CN103903851A - 一种制备耐腐蚀钕铁硼永磁体的方法 - Google Patents

一种制备耐腐蚀钕铁硼永磁体的方法 Download PDF

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Abstract

一种制备耐腐蚀钕铁硼永磁体的方法，属于稀土磁性材料领域。将钕铁硼粉末除油、酸洗、活化、置于镀液中进行化学镀，然后干燥、磁场中取向成型初压、煅烧，即可。本发明方法制备的钕铁硼永磁体耐腐蚀性能强，表层的破损不影响其整体耐腐蚀性能，并具有很高的剩磁Br、矫顽力Hc和很大的磁能积BH。

Description

一种制备耐腐蚀钕铁硼永磁体的方法
技术领域
本发明属于稀土磁性材料领域，具体涉及的是一种制备耐腐蚀性钕铁硼永磁体的方法。
背景技术
作为第三代永磁材料的钕铁硼NdFeB系永磁体，由于具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积，是目前磁性能最好的永磁材料。被广泛应用于航空、航天、微波通讯技术、电机、汽车、风力发电等诸多领域。但这类磁体有一个明显的缺陷，即耐腐蚀性能差(磁体失重较大)，从而限制了磁体应用范围的进一步扩大。
钕铁硼永磁体腐蚀的主要原因是氧化，即化学腐蚀。钕铁硼材料主要有三个相组成，主相基体Nd2Fe14B、富B相和富Nd相。其中富B相和富Nd相的氧化能力较强。富B相和富Nd相分布在各个晶界处，往往会因为氧化造成钕铁硼材料的失重。
为了改善钕铁硼材料的耐腐蚀性能，降低材料失重，人们进行了很多研究，通过在烧结好的钕铁硼块体上镀保护层的方法进行防护。一种有效的方法是在烧结好的钕铁硼块体上镀镍保护层，从而获得磁性能和耐腐蚀性能都比较理想的耐腐蚀性钕铁硼材料。但这种保护方式有一个明显的缺点，这些保护层同钕铁硼基体的结合往往不紧密，一旦保护层部分或全部脱落，其耐腐蚀性能就会迅速下降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的问题提供一种制备新型耐腐蚀钕铁硼永磁体的方法。
本发明制备耐腐蚀钕铁硼永磁体的方法，包括下述步骤：
(1)取粒径10-120μm的钕铁硼粉末，经蒸馏水清洗后放入除油液中在超声的作用下除油。保证除油时的温度在40-85℃，除油时间1-5min，溶液pH值8-11。优选40kHZ、100W的超声。
(2)将步骤(1)处理后的粉末用蒸馏水清洗干净，置于酸洗液中酸洗。保证酸洗温度10-40℃，酸洗时间10-60s。
(3)将步骤(2)处理后的粉末用蒸馏水洗净，加活化液进行活化。活化时的温度10-40℃，活化时间10-60s。
(4)将步骤(3)处理后的粉末加入到NiSO4、NaH2PO2、Na3C6H5O7、(NH4)2SO4、Nd2(SO4)3和KI的混合溶液中，在搅拌的条件下化学镀镍。镀镍时温度40-85℃，镀镍时间5-20min。化学镀镍过程中维持溶液pH值5-9。
(5)将步骤(4)处理后的粉末经蒸馏水洗净，在真空（或Ar气保护气氛）中烘干，干燥温度不超过120℃。
(6)将步骤(5)处理后的粉末在1.0-2.5T磁场中取向成型初压，压坯经过100-300MPa等静压处理得到压坯；
(7)将步骤(6)处理后的压坯在1000℃-1600℃真空烧结3-6小时，再经回火处理，制成磁体。
优选的，步骤(1)中，所述除油液为NaOH、Na2CO3、Na3PO4、OP-10组成的混合液。其中，NaOH的浓度为8-10g·L-1，Na2CO3的浓度为40-60g·L-1，Na3PO4的浓度为60-80g·L-1，OP-10的浓度为1-2g·L-1。
步骤(2)中，所述酸洗液为HCl（或HNO3）与硫脲的混合液，混合液中各组分的浓度优选为1-5%的HCl和1g·L-1的硫脲。
步骤(3)中，所述活化液中各组分的浓度优选为5-30g·L-1的柠檬酸，10-15g·L-1的氟化氢铵。
步骤(4)中，所述NiSO4、NaH2PO2、Na3C6H5O7、(NH4)2SO4、Nd2(SO4)3和KI的混合溶液中各组分的浓度优选为，20-30g·L-1的NiSO4，18-30g·L-1的NaH2PO2，30-40g·L-1的Na3C6H5O7，50-70g·L-1的(NH4)2SO4，0-5g·L-1的Nd2(SO4)3，3mg·L-1的KI。
步骤(7)中，所述回火处理时先于850-950℃一级回火2-4小时，然后于450℃-600℃二级回火处理4-6小时。
本发明方法制备的钕铁硼永磁体耐腐蚀性能强，表层的破损不影响其整体耐腐蚀性能，并具有很高的剩磁Br、矫顽力Hc和很大的磁能积BH。
附图说明
图1为所制备的钕铁硼粉体包覆效果示意图。
图中，芯部为钕铁硼粉体1，外层包覆层2。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明实质内容进一步说明，但应当指出的是，所述实施例并非本发明实质精神的限制。
实施例1
(1)取10g粒径50μm的钕铁硼粉末，用经蒸馏水清洗后放入由组分浓度为9g·L-1的NaOH、45g·L-1的Na2CO3、65g·L-1的Na3PO4和1.5g·L-1的OP-10组成的除油液中，在40kHZ、100W的超声的作用下除油。保证除油时的温度在65℃，除油时间4min，溶液pH值9。
