥34 mN/m，≥38 mN/m則幾乎可以滿足所有粘接需求。以空氣作為氣源等離子處理后的7個(gè)月內(nèi)涂層的表面張力仍大于40 mN/m，因此可以滿足實(shí)際應(yīng)用需求，而且優(yōu)于以氮?dú)庾鳛闅庠吹奶幚硇Ч?

圖2等離子處理后涂層的表面張力隨自然老化時(shí)間的變化

結(jié)論

等離子處理后涂層的表面張力增大主要是由于涂層中引入了大量的O元素和少量的N元素，產(chǎn)生大量的—OH和少量的α-氨基酸結(jié)構(gòu)。釹鐵硼磁體表面硅鈦系納米涂層在以空氣為氣源的條件下等離子處理后可以明顯提高其表面張力，且在室溫自然老化6個(gè)月后表面張力仍有50 mN/m，可以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。