專利名稱：一種釹鐵硼永磁材料的機械鍍鋅的表面處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種釹鐵硼永磁材料的表面處理方法，特別涉及一種釹鐵硼永磁材料的機械鍍鋅的表面處理方法。
背景技術：
近年來釹鐵硼(NdFeB)永磁材料的應用和發(fā)展十分迅速，而釹鐵硼永磁材料的防護是關系到釹鐵硼永磁材料能否推廣應用的關鍵技術之一。釹鐵硼永磁材料主要是由稀土金屬釹(Nd)、鐵和硼等元素通過粉末冶金工藝制備而成的。作為目前最強的磁性材料，釹鐵硼永磁材料已經(jīng)廣泛應用于電鍍器件、機械、醫(yī)療、汽車等領域，應用前景十分廣闊。釹鐵硼永磁材料應用的前提是首先要解決好釹鐵硼永磁材料的防腐問題。作為一種由粉末冶金工藝制備而成的多孔材料，釹鐵硼永磁材料中的富釹相、釹鐵硼主相和邊界相很容易形成晶間腐蝕。由于釹鐵硼粉末合金中的稀土元素釹的性質活潑，因而使整個釹鐵硼合金的耐蝕性能變得很差，特別是在濕熱的環(huán)境中極易生銹腐蝕，并因腐蝕失效造成磁性能的下降或損壞，嚴重影響了釹鐵硼永磁材料的使用壽命，降低了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。釹鐵硼永磁材料的磁性能與其組織結構有很大的關系。釹鐵硼永磁材料的主相是其磁性能的主要來源，而對矯頑力貢獻最大的是富釹相。當釹鐵硼永磁材料發(fā)生腐蝕以后，其磁性能將發(fā)生巨大的變化。因此，釹鐵硼永磁材料的防腐問題一直是釹鐵硼永磁材料需要解決的主要問題。目前，釹鐵硼永磁材料的防腐方法有很多種，例如電鍍鎳、電鍍鋅(CN142K47A、 CN1056133A)、電鍍多層鎳、鍍銅(CN1514889A)、磷化、電泳漆等。電鍍鋅是在直流電源的作用下，金屬鋅離子在陰極上被還原成金屬鋅，而機械鍍鋅則不需要直流電源，利用機械能量和化學促進劑的作用，在金屬零件上沉積鋅。具體方法為在旋轉的滾筒內放入被鍍零件、 玻璃珠、水、化學促進劑和鋅粉，在滾筒達到一定轉速后，零件表面便生成結合力良好的連續(xù)鋅層。可見機械鍍鋅是物理和化學兩方面的作用所致。申請?zhí)枮?2110408. 5的中國發(fā)明專利申請公開了一種機械鍍鋅工藝。該機械鍍鋅工藝以工業(yè)鋅粉(150 300目)為原料，借助于專用的活化分散助鍍劑，用玻璃微珠作為沖擊介質，可對金屬結構件、標準件、鑄鐵管路等鐵基金屬工件進行機械鍍鋅，得到外表具有銀白色光澤的均勻、致密、光滑的純鋅鍍層。該純鋅鍍層具有良好的耐蝕性能和穩(wěn)定性。另一方面，如何降低釹鐵硼永磁材料在表面處理過程中的磁通損失越來越成為一個尖銳的問題。測量已經(jīng)成膜的釹鐵硼永磁材料的磁通，然后在150°C下將該釹鐵硼永磁材料放置1小時后降溫到常溫，如此重復2-3次后，再測量該釹鐵硼永磁材料的磁通值。根據(jù)這兩次測量的磁通值可以計算出高溫減磁。經(jīng)過現(xiàn)有技術中的表面處理方法處理后的釹鐵硼永磁材料的高溫減磁通常為2-15%
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種釹鐵硼永磁材料的機械鍍鋅的表面處理方法，所述方法包括如下步驟(1)倒角磨光采用機械振磨或者滾磨倒角法對釹鐵硼永磁材料進行常規(guī)磨光；(2)脫脂除油使用磷酸鈉、碳酸鈉或氫氧化鈉進行常規(guī)脫脂除油；(3)酸洗除銹然后使用硝酸溶液對所述釹鐵硼永磁材料進行常規(guī)酸洗除銹、水洗、硫酸活化；(4)閃鍍銅使用鍍銅液在釹鐵硼永磁材料表面進行鍍銅層，所述鍍銅液包括 0. 03 0. 5摩爾/升的硫酸銅，0. 05 0. 7摩爾/升的乙二胺四乙酸和0. 02 0. 3摩爾 /升的亞硫酸鈉，且所述鍍銅液的pH為6. 5 7. 