CN109712799B - 提高磁体表面防护层性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高磁体表面防护层性能的方法，包括：对磁体进行前处理；在磁体表面电镀Zn形成打底层；以及在所述打底层上制备ZnAl涂层，从而在磁体表面形成Zn/ZnAl复合防护层。本发明镀Zn前磁体无需活化和预镀处理，镀Zn后无需通过Cr⁺³溶液做钝化处理。成本降低，且镀Zn打底层薄，可以减少传统电镀工序，大大缩短电镀时间，从而减少电镀能耗、减少材料在复杂工序以及镀液中长时间浸泡受到的损坏和缺陷。且ZnAl涂层厚度可调范围大，在满足盐雾和湿热性能条件下，Zn/ZnAl复合防护层厚度比传统涂/镀层减小一半，从而可以减小因镀层厚度产生的气隙带来的磁衰减，将有利于磁体在器件中的应用。

Description

提高磁体表面防护层性能的方法

技术领域

本发明涉及一种提高材料表面防护层性能的方法及其应用，特别是提高稀土永磁材料，如钕铁硼磁体表面防护层综合性能的方法，属于材料的腐蚀与防护技术领域。

背景技术

近年来，随着稀土永磁性材料新技术的迅速发展，我国烧结钕铁硼磁体表面处理技术也取得了可喜的成绩。例如：中科院研制的提高钕铁硼涂层发黑液和有机涂层配方，新配方表面生成氧化膜，耐中性盐雾腐蚀可达600h。中科三环研制的钕铁硼磁体表面电镀黑镍配方和工艺方法，良好的黑色外观，可用于外观件的电镀。

通过对不同涂/镀层的制备工艺和涂/镀层性能的大量对比、检测和分析，目前综合性能比较稳定的有：真空复合镀铝涂层。但是真空镀铝制备成本太高，对于工业化应用和大批量推广不太实际。无毒、无污染、低能耗新型Zn/A1涂层是目前耐蚀性等综合性能最为优异的涂层。但是在长期实验过程中发现，Zn/A1涂层存在部分缺陷。首先，目前使用的原材料金属Zn、Al粉大部分需要进口，成本较高。其次，Zn/A1涂层耐蚀性要满足要求其厚度必须控制在一定范围内，厚度范围要求苛刻，厚度一般都不超过20μm。涂层太厚盐雾过程容易起泡，湿热实验一般都低于48小时，耐湿热性能差；厚度太薄低于10μm时，耐盐雾时间会大大缩短，耐盐雾性差，这使得Zn/Al涂层的应用和推广会受到局限。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种提高磁体表面防护层性能的方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种提高磁体表面防护层性能的方法，包括：

对磁体进行前处理；

在磁体表面电镀Zn形成打底层；以及

在所述打底层上制备ZnAl涂层，从而在磁体表面形成Zn/ZnAl复合防护层。

与现有技术相比，本发明的优点至少在于：

(1)电镀Zn过程对磁体表面的平整度要求不高，镀Zn前磁体无需活化和预镀处理，镀Zn后无需通过Cr⁺³溶液做钝化处理。制备的Zn/ZnAl复合防护层，取代现有的Zn/Al涂层，成本降低，且镀Zn打底层薄，可以减少传统电镀工序，大大缩短电镀时间，从而减少电镀能耗、减少磁体在复杂工序以及镀液中长时间浸泡受到的损坏和缺陷。且ZnAl涂层厚度可调范围大，在满足盐雾和湿热性能条件下，Zn/ZnAl复合防护层厚度比传统涂/镀层减小一半，从而可以减小因镀层厚度产生的气隙带来的磁衰减，将有利于磁体在器件中的应用。

(2)本发明制备的Zn/ZnAl复合防护层，附着力良好，制备过程对磁体磁性能影响微弱，在保持原有Zn/Al涂层优势的基础上，特别在耐湿热和耐盐雾特性方面有显著提高，能够有效保护磁体不受外界环境的腐蚀，130℃，95％RH耐湿热性能达到2000小时以上。

(3)本发明适于规模化实施，便于现有电镀行业的提升，对各种材料，尤其是永磁体都可进行防护处理，在磁性材料防护等领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例1中Zn打底层的SEM图。

图2是本发明实施例1中ZnAl表层的SEM图。

图3是本发明实施例1中磁体表面形貌图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

本发明在材料表面制备Zn/ZnAl复合涂层，既可以节省成本，同时涂层制备工艺和厚度可调范围大，便于进一步的推广和应用。

本发明实施例提供了一种提高磁体表面防护层性能的方法，包括：

对磁体进行前处理；

在磁体表面电镀Zn形成打底层；以及

在所述打底层上制备ZnAl涂层，从而在磁体表面形成Zn/ZnAl复合防护层。

其中，前处理可以包括：将磁体在稀硝酸溶液中浸渍。

稀硝酸溶液的摩尔浓度为0.5mol/L，浸渍的时间为3～15s。

具体的，在伴以超声的条件下将磁体在稀硝酸溶液中浸渍，磁体包括深孔磁体。

通过将磁体在稀硝酸溶液中浸渍，可以再次清除磁体表面的锈污，之后用去离子水冲洗干净后烘干待用。

特别地，对于形状规则的磁体，在稀硝酸溶液中浸渍3～5s；对于深孔磁体，在超声波环境下在稀硝酸溶液中浸渍8～15s。

在一些实施方案之中，采用Zn电镀液在磁体表面电镀形成打底层，所述Zn电镀液包含180～280g/L氯化钾(分析纯)、75～90g/L氯化锌(分析纯)、25～30g/L硼酸、水以及添加剂，且所述Zn电镀液的pH值为5～5.5。

