專利名稱：一種超強耐腐蝕性釹鐵硼磁體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超強耐腐蝕性釹鐵硼磁體的制備方法。
背景技術(shù)：
NdFeB永磁材料從20世紀80年代中后期開始發(fā)展，由于其本身的優(yōu)異磁性能和良好的性能價格比，屬國家鼓勵發(fā)展的新材料，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟各產(chǎn)業(yè)，尤其是電子和汽車工業(yè)的一種不可替代的基礎(chǔ)材料，其種類繁多，廣泛用于電子、汽車、計算機、電力、機械、能源、環(huán)保、國防、醫(yī)療器械等眾多領(lǐng)域，又是節(jié)能、節(jié)材、節(jié)匯及出口創(chuàng)匯的產(chǎn)品，帶動著各行業(yè)的發(fā)展。釹鐵硼稀土永磁材料作為一種重要的功能材料，在各個方面發(fā)揮了顯著的作用。但由于釹鐵硼永磁體中的Nd化學(xué)活性強，易被氧化，耐蝕性差，尤其是潮濕氣氛下，磁體表面Nd2Fe14B主相、富B相和富釹相形成微電池，增加腐蝕速度。因而，對釹鐵硼永磁體的防腐蝕成功與否是關(guān)系到該材料能否推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。釹鐵硼的磁性能已經(jīng)得到了很大的改善，尤其是最大磁能積已經(jīng)非常接近理論值64MG0e，完全滿足了應(yīng)用的需要，但是耐腐蝕性差的缺點卻極大的限制了它的應(yīng)用，因而提高燒結(jié)釹鐵硼磁體的耐腐蝕性勢在必行。雖然添加新的合金元素可以適當(dāng)提高磁體的抗腐蝕能力,但同時也降低了它的磁性能,而且添加新的合金元素也將提高材料的成本,如添加Al、Nb、Mo、V、W、Zr、Ti等合金元素在晶界形成(M，F(xiàn)e)3B2的化合物，從而減少了晶界相的反應(yīng)活性，由于這些非磁性相的形成，大大減少了剩磁匕和磁能積(BH)max。目前，更多的選擇是借助于磁體外表面涂覆保護層以提高磁體的抗腐蝕性。理想的保護層應(yīng)是厚度薄、抗腐蝕能力強、壽命長、對磁體磁性能無損害(即沒有磁屏蔽效應(yīng))并能適應(yīng)于各種形狀磁體的涂層。按照這一要求，曾有用于這一目的包括電鍍、化學(xué)鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、電泳、噴涂、蒸鍍以及離子鍍等各種成膜方法，但這些方法仍未能很好的解決這一難題，如磁體表面涂覆有機涂料對工作環(huán)境有要求，且耐蝕時間不長；水溶液電鍍時，釹極易被氧化且有氫存在于鍍層中引起氫脆；化學(xué)鍍的生產(chǎn)管理及工藝維護難度大等，因此經(jīng)濟而有效的抗腐蝕處理方法仍是研究開發(fā)的重點之一。本發(fā)明提供了一種新的本征方法提高磁體耐腐蝕性。利用母合金通過鑄錠工藝或速凝甩帶工藝制得，然后采用球磨或氣流磨等制粉工藝制成粉，制得的磁粉再通過鍍前處理將富釹相腐蝕掉，繼而將銅通過電鍍方法鍍到母合金粉粒表面，烘干后添加汽油、抗氧化劑，經(jīng)磁場取向壓型和燒結(jié)制成磁體，銅均勻鍍在磁粉表面，一方面增強了磁粉的抗氧化性，降低了磁體的含氧量，另一方面在燒結(jié)過程中充當(dāng)液相并使銅均勻分散于主相Nd2Fe14B晶粒表面層，不僅阻礙了硬磁性相之間的交換耦合作用，改善了微觀結(jié)構(gòu)，提高磁體矯頑力，而且代替了易蝕的富釹相，提高了晶間相的電化學(xué)位。最后，在磁體表面除油活化后再電鍍銅處理。