5 ；和(5)機械鍍鋅采用鍍鋅液對釹鐵硼永磁材料進行鍍鋅層，所述鍍鋅液包括基礎液、分散劑、沖擊介質、以及金屬粉末；其中，所述基礎液包括20-80克/升的磷酸錳、0. 5-5 克/升的氯化亞錫、0. 2-10克/升的氟化鉀和0. 1-0. 5克/升的表面活性劑0P-10，所述基礎液的PH為5. 0-6. 0 ；所述分散劑為1. 0-5. 0克/升的聚乙二醇水溶液；所述沖擊介質為玻璃珠；所述金屬粉末為鋅金屬粉末。優(yōu)選地，鍍銅時間為1分鐘。所述銅層的厚度為3-5微米。優(yōu)選地，所述基礎液和所述分散劑的體積比為1 1-3。優(yōu)選地，所述玻璃珠的直徑為0.5-5微米，玻璃珠與磁體的重量比為1 1-4。優(yōu)選地，所述鋅金屬粉末的粒徑均為3-10微米。優(yōu)選地，所述鋅層的厚度為8-20微米。優(yōu)選地，所述釹鐵硼永磁材料為燒結釹鐵硼永磁材料或粘結釹鐵硼永磁材料。在本發(fā)明的機械鍍鋅方法中，首先對釹鐵硼永磁材料進行表面處理，該表面處理可以采用現(xiàn)有技術中的已知方法來進行。例如，首先使用機械振磨或者滾磨倒角法對釹鐵硼永磁材料進行磨光。然后使用堿性溶液對釹鐵硼永磁材料進行脫脂除油，例如將釹鐵硼永磁材料放入由20g/升的磷酸鈉、IOg/升的碳酸鈉和IOg/升的氫氧化鈉組成的堿性溶液中進行脫脂除油。接著對該釹鐵硼永磁材料進行酸洗除銹，例如使用(體積比)的硝酸溶液清洗除去該釹鐵硼永磁材料表面的氧化物。最后用水沖洗掉釹鐵硼永磁材料表面的酸和雜質。與現(xiàn)有技術中的電鍍和熱浸鍍相比，本發(fā)明的機械鍍鋅方法可以節(jié)約電能達 80 %，鍍液配方無毒，且廢液處理簡便。因此，本發(fā)明的機械鍍鋅方法具有生產(chǎn)成本低、工藝簡單便于掌握和環(huán)保等優(yōu)點。通過使用本發(fā)明的機械鍍鋅方法可以使釹鐵硼永磁材料獲得優(yōu)良的耐腐蝕性能， 并且使釹鐵硼永磁材料的無氫脆和熱浸鍍的退火軟化現(xiàn)象。與現(xiàn)有技術的表面處理方法相比，本發(fā)明的機械鍍鋅方法的另一個有益效果是大大降低了釹鐵硼永磁材料的高溫減磁率，并將高溫減磁率控制在0. 15%以下。
具體實施例方式為了能夠進一步了解本發(fā)明的結構、特征及其他目的，現(xiàn)結合所附較佳實施例詳細說明如下，所說明的較佳實施例僅用于說明本發(fā)明的技術方案，并非限定本發(fā)明。實施例1
將024*015* 18mm的燒結釹鐵硼永磁材料2. 3公斤先在振磨機中磨光2小時。經(jīng)磷酸鈉20g/升，碳酸鈉IOg/升，氫氧化鈉IOg/升脫脂除油后，在硝酸中酸洗除去表面氧化物，水洗3次，再經(jīng)5%硫酸活化后進行鍍銅。將上述預處理完的釹鐵硼永磁材料放入鍍銅液中，鍍銅液的組成為硫酸銅0. 03摩爾/升，亞硫酸鈉0. 02摩爾/升，EDTA0. 15摩爾 /升，PH為6. 5。在滾桶中反應1分鐘，在釹鐵硼永磁材料表面形成銅層。銅層厚度為3微米?；A液成份為磷酸錳20克/升，氯化亞錫5克/升，氟化鉀0. 2克/升和表面活性劑 0P-10 0. 1克/升，pH = 5. 0。分散劑成份為1聚乙二醇5. 0克/升的水溶液。其中基礎液和分散液的體積比為1 1。沖擊介質為DO. 5 (直徑為0.5微米)的玻璃珠。將形成銅層的磁體水洗后，將2. 3公斤的玻璃珠、1公斤3微米的鋅粉裝入滾桶浸入提前配好的基礎液和分散液的槽子中，滾鍍30分，涂層厚度為8微米。滾鍍完畢后將珠子與工件分開，干燥，包裝。然后進行十字銼刀試驗、鹽霧試驗、濕熱試驗和高溫減磁測定，經(jīng)鍍層未起剝落， 不起皮，結合力很好，參見表1。實施例2將024*015* 18mm的粘結釹鐵硼永磁材料3. 5公斤按實施例1方法磨光，脫脂除油，酸洗活化。將上述預處理完的釹鐵硼永磁材料放入鍍銅液中，鍍銅液的組成為硫酸銅 0. 