其中，选择弱酸性的锌酸盐溶液体系。

与传统电镀Zn不同的是，本发明中磁体表面无需活化和预镀处理。

在一些较为优选的实施方案之中，所述Zn电镀液所含氯化钾及氯化锌的总量与Zn电镀液所含水及添加剂的总量的质量比为1∶2.5～1.∶3。

在一些实施方案之中，所述电镀的工艺条件包括：室温条件、电流密度为1.0～2.5A·dm^-2，电镀时间为10～30min。

在一些实施方案之中，所述打底层的厚度大于0且小于2μm。

Zn打底层的制备，可以在实验室自制的电镀槽内完成。

其中，可以通过提高Zn的电镀液浓度，缩短电镀时间。

在一些实施方案之中，还包括：对所述打底层进行烘干处理，其中烘干温度为80～100℃，烘干时间为10～30min，之后进行ZnAl涂层的制备。

其中，电镀Zn形成打底层之前磁体无需活化和预镀处理。

在一些实施方案之中，在所述打底层上涂覆ZnAl涂覆液而形成ZnAl涂层，所述ZnAl涂覆液包含无机金属粉、添加剂和稀释剂，所述无机金属粉包括高纯锌粉、铝粉以及氧化锰粉，所述添加剂包括消泡剂，乳化剂、增稠剂、偶联剂、颜料中一种或者多种的组合，并且所述ZnAl涂覆液的粘度为29～65s，采用50ml柴氏2号杯测量，所述ZnAl涂覆液的pH值为5～7。

在一些较为优选的实施方案之中，所述ZnAl涂覆液包含5～10wt％高纯锌粉、25～50wt％铝粉以及0.2～1.5wt％氧化锰粉。

在一些较为优选的实施方案之中，所述高纯锌粉的粒径为20～40μm。

在一些较为优选的实施方案之中，所述铝粉的粒径为20～40μm。

在一些较为优选的实施方案之中，所述ZnAl涂覆液还包括pH值调节剂。

在一些较为优选的实施方案之中，所述稀释剂包括氯甲烷、甲缩醛、正丁醇、正十一烷、正十三烷、丙二醇甲醚、1-甲氧基-2-乙酰氧基丙烷、乙二醇单丁醚中一种或者多种的组合，但不限于此。

在一些较为优选的实施方案之中，所述颜料独立选自钛白粉(TiO₂)、氧化锌(ZnO)、氧化铁黄(Fe₂O₃·H₂O)、氧化铁红(Fe₂O₃)、铁蓝(KFe[Fe(CN)₆])、氧化铁黑(Fe₃O₄)、酞菁蓝中一种或者多种的组合，但不限于此。

在一些较为优选的实施方案之中，所述消泡剂独立选自Byk VP-040、Byk 065中的至少一种，但不限于此。

在一些较为优选的实施方案之中，所述乳化剂独立选自Byk 073、OP-10中的至少一种，但不限于此。

在一些较为优选的实施方案之中，所述ZnAl涂覆液包含5～10wt％高纯锌粉、25～50wt％铝粉、0.2～1.5wt％氧化锰粉、1～2.5wt％颜料、3～7wt％消泡剂和乳化剂、3～5wt％偶联剂。

在一些较为优选的实施方案之中，所述ZnAl涂覆液的制备方法包括：将锌粉、铝粉与聚四氟乙烯混合搅拌，加入硅烷偶联剂及颜料并持续搅拌，混合均匀后，依次加入氧化锰粉、消泡剂及乳化剂并伴以搅拌，其后加入稀释剂并伴以持续搅拌，待形成的混合液均匀无分层后加入pH值调节剂，之后持续搅拌5小时以上使形成的混合液稳定。

特别地，ZnAl涂覆液均匀混合并长时间搅拌，搅拌时间5～10小时。

ZnAl涂覆液用120#不锈钢滤网过滤。

其中，可以以浸渍涂覆再离心甩干的方式将ZnAl涂覆液涂覆在所述打底层而形成ZnAl涂层，其中采用的料框离心速率为200～300转/min，离心时间为10～40s。

另外，也可以以喷涂的方式将ZnAl涂覆液涂覆在所述打底层上而形成ZnAl涂层，其中采用的喷枪气压为0.2～0.6MPa，喷涂速度为20～55m/s，喷枪的喷嘴距离材料表面的高度为20～30cm。

还可以对所述ZnAl涂层进行烘烤处理，其中采用的烘烤温度为60～110℃，烘烤时间为10～30min，之后进行固化处理，固化温度为250～280℃，固化时间为20～40min。