(2)将除油后的粉末过滤，用蒸馏水洗净后置于组分浓度为3%的HCl和1g·L-1的硫脲组成的酸洗液中酸洗。控制酸洗温度为20℃。酸洗时间为20s。
(3)将酸洗后的粉末过滤后用蒸馏水洗净，置于各组分浓度为10g·L-1的柠檬酸和12g·L-1的氟化氢铵的活化液中活化。活化温度为20℃。活化时间20s。
(4)将活化后的粉末清洗干净后加入个组分浓度为280g·L-1的NiSO4、25g·L-1的NaH2PO2、35g·L-1的Na3C6H5O7、60g·L-1的(NH4)2SO4、2g·L-1的Nd2(SO4)3和3mg·L-1的KI的混合溶液中，在机械搅拌下镀镍。镀镍时温度70℃，镀镍时间10min。镀镍过程中维持溶液pH值6。
(5)将镀镍后的粉末过滤后用蒸馏水洗净，在Ar气保护下在100℃烘干。气压维持在5Pa左右。
(6)将烘干的钕铁硼粉末在Ar气保护下成型和室温条件下，在1.5T的磁场中取向初压，再经压力为200MPa冷等静压压制成坯料。
(7)压坯在1500℃真空烧结5小时，再经900摄氏度一级回火3小时和500℃二级回火5小时，制成磁体。
(8)磁性能测试：把烧结的样品制成φ10×10mm的标准样品，测量磁性能，结果如下：
Br(KG) Hci(KOe) Hcb(KOe) (BH)max(MGOe)
12.58 13.40 12.21 38.68
(9)耐腐蚀性能测试：烧结好的磁体放在在25℃的浓度为1%的NaCl中，测得其失重速率为0.05g·h-1·m-2。有良好的耐腐蚀性能。
实施例2
(1)取10g粒径10μm的钕铁硼粉末，用经蒸馏水清洗后放入由组分浓度为8g·L-1的NaOH、40g·L-1的Na2CO3、62g·L-1的Na3PO4和1g·L-1的OP-10组成的除油液中，在40kHZ、100W的超声的作用下除油。保证除油时的温度在80℃，除油时间1min，溶液pH值11。
(2)将除油后的粉末过滤，用蒸馏水洗净后置于组分浓度为1%的HCl和1g·L-1的硫脲组成的酸洗液中酸洗。控制酸洗温度为10℃。酸洗时间为60s。
(3)将酸洗后的粉末过滤后用蒸馏水洗净，置于各组分浓度为5g·L-1的柠檬酸和10g·L-1的氟化氢铵的活化液中活化。活化温度为15℃。活化时间60s。
(4)将活化后的粉末清洗干净后加入个组分浓度为20g·L-1的NiSO4、18g·L-1的NaH2PO2、40g·L-1的Na3C6H5O7、65g·L-1的(NH4)2SO4和3mg·L-1的KI的混合溶液中，在机械搅拌下镀镍。镀镍时温度40℃，镀镍时间15min。镀镍过程中维持溶液pH值为9。
(5)将镀镍后的粉末过滤后用蒸馏水洗净，在Ar气保护下在100℃烘干。气压维持在5Pa左右。
(6)将烘干的钕铁硼粉末在Ar气保护下成型和室温条件下，在1.0T的磁场中取向初压，再经压力为300MPa冷等静压压制成坯料。
(7)压坯在1500℃真空烧结6小时，再经950℃一级回火2小时和550℃二级回火4小时，制成磁体。
(8)磁性能测试：把烧结的样品制成φ10×10mm的标准样品，测量磁性能，结果如下：
Br(KG) Hci(KOe) Hcb(KOe) (BH)max(MGOe)
13.21 13.98 12.84 42.35
(9)耐腐蚀性能测试：烧结好的磁体放在在25℃的浓度为1%的NaCl中，测得其失重速率为0.95g·h-1·m-2。有良好的耐腐蚀性能。
实施例3
(1)取10g粒径120μm的钕铁硼粉末，用经蒸馏水清洗后放入由组分浓度为10g·L-1的NaOH、60g·L-1的Na2CO3、80g·L-1的Na3PO4和2g·L-1的OP-10组成的除油液中，在40kHZ、100W的超声的作用下除油。保证除油时的温度在40℃，除油时间5min，溶液pH值8。
(2)将除油后的粉末过滤，用蒸馏水洗净后置于组分浓度为5%的HCl和1g·L-1的硫脲组成的酸洗液中酸洗。控制酸洗温度为40℃。酸洗时间为10s。
(3)将酸洗后的粉末过滤后用蒸馏水洗净，置于各组分浓度为30g·L-1的柠檬酸和14g·L-1的氟化氢铵的活化液中活化。活化温度为40℃。活化时间10s。
(4)将活化后的粉末清洗干净后加入个组分浓度为30g·L-1的NiSO4、30g·L-1的NaH2PO2、30g·L-1的Na3C6H5O7、50g·L-1的(NH4)2SO4和3mg·L-1的KI的混合溶液中，在机械搅拌下镀镍。镀镍时温度80℃，镀镍时间5min。镀镍过程中维持溶液pH值为6.5。
(5)将镀镍后的粉末过滤后用蒸馏水洗净，在Ar气保护下在100℃烘干。气压维持在5Pa左右。
(6)将烘干的钕铁硼粉末在Ar气保护下成型和室温条件下，在2.2T的磁场中取向初压，再经压力为100MPa冷等静压压制成坯料。
(7)压坯在1100℃真空烧结6小时，再经850℃一级回火4小时和450℃二级回火6小时，制成磁体。
(8)磁性能测试：把烧结的样品制成φ10×10mm的标准样品，测量磁性能，结果如下：
Br(KG) Hci(KOe) Hcb(KOe) (BH)max(MGOe)
11.86 12.56 11.14 35.12
(9)耐腐蚀性能测试：烧结好的磁体放在在25℃的浓度为1%的NaCl中，测得其失重速率为0.04g·h-1·m-2。有良好的耐腐蚀性能。

