CN103993302A - 一种高耐腐蚀性的烧结钕铁硼永磁材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高耐腐蚀性能的烧结钕铁硼永磁材料的制备方法。其采用将经过机械加工后的烧结钕铁硼毛坯置于除油液中进行表面除油；再将除油后的产品放入喷砂机中进行喷砂工艺，然后将上述喷砂后的产品置入纯水中超声清洗，再将超声清洗后的产品进行磷化工艺，然后将上述磷化好的产品经过超声清洗后烘干固化，将磁体放置于挂具上进行Teflon涂层的涂覆，最后将涂覆了Teflon涂层的产品烘干固化。经过本发明的处理方法制备的表面具有磷化/Teflon复合涂层的烧结钕铁硼磁性材料耐腐蚀性能较高，耐盐雾能力尤其突出，且相对于其它有机涂层来说，其耐热性能以及耐磨性能也有部分改善。

Description

一种高耐腐蚀性的烧结钕铁硼永磁材料的制备方法

技术领域

本发明涉及磁性材料领域，具体涉及一种耐腐蚀性的烧结钕铁硼永磁材料的制备方法。

背景技术

Nd-Fe-B永磁体自问世以来，就以优异的性能价格比及丰富的资源储备迅速进入工业化社会，尤其广泛地被应用于电子、通讯、医疗、航空、环保等高科技领域。我国Nd-Fe-B产量占全球的65％以上，未来其应用范围和市场需求仍将持续扩大。在国家的大力支持下，经过二十年的发展，我国Nd-Fe-B产品初步完成了从中低端向中高端过渡。作为一种由粉末冶金工艺制备而成的多孔永磁材料，钕铁硼永磁材料中的富钕相、钕铁硼主相和边界相很容易形成晶间腐蚀。由于钕铁硼粉末合金中的稀土元素钕的性质活泼，因而使整个钕铁硼合金的耐蚀性能变得很差，特别是在湿热的环境中极易生锈腐蚀，并因腐蚀失效造成磁性能的下降或损坏，严重影响了钕铁硼永磁材料的使用寿命，降低了产品的稳定性和可靠性。钕铁硼永磁材料的磁性能与其组织结构有很大的关系。钕铁硼永磁材料的主相是其磁性能的主要来源，而对矫顽力贡献最大的是富钕相。当钕铁硼永磁材料发生腐蚀以后，其磁性能将发生巨大的变化。因此，Nd-Fe-B 永磁材料表面防护处理的研究与新技术推广工作是一直制约行业发展的主要原因之一。

目前工业上对Nd-Fe-B永磁材料的防护方法主要有两种：一是添加Al、Co、Cu、Ga等合金元素改善材料基体的耐腐蚀性能，二是采用金属涂层，有机涂层，复合涂层等有效的防护涂层。通过添加合金元素提高烧结Nd-Fe-B磁体的耐腐蚀性能已经取得很大成效，但是这种方法一般是以牺牲磁体的磁性能为代价的；而且，在盐雾环境中，磁体表面会产生红锈，在这种情况下只能通过防护涂层来提高磁体的耐腐蚀性能。

当前烧结Nd-Fe-B行业表面处理常用的有机涂层主要是阴极电泳环氧树脂涂层。但是由于环氧树脂涂层的耐磨性与耐热性能很差，在一些特殊的应用环境中，环氧树脂涂层的耐腐蚀能力很难达到在该特殊环境下对磁体耐腐蚀性能的要求。因此，开发出一种新的适合于特殊环境的有机涂层是当前烧结钕铁硼行业表面处理的一个主要方向。Teflon材料是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，因此，其耐磨性能也很高。

发明内容

本发明的目的是提供一种高耐腐蚀性能的烧结钕铁硼永磁材料的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下:

一种高耐腐蚀性能烧结钕铁硼永磁材料的制备方法，包括下述步骤：

（1）将烧结钕铁硼毛坯浸于除油液中进行3-10min表面除油；

（2）将除油后的产品放入喷砂机中进行喷砂，选择120-200目的玻璃珠作为喷砂材料，压力为0.2-0.8MPa，时间为10-40min；

（3）将上述喷砂后的产品置入纯水中超声清洗1-5min；

（4）将超声清洗后的产品置于磷化液中进行磷化处理，磷化时间为10-30min；

（5）将上述磷化好的产品经过3-5min的超声清洗后烘干固化，将磁体放置于挂具上进行Teflon涂层的涂覆，最后将涂覆了Teflon涂层的产品烘干固化。

步骤（1）所述除油液的组成为：氢氧化钠(NaOH) 5-10g/L，碳酸钠（NaCO₃）15-30g/L，磷酸三钠（Na₃PO₃）20-40g/L，OP乳化剂1-3g/L，溶剂为水。