在一些实施方案之中，所述磁体包括钕铁硼永磁体。

在一些实施方案之中，所述前处理包括：依次对磁体进行除油、除锈及强化、清洁处理，之后在稀硝酸溶液中浸渍。

在一些较为优选的实施方案之中，所述除油包括：以有机溶剂和/或碱液去除所述磁体表面的油污。

在一些较为优选的实施方案之中，所述除锈及强化在抛丸机内进行，其中采用的钢丸直径为约0.1～0.3mm，抛丸时间为3～8min。

清洁处理，包括：将磁体置于无水乙醇和丙酮的混合液中，在超声波作用下对永磁体表面进行清洁处理。

本发明中烧结钕铁硼永磁体样品由企业统一提供，随机选取企业批量生产的大块磁体(永磁体牌号不限)规格为：70mm*70mm*25mm(长×宽×高)。为了试验方便我们使用线切割机对大块永磁体进行加工，样品规格有：Φ10mm*10mm，10mm*10mm*5mm(长×宽×高)，25mm*45mm*5mm(长×宽×高)，5mm*10mm*10mm(r内×r外×h)，5mm*10mm*1mm(r内×r外×h)。永磁体样品加工后进行统一前处理。磁体不受牌号，性能、形状和规格等影响。

以下通过若干实施例并结合附图进一步详细说明本发明的技术方案。然而，所选的实施例仅用于说明本发明，而不限制本发明的范围。

实施例1

1、实验样品加工

选取企业提供的42SH牌号毛坯磁体，规格为：70mm*70mm*25mm(长×宽×高)。

利用线切割和切片机将磁体加工成Φ10mm*10mm，10mm*10mm*5mm，25*mm45mm*5mm，3种规格磁体。

2、磁体前处理

将机加工后的3种规格磁体分别各取5块，先后用汽油和浓度约2mol/L的NaOH溶液去除表面的油污，再置于抛丸机内进行表面清理和强化，钢丸直径约为0.1mm，抛丸时间约3min。最后将磁体放入无水乙醇和丙酮的混合液中，在超声波作用下进一步对磁体表面进行清洁处理。

3、Zn打底层制备

(1)取氯化钾(分析纯)540g，氯化锌(分析纯)225g，溶于1L的去离子水中，充分搅拌。实验室自制的电镀槽内装入1L去离子水，将氯化钾和氯化锌的混合液缓慢加入到电镀槽内，充分搅拌。再向槽内加入适量的添加剂和75g硼酸，充分搅拌均匀。加入去离子水1L，并缓慢加入pH值调节剂，调节电镀槽温控装置，使镀液温度在25℃±1℃，pH为6.5；

(2)调节稳压电源，电流密度为1.0A·dm^-2；

(3)将前处理后磁体在稀硝酸(浓度0.5mol/L)溶液中浸渍3s，取出后用去离子水反复冲洗3遍；

(4)将磁体放入电镀槽内，再次调节电流密度为1.0A·dm^-2，电镀时间为10分钟；

(5)镀Zn结束后，取出磁体将表面残留的镀液用去离子水冲洗干净。随后将镀Zn磁体放入80℃烘箱内处理20分钟；

(6)镀Zn磁体烘干处理后，自然冷却到室温待用。

上述条件制备的Zn打底层厚度为0.5μm。

Zn打底层的SEM图参图1所示。

4、ZnAl涂层制备

(1)取粒径为20～40μm的锌粉(质量百分比，如下若非特别说明均是如此)10％，铝粉45％与30％聚四氟乙烯混合，缓慢搅拌并加入5％硅烷偶联剂，1.5％颜料钛白粉(TiO₂)，持续搅拌等待混合均匀后，依次加入0.8％氧化锰，7％消泡剂、乳化剂加入过程快速搅拌混合液呈糊状，加入环氧活性稀释剂调节混合液的粘稠度，加入过程要持续快速搅拌，等溶液均匀无分层后再加入pH调节剂，调节混合液的pH值约6.5。涂覆液配制完成后，持续搅拌5小时以上，尽可能使溶液达到稳定。涂覆前用120#不锈钢滤网过滤涂覆液，用50ml柴氏2#杯测试涂覆液粘度约58秒；

(2)先后用稀释剂和少量涂覆液清洗喷枪的喷灌和喷嘴；

(3)将测定好的涂覆液装入喷枪内，涂覆液装入量约为喷灌容积的1/2；

(4)将上述镀Zn干燥后的磁体置于喷涂架上；

(5)调节喷枪气压0.4MPa、喷涂速度40m/s、喷嘴与磁体间高度为20cm，喷枪往返各1次；

(6)喷涂完成第一面后，将磁体和喷涂架一起置于循环热风烘烤炉内，设定温度为110℃，进行预热处理10分钟；

(7)预热处理后，打开烘箱使样品冷却至室温，将样品反面进行第二面喷涂；

(8)喷涂完成第二面后，将磁体和喷涂架再次置于烘烤炉内，设定预热处理条件为110℃+20min，固化条件为250℃+40min。

上述条件制备的ZnAl涂层厚度为5μm；

上述制备的Zn/ZnAl复合涂层厚度为5.5μm，综合性能检测见表2。

ZnAl表层的SEM图参图2所示，磁体表面形貌图参图3所示。

实施例2

步骤1～2与实施例1中的步骤1～2相同。

而区别如下：

3、Zn打底层制备

(1)取氯化钾(分析纯)650g，氯化锌(分析纯)250g，溶于1L的去离子水中，充分搅拌。实验室自制的电镀槽内装入1L去离子水，将氯化钾和氯化锌的混合液缓慢加入到电镀槽内，充分搅拌。再向槽内加入适量的添加剂和82g硼酸，充分搅拌均匀。加入去离子水1L，并缓慢加入pH值调节剂，调节电镀槽温控装置，使镀液温度在25℃±1℃，pH为5.5；