該銅鍍層與基體界面結(jié)合力大，且工藝過程簡單，適合于大規(guī)模批量化生產(chǎn)，因此通過本發(fā)明可以制備出超強耐腐蝕性的燒結(jié)釹鐵硼磁體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超強耐腐蝕性釹鐵硼磁體的制備方法。本發(fā)明的具體步驟如下:I)母合金采用鑄錠工藝制成釹鐵硼鑄錠合金或用速凝薄片鑄造工藝制成釹鐵硼速凝薄片；2)將母合金破碎，采用氫爆法或者通過破碎機破碎，破碎后主相合金通過氣流磨或球磨磨料，制成平均顆粒直徑為2-10 μ m的粉末3)將母合金粉在除油液中除油0.l-1omin，再用乙醇清洗干凈，然后在活化液中浸洗5-lSOs，同樣用乙醇清洗干凈；4)將活化后的母合金粉放入10-50°c電鍍液中，電鍍所用陽極為銅棒，陰極電流密度為0.1-lOA/dnT2，陰極移動速度為5-100次/min，移動幅度為5_150mm，待電鍍l_120min中后，取出并用乙醇清洗干凈；5)清洗后的粉放入真空烘干機中，在50-100°C烘干0.5_12h，然后冷卻，將粉取出；6)將鍍銅后的磁粉中加入0.1-10%的抗氧化劑，同時添加0.1-5%的汽油，混合均勻后在1.2-2.0T的磁場中壓制成型坯件；7)將成型坯件放入高真空燒結(jié)爐內(nèi)，1050-1125°C燒結(jié)2_4h，再經(jīng)過500-650°C熱處理回火2-4h，制得燒結(jié)磁體；8)將磁體再通過除油液、活化液分別處理0.1-1Omin后，放入10_50°C電鍍液中，電鍍所用陽極為銅棒，陰極電流密`度為0.Ι-lOA/dnT2，陰極移動速度為5-100次/min，移動幅度為5-150mm，待電鍍l_120min中后，取出并用乙醇清洗干凈、烘干。所說的母合金其成分為NdxFeiQQ_x_y_zByMz(Wt%)，其中 2535,0.9 ^ 1.1,O彡z彡5，M為Dy、Tb、Nb、Co、Ga、Zr、Al、Cu元素中一種或幾種。所說的除油液其成分為l-40g/L NaOH，10-60g/L NaCO3,10-80g/L Na3PO4,0-20g/L Na3SiO3,0-3g/L OP 乳化劑。所說的活化液其成分為l_4g/L HCl，0_12g/L HNO3,0_2g/L十二烷基硫酸鈉和0-6g/L 尿素。所說的電鍍液其成分為l-300g/L CuSO4.5H20,10-100g/L H2SO4,0_20g/L 聚乙二醇，0-20g/L十二烷基硫酸鈉。所說的抗氧化劑其成分為聚環(huán)氧乙烷烷基醚或聚環(huán)氧乙烷單脂肪酸酯或聚環(huán)氧乙烷烯丙基醚。采用本發(fā)明的主要優(yōu)點在于:銅均勻分布在母合金顆粒表面，有利于液相燒結(jié)，使磁體致密化；燒結(jié)后銅均勻分散于主相晶粒表面，阻礙了硬磁性相之間的交換耦合作用，提高了磁體的矯頑力，更重要的是銅取代了易腐蝕的富釹相，提高了晶間相的電化學(xué)位。最后，在磁體表面除油活化后再電鍍銅處理。該銅鍍層與基體界面結(jié)合力大，不易分離，顯著提高了磁體的耐腐蝕性，工藝過程簡單，適合于大規(guī)模批量化生產(chǎn)。因此通過本發(fā)明可以制備出超強耐腐蝕性的燒結(jié)釹鐵硼磁體。
具體實施方式
實施例1:I)采用速凝薄片鑄造工藝制備母合金，其名義成分為Nd29.!Fe68.64B0.96 (Dy0.6Nb0.4Zr0.3) (wt%)。2)將母合金破碎，采用氫爆法或者通過破碎機破碎，破碎后主相合金通過氣流磨磨料，制成平均顆粒直徑為4.0 μ m的粉末3)將母合金粉在除油液中除油3min，再用乙醇清洗干凈，然后在活化液中浸洗IOs,同樣用乙醇清洗干凈；4)將活化后的母合金粉放入20°C電鍍液中，電鍍所用陽極為銅棒，陰極電流密度為2A/dm_2，陰極移動速度為20次/min，移動幅度10mm，待電鍍IOmin中后，取出并用乙醇