本发明所述烧结钕铁硼毛坯为经过常规工艺如铸片-氢碎-混粉-压型-烧结得到的毛坯，其也可从市场上购得，如N33-N45等牌号。

步骤（4）所述磷化液的组成为：磷酸二轻锰铁盐（[xFe(H₂P0₄)₂·yMn(H₂P0₄)₂]）30-40g/L，磷酸二氢锌（Zn(H₂P0₂)₂·2H₂0）25-60g/L，硝酸锌（Zn(NO₃)₂）50-80g/L，氯化钠（NaCl）3-5g/L，氧化锌（ZnO）3-5g/L，溶剂为水。

步骤（5）采用分散体涂层的加工方法进行Teflon涂层的涂覆，喷涂时的喷射压力2.5-5Mpa，喷距25-40cm，连续喷涂。

经过本发明的处理方法制备的表面具有磷化/Teflon复合涂层的烧结钕铁硼磁性材料耐腐蚀性能较高，耐盐雾能力尤其突出，且相对于其它有机涂层来说，其耐热性能以及耐磨性能也有部分改善。

具体实施方式

下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。

实施例1

（1）将烧结钕铁硼毛坯置于除油液中进行10min表面除油。除油液的组成为：氢氧化钠(NaOH) 5g/L，碳酸钠（NaCO₃）15g/L，磷酸三钠（Na₃PO₃）30g/L，OP乳化剂3g/L，溶剂为水。

（2）将除油后的产品放入喷砂机中进行喷砂工艺，选择150目的玻璃珠作为喷砂材料，压力为0.3MPa，时间为40min。

（3）将上述喷砂后的产品置入纯水中超声清洗3min。

（4）将超声清洗后的产品进行磷化处理，磷化时间为15min。所述磷化液的组成为：磷酸二氢锰铁盐（[xFe(H₂P0₄)₂·yMn(H₂P0₄)₂]）30g/L，磷酸二氢锌（Zn(H₂P0₂)₂·2H₂0）30g/L，硝酸锌（Zn(NO₃)₂）60g/L，氯化钠（NaCl）3g/L，氧化锌（ZnO）3g/L，溶剂为水。

（5）将上述磷化好的产品经过3min的超声清洗后烘干固化，将磁体放置于挂具上进行Teflon涂层的涂覆。喷射压力3.5Mpa，喷距30cm，连续喷涂，最后将涂覆了Teflon涂层的产品烘干固化，烘干温度为220℃，时间为15h。

将上述烘干固化后的产品分别进行盐雾试验，PCT实验，盐水浸泡实验以及亲水性试验，并将其与经过阴极电泳环氧树脂涂层的烧结钕铁硼产品作对比，结果如下表1所示：

经过实施例1的工艺流程后，表面具有磷化/Teflon复合涂层的烧结钕铁硼磁性材料的耐盐雾实验能力达到了400h以上，PCT实验达到150h，说明表面具有磷化/Teflon复合涂层的烧结钕铁硼磁体的耐腐蚀能力很强。

实施例2

产品所经过的工艺流程与试验参数同实施例1相同，改变的工艺参数为以下两点：

（1）在喷砂工艺中，选择180目的玻璃珠作为喷砂材料，压力为0.5MPa，时间为30min；

（2）在Teflon涂层涂覆工艺中。将涂料用恒速搅拌器搅拌15min，再静置45min后，用于喷涂。喷射压力4Mpa，喷距30cm，连续喷涂，最后将涂覆了Teflon涂层的产品烘干固化（烘干温度为240℃），时间为20h。

将同样进行了除油-喷砂-磷化后的产品进行阴极电泳环氧树脂工艺流程，并以磷化后的产品，和具有磷化/环氧复合涂层的产品作为对比例，以铅笔硬度测试实验作为检验涂层耐磨性能的指标。测试结果如下表2：

