專利名稱：一種永磁Nd-Fe-B材料的磁溫度補(bǔ)償合金的電化學(xué)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁Nd-Fe-B材料的磁溫度補(bǔ)償合金的電化學(xué)制備方法，屬稀土永磁材料改性及電化學(xué)沉積工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
稀土永磁材料現(xiàn)在主要是Nd-Fe-B體系，是現(xiàn)在市場化的磁性最強(qiáng)的體系。但是稀土永磁材料溫度穩(wěn)定性較差，尤其是釹鐵硼材料的居里溫度低(小于400°C )，受環(huán)境溫度影響較大，如何提高稀土永磁體的溫度穩(wěn)定性、擴(kuò)大其使用溫度范圍一直是國內(nèi)外研究的焦點(diǎn)。現(xiàn)在常用的改進(jìn)方法主要有兩種。一種是在永磁體體系中添加等重稀土元素來降低磁溫度系數(shù)。另一種方法是在永磁體表面外貼溫度補(bǔ)償合金。相比較而言，第二種工藝制備的溫補(bǔ)合金的熱磁性能較好，但也存在一些難以解決的問題1合金的制造成本和加工成本高；2外貼溫補(bǔ)合金片法由于引入非磁性物質(zhì)會降低補(bǔ)償效果，且易疲勞脫落。3外貼法增加了磁體厚度，很難對精度高、形狀復(fù)雜的永磁器件進(jìn)行補(bǔ)償?？傊?，添加重稀土元素和外貼溫補(bǔ)合金等方法均存在各自的缺點(diǎn)，基于此，我們提出利用電化學(xué)方法在稀土永磁體表面沉積一層溫補(bǔ)合金的新思想。這既不會改變磁體成分而引起磁性的下降，又克服了外貼溫補(bǔ)合金成本高、壽命短，難補(bǔ)償形狀復(fù)雜的器件等缺點(diǎn)。磁溫補(bǔ)合金是一種軟磁材料，又叫熱敏磁性補(bǔ)償合金，以其磁性能隨著溫度所呈現(xiàn)的變化特點(diǎn)作為應(yīng)用的基礎(chǔ)。溫補(bǔ)合金的溫度補(bǔ)償效果主要是由它的熱磁性能決定，通常為磁感應(yīng)強(qiáng)度或磁通量隨溫度的變化量。溫補(bǔ)合金的Δ B/ Δ T值越高，磁性能隨溫度的變化趨勢越大，合金的磁性能越好，磁補(bǔ)償效果也就越好。北京科技大學(xué)李平等人研究表明，通過真空熔煉得到的Fe-Ni合金中Ni含量在36襯％左右時(shí)，，其溫度補(bǔ)償效果最好，合金呈現(xiàn)面心立方結(jié)構(gòu)(fee)的Y相，利用這一特性可以對磁性能進(jìn)行補(bǔ)償作用。電子科技大學(xué)的龍仲馳等用真空熔煉法在Fe-Ni中分別加入Mn、Cr、Mo、Co等新的組分構(gòu)成多元系合金，新元素改變了 Fe和M在合金中的比例，使之沿著相圖的右邊移動，即fee結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定的方向移動。添加少量(低于4wt%)Co可以增加合金的居里溫度和工作磁感應(yīng)強(qiáng)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)較寬溫域的磁補(bǔ)償。本發(fā)明擬沉積的鐵鈷鎳溫補(bǔ)合金是以鐵、鎳為主要成分，所以具有較好的斷裂韌性，Ni、Co等成分也使該合金具有良好的耐腐蝕性，在稀土永磁體表面沉積一層這種合金，將會顯著提高磁體的力學(xué)性能和耐腐蝕性能進(jìn)而解決其脆性高、易腐蝕等問題，這是本發(fā)明研究的又一出發(fā)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服前述外貼補(bǔ)償合金的缺點(diǎn)，提供一種在永磁Nd-Fe-B材料表面電沉積磁溫度補(bǔ)償合金的方法。本發(fā)明一種Nd-Fe-B材料的磁溫度補(bǔ)償合金的電化學(xué)制備方法，其特征在于具有以下的工藝過程和步驟
a、設(shè)計(jì)在永磁Nd-Fe-B材料表面上電沉積的磁溫度補(bǔ)償合金的組成及其重量百分含
量
Fe63-65%
Ni33-35%
Co2%
該合金為Y相Fe-Ni-Co合金；
b、釹鐵硼基體的預(yù)處理首先將釹鐵硼基體進(jìn)行打磨拋光，隨后放在磷酸鈉_碳酸鈉水溶液中60°C除油數(shù)分鐘，然后在另一濃度下的磷酸鈉-碳酸鈉水溶液中電解除油，再用去離子水超聲清洗，然后用10%的硫酸活化處理，再用熱的去離子水清洗干凈，烘干備用；