(2)调节稳压电源，电流密度为2A.dm^-2；

(3)步骤(3)与实施例1中Zn打底层制备的步骤(3)相同；

(4)将磁体放入电镀槽内，再次调节电流密度为2A·dm^-2，电镀时间为25分钟；

(5)镀Zn结束后，取出磁体将表面残留的镀液用去离子水冲洗干净。随后将镀Zn磁体放入100℃烘箱内处理20分钟；

(6)步骤(6)与实施例1中Zn打底层制备中的步骤(6)相同。

上述条件制备镀Zn打底层厚度为1.1μm。

步骤4中ZnAl涂层制备与实施例1的步骤4中ZnAl涂层制备相同；

上述条件制备的ZnAl涂层厚度为5μm；

上述制备的Zn/ZnAl复合涂层厚度为6.1μm，综合性能检测见表2。

实施例3

步骤1～2与实施例1中的步骤1～2相同；

而区别如下：

3、Zn打底层制备

(1)取氯化钾(分析纯)800g，氯化锌(分析纯)270g，溶于1L的去离子水中，充分搅拌。实验室自制的电镀槽内装入1L去离子水，将氯化钾和氯化锌的混合液缓慢加入到电镀槽内，充分搅拌。再向槽内加入适量的添加剂和85g硼酸，充分搅拌均匀。加入去离子水1L，并缓慢加入pH值调节剂，调节电镀槽温控装置，使镀液温度在25℃±1℃，pH为5；

(2)调节稳压电源，电流密度为1.8A·dm^-2；

(3)步骤(3)与实施例2中Zn打底层制备的步骤(3)相同；

(4)将磁体放入电镀槽内，再次调节电流密度为1.8A·dm^-2，电镀时间为30分钟；

(5)～(6)步骤(5)～(6)与实施例2中Zn打底层制备的步骤(5)～(6)相同；

上述条件制备的Zn打底层厚度为1.6μm。

4、ZnAl涂层制备

(1)取粒径为20～40μm的锌粉(质量百分比，如下若非特别说明均是如此)7％，铝粉50％与30％聚四氟乙烯混合，缓慢搅拌并加入3％硅烷偶联剂，1.5％颜料钛白粉(TiO₂)，持续搅拌等待混合均匀后，依次加入0.5％氧化锰，3％消泡剂、乳化剂加入过程快速搅拌混合液呈糊状，加入环氧活性稀释剂调节混合液的粘稠度，加入过程要持续快速搅拌，等溶液均匀无分层后再加入pH调节剂，调节混合液的pH值约6。涂覆液配制完成后，持续搅拌5小时以上，尽可能使溶液达到稳定。涂覆前用120#不锈钢滤网过滤涂覆液，用50ml柴氏2#杯测试涂覆液粘度约31秒；

(2)～(4)步骤(2)～(4)与实施例1中ZnAl涂层制备的步骤(2)～(4)相同；

(5)调节喷枪气压0.5MPa、喷涂速度45m/s、喷嘴与磁体间高度为30cm，喷枪往返各1次；

(6)喷涂完成第一面后，将磁体和喷涂架再次置于烘烤炉内，设定温度为100℃，进行预热处理20分钟；

(7)步骤(7)与实施例1中ZnAl涂层制备的步骤(7)相同；

(8)喷涂完成第二面后，将磁体和喷涂架再次置于烘烤箱内，设定预热处理条件为100℃+20min，固化条件为280℃+30min。

上述条件制备的ZnAl涂层厚度为6.5μm；

上述制备的Zn/ZnAl复合涂层厚度为8.1μm，综合性能检测见表2。

实施例4

步骤1～2与实施例1中的步骤1～2相同；

而区别如下：

3、Zn打底层制备

(1)取氯化钾(分析纯)650g，氯化锌(分析纯)250g，溶于1L的去离子水中，充分搅拌。实验室自制的电镀槽内装入1L去离子水，将氯化钾和氯化锌的混合液缓慢加入到电镀槽内，充分搅拌。再向槽内加入适量的添加剂和85g硼酸，充分搅拌均匀。加入去离子水1L，并缓慢加入pH值调节剂，调节电镀槽温控装置，使镀液温度在25℃±1℃，pH为5；

