Исследование коррозионной стойкости порошков гидридов высоконеодимовых сплавов Nd-Fe
Как показали наши исследования в лабораторных условиях, порошки магнитных сплавов на основе системы Nd-Fe-B с содержанием Nd до 35% мас., и Nd-Fe с содержанием до 80% мас., полученные методом гидрирования, не подвергались заметному коррозионному разрушению в сухой атмосфере производственных помещений в отличие от механически измельченных порошков тройного сплава Nd-Fe-B, требующих для хранения и транспортировки защитной атмосферы или вакуума [2,3,4]. Однако, для рекомендаций по их использованию для ТФЛ, было необходимо провести более детальные исследования этого процесса. В данном разделе как раз и приведены результаты исследований по коррозионной устойчивости продуктов гидрирования высоконеодимовых сплавов (лигатуры) Nd-Fe с содержанием редкоземельного компонента (70 – 90 % мас.).
Объектом исследования служила лигатура состава Nd (70% мас.) – Fe(ост.). Навеску лигатуры подвергали гидрированию в атмосфере сухого, очищенного на никелиде лантана, водорода, по методике, описанной в п.2.3.3. Отличие заключалось в том, что температура гидрирования составляла 50оС, давление водорода – 0,15 МПа. Процесс гидрирования вели до насыщения, в этом случае давление водорода в реакторе не изменялось. После этого материал выдерживали еще один час, затем реактор откачивали до остаточного давления 100 Па, заполняли гелием, охлаждали до комнатной температуры и вскрывали. Полидисперсный продукт гидрирования массой 32 - 35 г переносили в лодочку 50´30´20 мм и помещали в термостатиро-ванный, заполненный водой эксикатор (рисунок 44). Температуру в эксикаторе на протяжении всего эксперимента поддерживали в интервале (20±1)оС, абсолютная влажность в этом случае составляла 100%, давление паров воды было постоянным и составляло 3,2 кПа.
|
|
|
Периодически - раз в сутки, эксикатор вскрывали, записывали изменения прошедшие за это время на поверхности продукта, лодочку извлекали из эксикатора, взвешивали, и отбирали пробу материала для проведения рентгенофазового анализа.
В ходе проведенных экспериментов установлено, что продукты гидрирования, помещённые в такие экстремальные условия, обладают достаточно высокой гигроскопичностью. За трое суток масса образца возросла более чем на 10% (рисунок 45), а затем практически не менялась.
Рисунок 44 – Схема экспериментальной установки
Из дифрактограммы видно (рисунок 46), что уже через сутки происходит практически полная аморфизация поверхности образца. Через двое суток на дифрактограмме появляются достаточно четкие рефлексы фазы Nd(OH)3.
При дальнейшей выдержке во влажной атмосфере продукты уже не претерпевают изменений фазового состава. Следует отметить, что вследствие высокой аморфизации этих порошков гидридов, рентгенофазовый анализ не способен полностью идентифицировать образующиеся кристаллические фазы. Для более детального рассмотрения этого процесса необходим комплексный физико-химический анализ.
|
|
|
Рисунок 45 – Зависимость изменения массы образца от времени выдержки во влажной атмосфере
Рисунок 46 – Фазовый состав (по данным РФА) продуктов коррозии гидридов Nd-Fe
На рисунке 47 представлены результаты дериватографического исследования гидридов лигатуры.
Из рисунка видно, что в начальный момент происходит удаление адсорбированной воды. При повышении температуры до 150оС начинается процесс дегидрирования, который проходит в несколько стадий и заканчивается при температурах 400-450оС. Так как исследуемая проба находилась в инертной атмосфере, окисления дегидрированного продукта не происходило.
Во время исследований изменению подверглись, также, физические свойства образца. Так, гидрид, первоначально представлявший из себя пластинки различной формы черного цвета, превратился в порошок серого цвета (рис. 48) с высокой, порядка 15 м2/г, удельной поверхностью.
|
|
|
Рис. 47 – Дериватограмма разложения продукта гидрирования высоконеодимового сплава Nd-Fe
Процесс образования гидроксида неодима сопровождается увеличением мольного объема, благодаря чему объем навески визуально увеличился в полтора-два раза.
Рис. 48 – Внешний вид продуктов гидрирования и коррозии лигатуры Nd-Fe
Для изучения возможности и определения оптимальных условий хранения гидридов были также проведены коррозионные испытания в воздушной проточной, воздушной изолированной, инертной и водородной атмосферах. Результаты исследований представлены на рисунке 49.
Рис. 49 - Результаты исследований процесса коррозии гидридов Nd-Fe в проточной и изолированной воздушной атмосферах
Из рисунка 49 видно, что коррозия в проточной воздушной атмосфере при комнатной температуре и колебаниях влажности от 70% до 85% протекает в первые двое суток. В дальнейшем скорость коррозии резко падает, практически до нуля. Прирост массы образцов составляет около 1 - 1,5% мас. В изолированной атмосфере (закрытая пластиковая емкость) прирост массы за 14 суток составил не более 0,04% мас., что хорошо согласуется с литературными данными [101]. В атмосфере гелия и водорода процесс коррозии не наблюдался.
|
|
|
Таким образом, исследования по коррозии порошков гидридов показали, что:
- продуктом гидрирования высоконеодимовых сплавов являются гигроскопичные вещества, коррозионная активность гидридов лигатуры Nd(70% мас.) Fe(ост.) максимальна во влажной атмосфере, при этом продуктом коррозии является гидроксид неодима;
- в сухой проточной и изолированной воздушной атмосферах скорость коррозии незначительная, при этом водородная и гелиевая атмосферы полностью исключают коррозионный процесс, поэтому хранение продуктов гидрирования допускается в изолированной осушенной воздушной среде, а также в среде сухих инертных газов или под вакуумом;
- измельчение гидридов высоконеодимовой лигатуры и работа с ними по технологии ТФЛ возможна и допускается в изолированной воздушной атмосфере (осушенном воздухе).
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 206; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!