c、釹鐵硼基體表面納米層狀M的預(yù)鍍將上述預(yù)處理的釹鐵硼基體放入事先配置好的濃度為300g/L的硫酸鎳電鍍液中，并且作為工作電極；以鎳片為對電極，調(diào)節(jié)溶液PH值為3-5，在50°C下，以0. 3A/dm2的電流沉積10分鐘；
d、在上述納米層狀Ni上進(jìn)行合金電沉積在電解槽中，以鎳片和鐵片為對電極，力口入事先配置好的金屬鹽溶液；所述的金屬鹽溶液為硫酸亞鐵，硫酸鎳、硫酸鈷溶液；其配方為IOOml鍍液含有7. 5-8. 5g硫酸亞鐵、2. 4-2. 6g氯化鎳、ll_13g硫酸鎳和0. 1-0. 2g硫酸鈷；并加入適量緩沖劑硼酸、乳酸，絡(luò)合劑檸檬酸鈉、乙二醇，光亮劑糖精，還原劑抗壞血酸以及表面活性劑十二烷基磺酸鈉；所述的少量緩沖劑硼酸的濃度為40g/l，乳酸為20ml/ 1 ；絡(luò)合劑檸檬酸鈉的濃度為80g/l，乙二醇為20ml/l ；光亮劑糖精的濃度為5g/l ；還原劑抗壞血酸的濃度為20g/l ；表面活性劑十二烷基磺酸鈉的濃度為0. Olg/Ι。調(diào)節(jié)溶液的 PH值至3. 0-4.0，在溫度6(T65°C下，選擇合適的脈沖電流以及正反占空比，最終制備得到 Fe-Ni-Co合金鍍層；也即得到Fe-Ni-Co/Ni/Nd-Fe-B復(fù)合層結(jié)構(gòu)；前者為Y相Fe-Ni-Co 合金，中間層為Ni預(yù)鍍層，后者為Nd-Fe-B基體。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下所述
本發(fā)明方法的特點(diǎn)在于先在金屬釹鐵硼基體上電沉積一層層狀納米鎳，然后在金屬鎳層上再用脈沖電沉積法沉積三元的鐵鎳鈷合金。本發(fā)明由于基體釹鐵硼與補(bǔ)償合金層之間有一層層狀M薄膜作為中間支持層，使得Y相Fe-Ni-Co合金層更容易沉積到釹鐵硼基體上，并且與基體結(jié)合更加牢固，大大提高了鍍層的穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明中釹鐵硼基體上預(yù)沉積鎳層的掃描電鏡(SEM)圖。圖2為本發(fā)明中釹鐵硼基體上預(yù)沉積鎳層的X射線衍射(XRD)圖。圖3為本發(fā)明的Ni/Nd-Fe-B表面沉積Fe-Ni-Co合金層的掃描電鏡(SEM)圖。圖4為本發(fā)明的Ni/Nd-Fe-B表面沉積Fe-Ni-Co合金層的X射線衍射(XRD)圖。圖5為本發(fā)明得到的復(fù)合層結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的Ni/Nd-Fe-B表面沉積Fe-Ni-Co合金層的能譜(EDS)圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。實(shí)施例本實(shí)施例為Y相Fe-Ni -Co / Ni/Nd-Fe-B合金的制備。其制備步驟如下 (1)金屬釹鐵硼基體的預(yù)處理首先將金屬釹鐵硼基體進(jìn)行打磨拋光，隨后放在20g/L
的Na3P04、15g/L的NaCO3的水溶液中60°C除油5分鐘，再用15g/L的Na3P04、15g/L的NaCO3 的水溶液中電解除油5分鐘，再用去離子水超聲清洗，然后用10%的硫酸處理15秒。再用去離子水清洗干凈，烘干用。(2)釹鐵硼基體表面納米層狀M的電沉積制備將上述預(yù)處理的釹鐵硼基體放入已配置好的一定濃度的硫酸鎳電鍍液中，并且作為工作電極；以鎳片為對電極，調(diào)節(jié)溶液 PH為3-5，在50°C下，以0. 3A/dm2的電流沉積10分鐘；鎳層的厚度可以通過沉積時(shí)間控制。(3)層狀Ni上進(jìn)行Fe-Ni -Co合金層沉積在電解槽中，以鐵片、鎳片為對電極(面積比為1 :1)；配置Fe-Ni-Co電鍍液，即使IOOml鍍液含有8. Og硫酸亞鐵、0. Ig硫酸鈷、 2. 5g氯化鎳和12g硫酸鎳；并加入緩沖劑硼酸(40g/l)、乳酸(20ml/l)；絡(luò)合劑檸檬酸鈉 (80g/l)、乙二醇(20ml/l)；光亮劑糖精(5g/l)；還原劑抗壞血酸(20g/l)；表面活性劑十二烷基磺酸鈉(0. Olg/Ι)，調(diào)節(jié)PH在3. 0-3. 