(2)调节稳压电源，电流密度为1.8A·dm^-2；

(3)步骤(3)与实施例1中Zn打底层制备的步骤(3)相同；

(4)将磁体放入电镀槽内，再次调节电流密度为1.8A·dm^-2，电镀时间为30分钟；

(5)镀Zn结束后，取出磁体将表面残留的镀液用去离子水冲洗干净。随后将镀Zn磁体放入80℃烘箱内处理30分钟；

(6)步骤(6)与实施例3中Zn打底层制备的步骤(6)相同；

上述条件制备的Zn打底层厚度为1.5μm。

4、ZnAl涂层制备

(1)～(4)步骤(1)～(4)与实施例3中ZnAl涂层制备的步骤(1)～(4)相同；

(5)调节喷枪气压0.4MPa、喷涂速度55m/s、喷嘴与磁体间高度为20cm，喷枪往返各2次；

(6)喷涂完成第一面后，将磁体和喷涂架一起置于烘烤箱内，设定温度为100℃，进行预热处理30分钟；

(7)步骤(7)与实施例1中ZnAl涂层制备的步骤(7)相同；

(8)喷涂完成第二面后，将磁体和喷涂架再次置于烘烤箱内，设定预热处理条件为110℃+20min，固化条件为280℃+40min。

上述条件制备的ZnAl涂层厚度为10.8μm；

上述制备的Zn/ZnAl复合涂层厚度为12.3μm，综合性能检测见表2。

实施例5

1、实验样品加工

(1)选取企业提供的42SH牌号毛坯磁体，规格为：70mm*70mm*25mm(长×宽×高)；

(2)利用线切割、切片机和钻孔设备将磁体加工成5mm*10mm*1mm(r内×r外×h)规格的薄片环形磁体。

2、磁体前处理

将加工后的薄环形磁体10片，先后用汽油和浓度约2mol/L的NaOH溶液去除表面的油污，之后将磁体放入无水乙醇和丙酮的混合液中，在超声波作用下进一步对磁体表面进行清洁处理。

3、Zn打底层制备

(1)取氯化钾(分析纯)650g，氯化锌(分析纯)250g，溶于1L的去离子水中，充分搅拌。实验室自制的电镀槽内装入1L去离子水，将氯化钾和氯化锌的混合液缓慢加入到电镀槽内，充分搅拌。再向槽内加入适量的添加剂和80g硼酸，充分搅拌均匀。加入去离子水1L，并缓慢加入pH值调节剂，调节电镀槽温控装置，使镀液温度在25℃±1℃，pH为5；

(2)调节稳压电源，电流密度为1.6A·dm^-2；

(3)步骤(3)与实施例1中Zn打底层制备的步骤(3)相同；

(4)将磁体挂入电镀槽内，再次调节电流密度为1.6A·dm^-2，电镀时间为20分钟；

(5)～(6)步骤(5)～(6)与实施例1中Zn打底层制备的步骤(5)～(6)相同；

上述条件制备的Z打底层厚度为0.8μm。

4、ZnAl涂层制备

(1)取粒径为20～40μm的锌粉(质量百分比，如下若非特别说明均是如此)5％，铝粉45％与32％聚四氟乙烯混合，缓慢搅拌并加入4％硅烷偶联剂1％颜料钛白粉(TiO₂)，持续搅拌等待混合均匀后，依次加入0.2％氧化锰，7％消泡剂、乳化剂加入过程快速搅拌混合液呈糊状，加入环氧活性稀释剂调节混合液的粘稠度，加入过程要持续快速搅拌，等溶液均匀无分层后再加入pH调节剂，调节混合液的pH值约5.5。涂覆液配制完成后，持续搅拌5小时以上，尽可能使溶液达到稳定。涂覆前用120#不锈钢滤网过滤涂覆液，用50ml柴氏2#杯测试涂覆液粘度约30秒；

(2)～(4)步骤(2)～(4)与实施例1中ZnAl涂层制备的步骤(2)～(4)相同；

(5)调节喷枪气压0.5MPa、喷涂速度55m/s、喷嘴与磁体间高度为30cm，喷枪往返各1次；

(6)～(7)步骤(6)～(7)与实施例3中ZnAl涂层制备的步骤(6)～(7)相同；

(8)喷涂完成第二面后，将磁体和喷涂架再次置于烘烤箱内，设定预热处理条件为110℃+20min，固化条件为250℃+30min。

上述条件制备的ZnAl涂层厚度为3μm；

上述制备的Zn/ZnAl复合涂层厚度为3.8μm，综合性能检测见表2。

实施例6

1、实验样品加工

(1)选取企业提供的42SH牌号毛坯磁体，规格为：70mm*70mm*25mm(长×宽×高)；

(2)利用线切割、切片机和钻孔设备将磁体加工成：5mm*10mm*10mm(r内×r外×h)规格的环柱形磁体。

2、磁体前处理

取机加工后的深孔磁体10块，先后用汽油和浓度约2mol/L的NaOH溶液去除表面的油污，再置于抛丸机内进行表面清理和强化，钢丸直径约为0.3mm，抛丸时间约5min。

3、Zn打底层制备

(1)取氯化钾(分析纯)650g，氯化锌(分析纯)260g，溶于1L的去离子水中，充分搅拌。实验室自制的电镀槽内装入1L去离子水，将氯化钾和氯化锌的混合液缓慢加入到电镀槽内，充分搅拌。再向槽内加入适量的添加剂和85g硼酸，充分搅拌均匀。加入去离子水1L，并缓慢加入pH值调节剂，调节电镀槽温控装置，使镀液温度在25℃±1℃，pH为6；