清洗干凈； 5)清洗后的粉放入真空烘干機中，在100°C烘干lh，然后冷卻，將粉取出；6)將鍍銅后的磁粉中加入0.3%的抗氧化劑，同時添加0.2%的汽油，混合均勻后在2.0T的磁場中壓制成型坯件；7)將成型坯件放入高真空燒結(jié)爐內(nèi)，1075°C燒結(jié)2h，再經(jīng)過500°C熱處理回火4h，制得燒結(jié)磁體；8)將磁體再通過除油液、活化液分別處理5min后，放入20°C電鍍液中，電鍍所用陽極為銅棒，陰極電流密度為2A/dm_2，陰極移動速度為10次/min，移動幅度為10mm，待電鍍IOmin中后，取出并用乙醇清洗干凈、烘干。除油液其成分為10g/L NaOH, 10g/L NaCO3,15g/L Na3PO4,10g/L Na3SiO3,0.5g/LOP乳化劑?；罨浩涑煞譃閘g/L HCl，I g/L HNO3,0.5g/L十二烷基硫酸鈉和0.5g/L尿素。電鍍液其成分為100g/L CuSO4.5H20, 30g/L H2SO4,10g/L 聚乙二醇，5g/L 十二烷基硫酸鈉。抗氧化劑為聚環(huán)氧乙烷烷基醚。采用高壓釜實驗(5-10psig，110_115°C，200h)測試了樣品的耐腐蝕性，結(jié)果如下:
樣品質(zhì)量損失(mg/cm2)
未進行磁粉鍍銅、未進行表面鍍銅的樣品HO
未進行磁粉、進行表面鍍銅的樣品7^4
進行磁粉鍍銅、未進行表面鍍銅的樣品49^
進行磁粉及表面鍍銅的樣品L2該銅鍍層與基體界面結(jié)合力大，不易分離，顯著提高了磁體的耐腐蝕性。因此通過本發(fā)明可以制備出超強耐腐蝕性的燒結(jié)釹鐵硼磁體。實施例2:I)采用速凝薄片鑄造工藝制備母合金,其名義成分為Nd3tl.5Fe66.04B0.96 (Dy1 5Α1α ^00.5NbQ.4) (wt%)。2)將母合金破碎，采用氫爆法或者通過破碎機破碎，破碎后主相合金通過氣流磨磨料，制成平均顆粒直徑為3.3 μ m的粉末3)將母合金粉在除油液中除油5min，再用乙醇清洗干凈，然后在活化液中浸洗30s,同樣用乙醇清洗干凈；4)將活化后的母合金粉放入20°C電鍍液中，電鍍所用陽極為銅棒，陰極電流密度為2A/dm_2，陰極移動速度為30次/min，移動幅度50mm，待電鍍30min中后，取出并用乙醇
清洗干凈；5)清洗后的粉放入真空烘干機中，在100°C烘干lh，然后冷卻，將粉取出；6)將鍍銅后的磁粉中加入0.2%的抗氧化劑，同時添加0.2%的汽油，混合均勻后在
2.0T的磁場中壓制成型坯件；7)將成型坯件放入高真空燒結(jié)爐內(nèi)，1075°C燒結(jié)2h，再經(jīng)過500°C熱處理回火4h，制得燒結(jié)磁體；8)將磁體再通過除油液、活化液分別處理5min后，放入20°C電鍍液中，電鍍所用陽極為銅棒，陰極電流密度為2A/dm_2，陰極移動速度為30次/min，移動幅度為50mm，待電鍍30min中后，取出并用乙醇清洗干凈、烘干。除油液、活化液、電鍍液、抗氧化劑成分與實施例1相同。采用高壓釜實驗(5-10psig，110_115°C，200h)測試了樣品的耐腐蝕性，結(jié)果如下:
權(quán)利要求
1.一種超強耐腐蝕性釹鐵硼磁體的制備方法，其特征在于它的步驟為: 1)母合金采用鑄錠工藝制成釹鐵硼鑄錠合金或用速凝薄片鑄造工藝制成釹鐵硼速凝薄片； 2)將母合金破碎，采用氫爆法或者通過破碎機破碎，破碎后主相合金通過氣流磨或球磨磨料，制成平均顆粒直徑為2-10 μ m的粉末 3)將母合金粉在除油液中除油0.