Claims (8)

1.制备耐腐蚀钕铁硼永磁体的方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)取粒径10-120μm的钕铁硼粉末，经蒸馏水清洗后放入除油液中在超声的作用下除油；
(2)将步骤(1)处理后的粉末用蒸馏水清洗干净，置于酸洗液中酸洗；保证酸洗温度10-40℃，酸洗时间10-60s；
(3)将步骤(2)处理后的粉末用蒸馏水洗净，加活化液进行活化；活化时的温度10-40℃，活化时间10-60s；
(4)将步骤(3)处理后的粉末加入到NiSO4、NaH2PO2、Na3C6H5O7、(NH4)2SO4、Nd2(SO4)3和KI的混合溶液中，在搅拌的条件下化学镀镍，镀镍时温度40-85℃，镀镍时间5-20min，化学镀镍过程中维持溶液pH值5-9，
(5)将步骤(4)处理后的粉末经蒸馏水洗净，在真空或Ar气保护气氛中烘干，干燥温度不超过120℃；
(6)将步骤(5)处理后的粉末在1.0-2.5T磁场中取向成型初压，压坯经过100-300MPa等静压处理得到压坯；
(7)将步骤(6)处理后的压坯在1000℃-1600℃真空烧结3-6小时，再经回火处理，制成磁体。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤（1）保证除油时的温度在40-85℃，除油时间1-5min，溶液pH值8-11。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，优选40kHZ、100W的超声。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述除油液为NaOH、Na2CO3、Na3PO4、OP-10组成的混合液。其中，NaOH的浓度为8-10g·L-1，Na2CO3的浓度为40-60g·L-1，Na3PO4的浓度为60-80g·L-1，OP-10的浓度为1-2g·L-1。
5.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述酸洗液为HCl（或HNO3）与硫脲的混合液，混合液中各组分的浓度优选为1-5%的HCl和1g·L-1的硫脲。
6.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述活化液中各组分的浓度优选为5-30g·L-1的柠檬酸，10-15g·L-1的氟化氢铵。
7.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述NiSO4、NaH2PO2、Na3C6H5O7、(NH4)2SO4、Nd2(SO4)3和KI的混合溶液中各组分的浓度优选为，20-30g·L-1的NiSO4，18-30g·L-1的NaH2PO2，30-40g·L-1的Na3C6H5O7，50-70g·L-1的(NH4)2SO4，0-5g·L-1的Nd2(SO4)3，3mg·L-1的KI。
8.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤(7)中，所述回火处理时先于850-950℃一级回火2-4小时，然后于450℃-600℃二级回火处理4-6小时。
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