热处理对冷喷涂铝涂层烧结钕铁硼磁体耐蚀性及磁性能的协同调控机制研究

针对烧结钕铁硼(NdFeB)磁体易腐蚀、机械性能不足等问题，研究人员采用冷喷涂(CS)技术制备铝(Al)防护涂层，并通过450-550℃热处理系统探究其对涂层耐蚀性、结合强度及磁性能的影响。结果表明：热处理显著提升涂层腐蚀电位(降低腐蚀电流密度)，使结合强度从20.69 MPa增至49.23 MPa，同时磁能积(BH)max 和剩磁Br 随温度升高而恢复，为高性能永磁材料防护提供新策略。

　　

在绿色能源与高端制造快速发展的今天，烧结钕铁硼(NdFeB)永磁体因其卓越的磁性能被广泛应用于风力发电机、新能源汽车电机等领域。然而，这种材料在湿热、电化学环境中极易腐蚀的特性，成为制约其服役寿命的"阿喀琉斯之踵"。传统电镀、化学镀等防护技术虽能部分解决问题，却面临环境污染、涂层结合力弱或磁性能损失等挑战。

江西省科学院等机构的研究团队独辟蹊径，采用冷喷涂(Cold Spray, CS)这一固态沉积技术，在烧结NdFeB表面制备铝(Al)防护涂层，并通过450℃、500℃和550℃三级热处理系统调控涂层性能。研究发现，热处理不仅使涂层腐蚀电流密度显著降低，更将涂层与基体的结合强度提升138%，同时逆转了冷喷涂工艺对磁性能的负面影响。这项发表于《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》的研究，为破解永磁材料"防护-性能"不可兼得的行业难题提供了创新方案。

研究团队运用三大关键技术：冷喷涂沉积技术（采用120目白刚玉喷砂预处理基体）、阶梯式热处理工艺（450-550℃区间梯度实验）、综合性能评价体系（包含电化学腐蚀测试、拉伸结合强度测试和振动样品磁强计(VSM)磁性能分析）。通过扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)揭示了涂层中Al与NdFeB碎屑的复合结构特征。

【Microstructure and composition characterization】
冷喷涂形成的Al涂层呈现典型层状结构，外层因粒子高速撞击产生更多孔隙和晶界缺陷。热处理后涂层致密化，550℃处理时孔隙率降低至0.8%，X射线衍射(XRD)显示Al峰强度随温度升高而增强，证实再结晶过程改善涂层完整性。

【Corrosion resistance】
电化学测试显示，550℃热处理样品的腐蚀电位(-0.72V)较未处理样品(-1.05V)显著正移，腐蚀电流密度降低两个数量级。这是由于热处理促进Al₂
O₃
保护膜形成，且封闭了涂层中的扩散通道。

【Mechanical properties】
拉伸测试表明，450℃热处理使结合强度从20.69±1.71 MPa跃升至49.23±2.21 MPa。微观分析揭示热处理诱发Al/NdFeB界面形成微扩散层，这种"冶金桥接"效应是强度提升的关键。

【Magnetic properties】
磁性能呈现复杂变化：热处理后磁能积(BH)_max
和剩磁B_r
分别恢复16.8%和9.4%，但内禀矫顽力H_cj
有所降低。研究人员认为冷喷涂过程中嵌入的NdFeB碎屑在热处理时发生氧化，导致局部退磁场形成。

该研究证实：适度的热处理（500℃为最优窗口）可实现冷喷涂Al涂层"防腐-强韧-保磁"的性能协同。特别值得注意的是，涂层中意外存在的NdFeB碎屑虽然轻微损害磁性能，却阴差阳错地增强了界面结合强度，这种"缺陷工程"效应为后续研究提供了新思路。Wenfu Chen等指出，该技术已具备产业化应用潜力，尤其适合对磁性能损失敏感的风电用大型磁体防护，未来可通过优化喷涂参数进一步降低NdFeB基体损伤。这项研究不仅为永磁材料防护建立了新的技术标准，更展示了固态沉积与热处理联用技术在功能材料改性中的独特价值。