(2)调节稳压电源，电流密度为2.5A·dm^-2；

(3)将前处理后的深孔磁体放入稀硝酸(浓度0.5mol/L)溶液中，在超声波作用下对磁体清洁处理8s，取出后用去离子水反复冲洗3遍；

(4)将磁体放入电镀槽内，再次调节电流密度为2.5A·dm^-2，电镀时间为15分钟；

(5)～(6)步骤(5)～(6)与实施例4中Zn打底层制备的步骤(5)～(6)相同。

上述条件制备的Zn打底层(环柱体外壁)厚度为1.1μm。

4、ZnAl涂层制备

(1)取粒径为20～40μm的锌粉(质量百分比，如下若非特别说明均是如此)10％，铝粉25％与32％聚四氟乙烯混合，缓慢搅拌并加入4％硅烷偶联剂2.5％颜料钛白粉(TiO2)，持续搅拌等待混合均匀后，依次加入1.5％氧化锰，7％消泡剂、乳化剂加入过程快速搅拌混合液呈糊状，加入环氧活性稀释剂调节混合液的粘稠度，加入过程要持续快速搅拌，等溶液均匀无分层后再加入pH调节剂，调节混合液的pH值约5.5。涂覆液配制完成后，持续搅拌5小时以上，尽可能使溶液达到稳定。涂覆前用120#不锈钢滤网过滤涂覆液，用50ml柴氏2#杯测试涂覆液粘度约58秒；

(2)将配制好的涂覆液装入涂料桶内，涂覆液液面高度以没过篮框内样品上表面为宜。操作升降开关将篮筐连同样品一同浸入涂料桶内，对样品进行浸渍处理，浸渍时间约20s。

(3)浸渍后操作升降开关，将篮筐升高到离开桶内涂覆液适当高度，设定篮筐转速约300转/min，进行甩干处理。甩干时顺时针、逆时针方向交替变化，每次分别甩干约40s。

(4)甩干后将样品倒出在烘烤网盘上，避免样品重叠，将样品连同烘烤盘一起放入循环热风烘烤炉内进行预热处理(烘烤炉温度提前控制在100℃左右)，处理时间约20min。

(5)预热处理后，以3℃/min升温速率升高到约300℃，温度稳定后继续保温约30min，对涂层进行固化处理。

(6)涂层固化完成后，磁体随炉冷却到室温。

上述条件制备的ZnAl涂层厚度为8.5μm。

上述制备的复合Zn/ZnAl涂层厚度为9.6μm，综合性能检测见表2。

对比例1

1、实验样品加工

(1)选取企业提供的42SH牌号毛坯磁体，规格为：70mm*70mm*25mm(长×宽×高)；

(2)利用线切割、切片机和钻孔设备将磁体加工成：10mm*10mm*5mm(长×宽×高)，Φ10mm*10mm和5mm*10mm*10mm(r内×r外×h)规格样品；

2、磁体前处理

将加工后的磁体先后用汽油和浓度约2mol/L的NaOH溶液去除表面的油污，再置于抛丸机内进行表面清理和强化，钢丸直径约为0.1mm，抛丸时间约3min。将前处理后的环柱形磁体r_内5mm*r_外10mm*h10mm放入稀硝酸(浓度0.5mol/L)溶液中，在超声波作用下对磁体清洁处理8s；磁体Φ10mm*10mm和10mm*10mm*5mm放入无水乙醇和丙酮的混合液中，在超声波作用下进一步对磁体表面进行清洁处理。取出磁体后用去离子水反复冲洗3遍。将清洁后的磁体放入真空烘箱内进行烘干处理，设定温度为80℃，时间为36h，之后随炉冷却到室温待用。

3、ZnAl涂层制备

(1)取粒径为20～40μm的锌粉(质量百分比，如下若非特别说明均是如此)20％，铝粉31％与30％聚四氟乙烯混合，缓慢搅拌并加入4％硅烷偶联剂，2％润湿剂，2.5％颜料钛白粉(TiO₂)，持续搅拌等待混合均匀后，依次加入3％磷铁粉，7％消泡剂、乳化剂加入过程快速搅拌混合液呈糊状，加入环氧活性稀释剂调节混合液的粘稠度，加入过程要持续快速搅拌，等溶液均匀无分层后再加入pH调节剂，调节混合液的pH值约5.5。涂覆液配制完成后，持续搅拌5小时以上，尽可能使溶液达到稳定。涂覆前用120#不锈钢滤网过滤涂覆液，用50ml柴氏2#杯测试涂覆液粘度约75秒；

(2)将配制好的涂覆液装入涂料桶内，涂覆液液面高度以没过篮框内样品上表面为宜。操作升降开关将篮筐连同磁体样品一同放入涂料桶内，浸渍时间约20s；(3)浸渍后操作升降开关，将篮筐升高到离开桶内涂覆液适当高度，设定篮筐转速为350转/min，进行甩干处理。甩干时顺时针、逆时针方向交替变化，每次分别甩干40s；