5之間，溫度為65°C，正向脈沖工作時(shí)間100ms，正向占空比50%，正向電流密度5A/dm2，正向周期IOms，反向脈沖工作時(shí)間20ms，反向占空比 30%，反向電流密度lA/dm2，反向周期lms。通過控制沉積時(shí)間來調(diào)節(jié)鍍層的厚度。最終制得Fe-Ni-Co/Ni/Nd-Fe-B復(fù)合層結(jié)構(gòu)；也即前者為Y相Fe-Ni-Co補(bǔ)償合金，中間層為Ni 預(yù)鍍層，后者為Nd-Fe-B基體。本實(shí)施例所得到的層狀納米M沉積在釹鐵硼基體上的掃描電鏡(SEM)圖見圖1。本實(shí)施例所得到的層狀納米M沉積在釹鐵硼基體上的X射線衍射(XRD)圖見圖 2。本實(shí)施例所得到的層狀納米Ni表面沉積Fe-Co-Ni合金的掃描電鏡(SEM)見圖3。本實(shí)施例所得到的層狀納米Ni表面沉積Fe-Co-Ni合金的X射線衍射(XR D)圖見圖4。本實(shí)施例所得到的層狀納米復(fù)合鍍層示意圖見圖5。本實(shí)施例所得到的層狀納米Ni表面沉積Fe-Co-Ni合金的能譜(EDS)見表1。
權(quán)利要求
1.一種永磁Nd-Fe-B材料的磁溫度補(bǔ)償合金的電化學(xué)制備方法，其特征在于具有以下的過程和步驟a、設(shè)計(jì)在永磁Nd-Fe-B材料表面上電沉積的磁溫度補(bǔ)償合金的組成及其重量百分含量Fe63-65%Ni33-35%Co2%該合金為Y相!^e-Ni-Co合金；b、釹鐵硼基體的預(yù)處理首先將釹鐵硼基體進(jìn)行打磨拋光，隨后放在磷酸鈉-碳酸鈉水溶液中60°C除油數(shù)分鐘，然后在另一濃度下的磷酸鈉-碳酸鈉水溶液中電解除油，再用去離子水超聲清洗，然后用10%的硫酸活化處理，再用熱的去離子水清洗干凈，烘干備用；c、釹鐵硼基體表面納米層狀M的預(yù)鍍將上述預(yù)處理的釹鐵硼基體放入事先配置好的濃度為300g/L的硫酸鎳電鍍液中，并且作為工作電極；以鎳片為對電極，調(diào)節(jié)溶液PH值為3-5，在50°C下，以0. 3A/dm2的電流沉積10分鐘；d、在上述納米層狀Ni上進(jìn)行合金電沉積在電解槽中，以鎳片和鐵片為對電極，加入事先配置好的金屬鹽溶液；所述的金屬鹽溶液為硫酸亞鐵、硫酸鎳、硫酸鈷溶液，其配方為 IOOml鍍液含有7. 5-8. 5g硫酸亞鐵、2. 4-2. 6g氯化鎳、ll_13g硫酸鎳和0. 1-0. 2g硫酸鈷； 并加入適量緩沖劑硼酸、乳酸，絡(luò)合劑檸檬酸鈉、乙二醇，光亮劑糖精，還原劑抗壞血酸以及表面活性劑十二烷基磺酸鈉；調(diào)節(jié)溶液的PH值至3. 0-4. 0，在溫度6(T65°C下，選擇合適的脈沖電流以及正反占空比，最終制備得到溫度補(bǔ)償效果良好的鐵鎳鈷合金鍍層；也即得到 Fe-Ni-Co/Ni/Nd-Fe-B復(fù)合層結(jié)構(gòu)；前者為、相!^e-Ni-Co合金，中間層為Ni預(yù)鍍層，后者為Nd-Fe-B基體。
2.如權(quán)利要求1所述的一種永磁Nd-Fe-B材料的磁溫度補(bǔ)償合金的電化學(xué)制備方法， 其特征在于所述的少量緩沖劑硼酸的濃度為40g/l，乳酸為20ml/l ；絡(luò)合劑檸檬酸鈉的濃度為80g/l，乙二醇為20ml/l ；光亮劑糖精的濃度為5g/l ；還原劑抗壞血酸的濃度為20g/ 1 ；表面活性劑十二烷基磺酸鈉的濃度為0.01g/l。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁Nd-Fe-B材料的磁溫度補(bǔ)償合金的電化學(xué)制備方法，屬稀土永磁材料改性及電化學(xué)沉積工藝領(lǐng)域。本發(fā)明的特點(diǎn)是先在金屬釹鐵硼基體上電沉積一層層狀納米鎳，然后再在納米鎳層上用脈沖電沉積法沉積鐵、鎳、鈷三元合金，最終制得Fe-Co-Ni/Ni/Nd-Fe-B復(fù)合層。上述復(fù)合沉積層的表達(dá)方式中，前者表示γ相Fe-Ni-Co合金，中間表示納米鎳中間鍍層，后者為稀土永磁體釹鐵硼基體。本發(fā)明制備方法簡單，有望解決結(jié)構(gòu)復(fù)雜的磁性器件溫度補(bǔ)償問題。
文檔編號C25D5/36GK102154666SQ20111005644
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者劉懷有, 劉慧斌, 呂經(jīng)康, 成旦紅, 曹鐵華, 楊玉潔 申請人:上海大學(xué)