Ι-lOmin，再用乙醇清洗干凈，然后在活化液中浸洗5-180s,同樣用乙醇清洗干凈； 4)將活化后的母合金粉放入10-50°C電鍍液中，電鍍所用陽極為銅棒，陰極電流密度為.0.1-lOA/dnT2，陰極移動速度為5-100次/min，移動幅度為5_150mm，待電鍍l_120min中后，取出并用乙醇清洗干凈； 5)清洗后的粉放入真空烘干機中，在50-100°C烘干0.5-12h，然后冷卻，將粉取出； 6)將鍍銅后的磁粉中加入0.1-10%的抗氧化劑，同時添加0.1-5%的汽油，混合均勻后在1.2-2.0T的磁場中壓制成型坯件； 7)將成型坯件放入高真空燒結(jié)爐內(nèi)，1050-1125°C燒結(jié)2_4h，再經(jīng)過500-650°C熱處理回火2-4h，制得燒結(jié)磁體； 8)將磁體再通過除油液、活化液分別處理0.1-1Omin后，放入10_50°C電鍍液中，電鍍所用陽極為銅棒，陰極電流密度為0.1-lOA/dnT2，陰極移動速度為5-100次/min，移動幅度為5-150mm，待電鍍l_120min中后，取出并用乙醇清洗干凈、烘干。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超強耐腐蝕性釹鐵硼磁體的制備方法，其特征在于所說的母合金其成分為NdxFe1QQ_x_y_zByMz(wt%)，其中25彡x彡35，0.9彡y彡1.1，O彡z彡5，M為 Dy、Tb、Nb、Co、Ga、Zr、Al、Cu 元素中一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超強耐腐蝕性釹鐵硼磁體的制備方法，其特征在于所說的除油液其成分為 l_40g/L NaOH，10-60g/L NaCO3,10-80g/LNa3P04,0-20g/L Na3SiO3,0-3g/L OP乳化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超強耐腐蝕性釹鐵硼磁體的制備方法，其特征在于所說的活化液其成分為l_4g/L HCl，0-12g/L HNO3,0_2g/L十二烷基硫酸鈉和0_6g/L尿素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超強耐腐蝕性釹鐵硼磁體的制備方法，其特征在于所說的電鍍液其成分為 l_300g/L CuSO4.5H20，10-100g/L H2SO4,0_20g/L 聚乙二醇，0_20g/L十二烷基硫酸納。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超強耐腐蝕性釹鐵硼磁體的制備方法，其特征在于所說的抗氧化劑其成分為聚環(huán)氧乙烷烷基醚或聚環(huán)氧乙烷單脂肪酸酯或聚環(huán)氧乙烷烯丙基醚。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超強耐腐蝕性釹鐵硼磁體的制備方法。其步驟為1)母合金采用鑄錠工藝制成釹鐵硼鑄錠合金或采用速凝薄片鑄造工藝制成釹鐵硼速凝薄片；2)將母合金氫爆或機械破碎，然后通過氣流磨或球磨制成粉；3)將母合金粉首先用除油液除油，然后用活化液活化；4)將活化后的母合金粉加到鍍液中，進行電鍍銅，然后用真空烘干機烘干；5)烘干后的粉末在磁場中壓制成型；6)在高真空燒結(jié)爐內(nèi)制成燒結(jié)磁體；7)磁體表面除油活化后再電鍍銅。采用該發(fā)明制得的燒結(jié)釹鐵硼磁體的耐腐蝕性明顯提高，鍍層與基體界面結(jié)合力大，且工藝過程簡單，適合于大規(guī)模批量化生產(chǎn)。
文檔編號C25D3/38GK103187168SQ201310125069
公開日2013年7月3日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者于濂清, 智倩倩, 韓雪, 王清清, 郭亮亮, 薛慶忠 申請人:中國石油大學(xué)(華東)