(4)甩干后将样品倒出在烘烤网盘上，避免样品重叠，将样品连同烘烤盘一起放入循环热风烘烤炉内进行预热处理(烘烤炉温度控制在100℃左右)，处理时间20min；

(5)预热处理后，设定烘烤炉温度以10℃/min升温速率升高到310℃，温度稳定后继续保温40min，对涂层进行固化处理；

(6)涂层固化完成后，磁体随炉冷却到室温。

上述条件制备的ZnAl涂层厚度为12μm；综合性能检测见表2。

对比例2

1、实验样品加工

步骤与实施例1中实验样品加工的步骤相同；

2、磁体前处理

磁体前处理后先用冷风将表面的残余液体吹干，再在105℃的烘箱中保温30min。

3、Zn/Al涂层制备

(1)配制富Zn底涂涂覆液，取粒径为20～40μm的锌粉55％，1％增稠剂纤维素醚，1.2％SiO2，1％硅烷偶联剂，5％颜料钛白粉(TiO₂)，0.2％消泡剂，1％乳化剂，2％聚四氟乙烯，其余为有机溶剂异辛醇钛(IV)。涂覆液配制完成后，持续搅拌5小时以上，尽可能使溶液达到稳定。涂覆前用120#不锈钢滤网过滤涂覆液，加入稀释剂氯甲烷调节涂覆液粘稠度，用50ml柴氏2#杯测试涂覆液粘度约29秒；

(2)配制Al面涂涂覆液。取粒径为20～40μm的铝粉35％；2％增稠剂纤维素醚，3％硅烷偶联剂，0.5％颜料钛白粉(TiO₂)，32％聚四氟乙烯，其余为有机溶剂二甲氨乙醇。涂覆液配制完成后，持续搅拌5小时以上，尽可能使溶液达到稳定。涂覆前用120#不锈钢滤网过滤涂覆液，加入稀释剂甲缩醛调节涂覆液粘稠度，用50ml柴氏2#杯测试涂覆液粘度约32秒；

(3)先后用氯甲烷稀释剂和少量富Zn涂覆液清洗喷枪的喷灌和喷嘴；

(4)将测定好的富Zn涂覆液装入喷枪内，涂覆液装入量约为喷灌容积的1/2；

(5)将上述干燥后的磁体置于喷涂架上；

(6)步骤(6)与实施例1中Zn打底层制备的步骤(6)相同；

(7)喷涂完成第一面后，将磁体和喷涂架一起置于循环热风烘烤炉内，设定温度为120℃，进行表干处理15分钟；

(8)预热处理后，打开烘箱使样品冷却至室温，将样品反面进行第二面喷涂；

(9)喷涂完成第二面后，将磁体和喷涂架再次置于烘烤炉内，设定预热处理条件为100℃+20min，固化条件为230℃+30min。

上述条件制备富Zn底涂层厚度为8μm。

更换喷枪，同样用甲缩醛稀释剂和少量Al涂覆液清洗喷枪的喷灌和喷嘴；

将测定好的Al涂覆液装入喷枪内，涂覆液装入量约为喷灌容积的1/2；

(12)将上述得到的富Zn底涂磁体置于喷涂架上；

(13)调节喷枪气压0.3MPa、喷涂速度50m/s、喷嘴与磁体间高度为30cm，喷枪往返各2次；

(14)喷涂完成第一面后，将磁体和喷涂架一起置于循环热风烘烤炉内，设定温度为120℃，进行表干处理15分钟；

(15)喷涂完成第二面后，将磁体和喷涂架再次置于烘烤炉内，设定预热处理条件为120℃+20min，固化条件为210℃+30min。

上述条件制备的A1面涂层厚度为3μm。

上述制备的复合Zn/Al涂层总厚度为11μm。

上述制备的Zn/Al复合涂层，综合性能检测见表2。

对比例3

1、实验样品加工

(1)选取企业提供的42SH牌号毛坯磁体，规格为：70mm*70mm*25mm(长×宽×高)；

(2)利用线切割、切片机和钻孔设备将磁体加工成：Φ10mm*10mm，10mm*10mm*5mm(长×宽×高)，25*45mm*5(长×宽×高)，5mm*10mm*10mm(r内×r外×h)，5mm*10mm*1mm(r内×r外×h)规格磁体。

2、磁体前处理

(1)将加工后的磁体每种规格各取3个样品先后用汽油和浓度约2mol/L的NaOH溶液去除表面的油污，再置于抛丸机内进行表面清理和强化，钢丸直径约为0.1mm，抛丸时间约3min。将前处理后的深孔磁体r_内5mm*r_外10mm*h10mm放入稀硝酸(浓度0.5mol/L)溶液中，在超声波作用下对磁体清洁处理8s；其余规格磁体在稀硝酸(浓度0.5mol/L)溶液中浸渍3s，取出磁体后用去离子水反复冲洗3遍；

(2)通过(烘烤)→打磨→清洗→封孔→抛光→除油→水洗→出光→水洗→活化(预镀)→电镀→冷水洗→干燥等工序制备得锌电镀层(电镀液配方和电镀工艺参数采用传统的电镀锌工艺)；