5摩爾/升，亞硫酸鈉0. 30摩爾/升，EDTA0. 7摩爾/升，pH為7. 5。在滾桶中反應1分鐘，在釹鐵硼永磁材料表面形成銅層，銅層厚度5微米。基礎液成份為磷酸錳80克/升， 氯化亞錫0. 5克/升，氟化鉀10克/升和表面活性劑0P-100. 5克/升，pH = 6. 0。分散劑成份為聚乙二醇1.0克/升的水溶液。其中基礎液和分散液的體積比為1 3。沖擊介質為D5 (直徑為5微米)的玻璃珠。將形成銅層的磁體水洗后，將0. 5公斤的磁體與2. 0公斤的玻璃珠、0. 5公斤10微米的鋅粉裝入滾桶浸入提前配好的基礎液和分散液的槽子中， 滾鍍60分，涂層厚度為20微米。滾鍍完畢后將珠子與工件分開，干燥，包裝。然后進行十字銼刀試驗、鹽霧試驗、濕熱試驗和高溫減磁測定，經(jīng)鍍層未起剝落，不起皮，結合力很好， 參見表1。實施例3將024*015* 18mm的燒結釹鐵硼永磁材料3. 5公斤按實施例1方法磨光，脫脂除油，酸洗活化。將上述預處理完的釹鐵硼永磁材料放入鍍銅液中，鍍銅液的組成為硫酸銅 0. 25摩爾/升，亞硫酸鈉0. 10摩爾/升，EDTA0. 47摩爾/升，pH為6. 8。在滾桶中反應1 分鐘，在釹鐵硼永磁材料表面形成銅層，銅層厚度為3. 5微米?；A液成份為磷酸錳60克 /升，氯化亞錫2. 5克/升，氟化鉀7克/升和表面活性劑0P-100. 35克/升，pH = 5. 5。分散劑成份為聚乙二醇3.5克/升的水溶液。其中基礎液和分散液的體積比為1 2。沖擊介質為D3(直徑為3微米)的玻璃珠。將形成銅層的磁體水洗后，將1公斤的磁體與3.0 公斤的玻璃珠、1. 2公斤5微米的鋅粉裝入滾桶浸入提前配好的基礎液和分散液的槽子中， 滾鍍60分，涂層厚度為12微米。滾鍍完畢后將珠子與工件分開，干燥，包裝。然后進行十字銼刀試驗、鹽霧試驗、濕熱試驗和高溫減磁測定，經(jīng)鍍層未起剝落，不起皮，結合力很好， 參見表1。實施例4將024*015* 18mm的釹鐵硼永磁材料3. 5公斤按實施例1方法磨光，脫脂除油，酸洗活化。將上述預處理完的釹鐵硼永磁材料放入鍍銅液中，鍍銅液的組成為硫酸銅0. 4摩爾/升，亞硫酸鈉0. 16摩爾/升，EDTA0. 36摩爾/升，pH為7. 0。在滾桶中反應30秒，在釹鐵硼永磁材料表面形成銅層，銅層厚度為4. 0微米?；A液成份為磷酸錳55克/升，氯化亞錫2.8克/升，氟化鉀1克/升和表面活性劑0P-10 0.4克/升，pH = 5.5。分散劑成份為聚乙二醇2.0克/升的水溶液。其中基礎液和分散液的體積比為1 1。沖擊介質為 D2(直徑為2微米)的玻璃珠。將形成銅層的磁體水洗后，將1.5公斤的磁體與3.0公斤的玻璃珠、1. 2公斤8微米的鋅粉裝入滾桶浸入提前配好的基礎液和分散液的槽子中，滾鍍60 分，涂層厚度為15微米。滾鍍完畢后將珠子與工件分開，干燥，包裝。然后進行十字銼刀試驗、鹽霧試驗、濕熱試驗和高溫減磁測定，經(jīng)鍍層未起剝落，不起皮，結合力很好，參見表1。實施例5將024*015* 18mm的燒結釹鐵硼永磁材料3. 5公斤按實施例1方法磨光，脫脂除油，酸洗活化。將上述預處理完的釹鐵硼永磁材料放入鍍銅液中，鍍銅液的組成為硫酸銅 0. 35摩爾/升，亞硫酸鈉0. 23摩爾/升，EDTA0. 09摩爾/升，pH為6. 8。在滾桶中反應15 秒，在釹鐵硼永磁材料表面形成銅層。銅層厚度為5.0微米。基礎液成份為磷酸錳55克 /升，氯化亞錫1. 5克/升，氟化鉀0. 8克/升和表面活性劑0P-100. 2克/升，pH = 6. 0。 分散劑成份為聚乙二醇4.0克/升的水溶液。其中基礎液和分散液的體積比為1 3。沖擊介質為D4(直徑為4微米)的玻璃珠。將形成銅層的磁體水洗后，將2.0公斤的磁體與 2. 0公斤的玻璃珠、0. 5公斤7微米的鋅粉裝入滾桶浸入提前配好的基礎液和分散液的槽子中，滾鍍70分，涂層厚度為17微米。