上述实验结果证明，表面具有磷化/Teflon复合涂层的烧结钕铁硼磁体的耐磨性能比其它涂层的耐磨性能高。

实施例3

产品所经过的工艺流程与工艺参数同实施例1相同，改变的工艺参数为以下两点：

（1）在喷砂工艺中，选择180目的玻璃珠作为喷砂材料，压力为0.4MPa，时间为40min。

（2）在Teflon涂层涂覆工艺中，将涂料用恒速搅拌器搅拌15min，再静置40min后，用于喷涂。喷射压力4Mpa，喷距30cm，连续喷涂，最后将涂覆了Teflon涂层的产品烘干固化（烘干温度为190℃），时间为15h。

将上述烘干固化后的产品分别进行盐雾试验，PCT实验，盐水浸泡实验以及亲水性试验，结果如下表3所示：

上述结果与实施例1相比，其耐腐蚀能力进一步增强，说明在上述工艺实施过程中，参数的优化能进一步提升复合涂层的耐腐蚀能力。

实施例4

 （1）经过机械加工后烧结钕铁硼磁体置于除油液中进行5min表面除油。所述除油液的组成为：氢氧化钠(NaOH) 5g/L，碳酸钠（NaCO₃）20g/L，磷酸三钠（NaPO₃）30g/L，OP乳化剂2g/L，溶剂为水。

（2）将除油后的产品放入喷砂机中进行喷砂工艺，选择200目的玻璃珠作为喷砂材料，压力为0.8MPa，时间为20min。

（3）将上述喷砂后的产品置入纯水中超声清洗5min。

（4）将超声清洗后的产品进行磷化工艺，磷化时间为20min。所述磷化液的组成为：磷酸二轻锰铁盐（[xFe(H₂P0₄)₂·yMn(H₂P0₄)₂]）40g/L，磷酸二氢锌（Zn(H₂P0₂)₂·2H₂0）35g/L，硝酸锌（Zn(NO₃)₂）60g/L，氯化钠（NaCl）5g/L，氧化锌（ZnO）5g/L。

（5）将上述磷化好的产品经过5min的超声清洗后烘干固化，将磁体放置于挂具上进行Teflon涂层的涂覆。将涂料用恒速搅拌器搅拌15min，再静置30min后，用于喷涂。喷射压力5Mpa，喷距40cm，连续喷涂，最后将涂覆了Teflon涂层的产品烘干固化（烘干温度为200℃），时间为25h。

将上述烘干固化后的产品分别进行盐雾试验，PCT实验，盐水浸泡实验以及亲水性试验，结果如下表4所示：

 

以上实施例表明，在钕铁硼磁体表面涂覆磷化/Teflon复合涂层后，产品具有很高的耐腐蚀能力，且磷化/Teflon复合涂层的耐磨性能相对于其它有机涂层来说也很高。

需要说明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。只要不偏离发明的构思或者不超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (3)

1.一种高耐腐蚀性的烧结钕铁硼永磁材料的制备方法，包括下述步骤：

（1）将烧结钕铁硼毛坯浸于除油液中进行3-10min表面除油；

（2）将除油后的产品放入喷砂机中进行喷砂，选择120-200目的玻璃珠作为喷砂材料，压力为0.2-0.8MPa，时间为10-40min；

（3）将上述喷砂后的产品置入纯水中超声清洗1-5min；

（4）将超声清洗后的产品置于磷化液中进行磷化处理，磷化时间为10-30min；

（5）将上述磷化好的产品经过3-5min的超声清洗后烘干固化，将磁体放置于挂具上进行Teflon涂层的涂覆，最后将涂覆了Teflon涂层的产品烘干固化。

2.如权利要求1所述高耐腐蚀性的烧结钕铁硼永磁材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述除油液的组成为：氢氧化钠5-10g/L、碳酸钠15-30g/L、磷酸三钠20-40g/L、OP乳化剂1-3g/L、溶剂为水。

3.如权利要求1所述高耐腐蚀性的烧结钕铁硼永磁材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述磷化液的组成为：磷酸二氢锰铁盐30-40g/L、磷酸二氢锌25-60g/L、硝酸锌50-80g/L、氯化钠3-5g/L、氧化锌3-5g/L、溶剂为水。