上述制备的Zn电镀层厚度为7μm。

上述制备的Zn镀层，综合性能检测见表2。

对比例4

1、实验样品加工

步骤与对比例3中实验样品加工的步骤相同；

2、磁体前处理

(1)步骤(1)与对比例3中磁体前处理的步骤(1)相同；

(2)通过(烘烤)→打磨→清洗→封孔→抛光→除油→水洗→出光→水洗→活化(预镀镍)→镀铜→电镀镍→冷水洗→干燥等工序制备得锌电镀层(电镀液配方和电镀工艺参数采用传统的电镀镍铜镍工艺)；

上述制备的NiCuNi电镀层厚度为16μm。

上述制备的NiCuNi镀层，综合性能检测见表2。

表1.实施例1～6及对比例1～4所制备样品的各性能检测条件

表2.实施例1～6及对比例1～4所制备样品综合性能检测结果

此外，本案发明人还利用前文所列出的其它原料以及其它工艺条件等替代实施例1-6中的各种原料及相应工艺条件进行了相应试验，所需要验证的内容和与实施例1-6产品均接近。故而此处不对各个实施例的验证内容进行逐一说明，仅以实施例1～6作为代表说明本发明申请优异之处。

应当理解，以上所述的仅是本发明的一些实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的创造构思的前提下，还可以做出其它变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种提高磁体表面防护层性能的方法，其特征在于包括：

对磁体进行前处理，所述前处理包括：依次对磁体进行除油、除锈及强化和清洁处理，之后在稀硝酸溶液中浸渍；

在室温条件下，采用Zn电镀液在磁体表面电镀Zn形成厚度大于0且小于2μm的打底层，其中采用的电镀电流密度为1.0~2. 5A·dm^-2、电镀时间为10~30min，所述Zn电镀液包含180~280g/L氯化钾、75~90g/L氯化锌、25~30g/L硼酸、水以及添加剂，所述Zn电镀液的pH值为5~5.5，并且所述Zn电镀液所含氯化钾及氯化锌的总量与所述Zn电镀液所含水及添加剂的总量的质量比为1：2.5~1：3；

对所述打底层进行烘干处理，之后在所述打底层上涂覆ZnAl涂覆液而形成ZnAl涂层，从而在磁体表面形成Zn/ZnAl复合防护层，所述ZnAl涂覆液包含稀释剂、5~10wt%高纯锌粉、25~50wt%铝粉、0.2~1.5wt %氧化锰粉、1~2.5wt%颜料、3~7wt%消泡剂和乳化剂以及3~5wt%硅烷偶联剂，并且所述ZnAl涂覆液的粘度为29~65s，采用50ml柴氏2号杯测量，所述ZnAl涂覆液的pH值为5~7。

2.根据权利要求1所述的提高磁体表面防护层性能的方法，其特征在于：所述烘干处理采用的烘干温度为80~100℃，烘干时间为10~30min。

3.根据权利要求1所述的提高磁体表面防护层性能的方法，其特征在于：所述高纯锌粉的粒径为20~40 μm。

4.根据权利要求1所述的提高磁体表面防护层性能的方法，其特征在于：所述铝粉的粒径为20~40 μm。

5.根据权利要求1所述的提高磁体表面防护层性能的方法，其特征在于：所述稀释剂包括氯甲烷、甲缩醛、正丁醇、正十一烷、正十三烷、丙二醇甲醚、1-甲氧基-2-乙酰氧基丙烷、乙二醇单丁醚中一种或者多种的组合。

6.根据权利要求1所述的提高磁体表面防护层性能的方法，其特征在于：所述颜料独立选自钛白粉、氧化锌、氧化铁黄、氧化铁红、铁蓝、氧化铁黑、酞菁蓝中一种或者多种的组合。

7.根据权利要求1所述的提高磁体表面防护层性能的方法，其特征在于：所述消泡剂独立选自Byk VP-040、Byk 065中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的提高磁体表面防护层性能的方法，其特征在于：所述乳化剂独立选自Byk 073、OP-10中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的提高磁体表面防护层性能的方法，其特征在于，所述ZnAl涂覆液的制备方法包括：将锌粉、铝粉与聚四氟乙烯混合搅拌，加入硅烷偶联剂及颜料并持续搅拌，混合均匀后，依次加入氧化锰粉、消泡剂及乳化剂并伴以搅拌，其后加入稀释剂并伴以持续搅拌，待形成的混合液均匀无分层后加入pH值调节剂，之后持续搅拌5小时以上使形成的混合液稳定。

10.根据权利要求1所述的提高磁体表面防护层性能的方法，其特征在于：所述磁体包括钕铁硼永磁体。

11.根据权利要求1所述的提高磁体表面防护层性能的方法，其特征在于，所述除油处理包括：以有机溶剂和/或碱液去除所述磁体表面的油污。

12.根据权利要求1所述的提高磁体表面防护层性能的方法，其特征在于：所述除锈及强化处理在抛丸机内进行，其中采用的钢丸直径为0.1~0.3mm，抛丸时间为3~8min。

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