滾鍍完畢后將珠子與工件分開，干燥，包裝。然后進行十字銼刀試驗、鹽霧試驗、濕熱試驗和高溫減磁測定，經(jīng)鍍層未起剝落，不起皮，結合力很好，參見表1。對比實施例1將024*015* 18mm的粘結釹鐵硼永磁材料2. 3公斤先在振磨機中磨光2小時。經(jīng)磷酸鈉20g/升，碳酸鈉IOg/升，氫氧化鈉IOg/升脫脂除油后，在硝酸中酸洗除去表面氧化物，水洗吹干。電鍍鋅，鋅鍍層厚度10微米。然后進行十字銼刀試驗、鹽霧試驗、濕熱試驗和高溫減磁測定，防腐蝕性能參見表1。表 權利要求
1.一種釹鐵硼永磁材料的機械鍍鋅的表面處理方法，所述方法包括如下步驟(1)倒角磨光采用機械振磨或者滾磨倒角法對釹鐵硼永磁材料進行常規(guī)磨光；(2)脫脂除油使用磷酸鈉、碳酸鈉或氫氧化鈉進行常規(guī)脫脂除油；(3)酸洗除銹然后使用硝酸溶液對所述釹鐵硼永磁材料進行常規(guī)酸洗除銹、水洗、硫酸活化；(4)閃鍍銅使用鍍銅液在釹鐵硼永磁材料表面進行鍍銅層，所述鍍銅液包括0.03 0. 5摩爾/升的硫酸銅，0. 05 0. 7摩爾/升的乙二胺四乙酸和0. 02 0. 3摩爾/升的亞硫酸鈉，且所述鍍銅液的pH為6. 5 7. 5 ；和(5)機械鍍鋅采用鍍鋅液對釹鐵硼永磁材料進行鍍鋅層，所述鍍鋅液包括基礎液、分散劑、沖擊介質、以及金屬粉末；其中，所述基礎液包括20-80克/升的磷酸錳、0. 5-5克/升的氯化亞錫、0. 2-10克/升的氟化鉀和0. 1-0. 5克/升的表面活性劑0P-10，所述基礎液的 PH為5. 0-6. 0 ；所述分散劑為1. 0-5. 0克/升的聚乙二醇水溶液；所述沖擊介質為玻璃珠； 所述金屬粉末為鋅金屬粉末。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，鍍銅時間為1分鐘。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述銅層的厚度為3-5微米。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基礎液和所述分散劑的體積比為 1 1-3。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃珠的直徑為0.5-5微米，玻璃珠與磁體的重量比為1 1-4。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述鋅金屬粉末的粒徑均為3-10微米。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述鋅層的厚度為8-20微米。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述釹鐵硼永磁材料為燒結釹鐵硼永磁材料或粘結釹鐵硼永磁材料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種釹鐵硼永磁材料的機械鍍鋅的表面處理方法，所述方法包括如下步驟(1)倒角磨光；(2)脫脂除油；(3)酸洗除銹；(4)閃鍍銅和(5)采用鍍鋅液對釹鐵硼永磁材料進行鍍鋅層，所述鍍鋅液包括基礎液、分散劑、沖擊介質、以及金屬粉末。通過使用本發(fā)明的機械鍍鋅方法可以使釹鐵硼永磁材料獲得優(yōu)良的耐腐蝕性能，并大大降低了釹鐵硼永磁材料的高溫減磁率。
文檔編號C25D3/38GK102400143SQ20101028006
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權日2010年9月10日
發(fā)明者潘廣麾, 白曉剛 申請人:北京中科三環(huán)高技術股份有限公司, 天津三環(huán)樂喜新材料有限公司