CN102418097B - 钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钕铁硼磁体材料的表面防护技术,具体为一种钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法。首先,对钕铁硼除油、除锈、砂纸打磨;然后,将钕铁硼进行镀锌处理;之后,再涂覆一层有机涂料,形成有机涂层。本发明针对目前电镀、化学镀、有机涂层等一些单层表面防护的防腐性能差问题,采用镀锌/有机涂层双层防护的表面处理技术,解决了钕铁硼在应用上的限制,且在保证涂层与基体的结合力、磁性能不受影响的前提下,较大程度的提高涂层的耐中性盐雾腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及钕铁硼磁体材料的表面防护技术,具体为一种钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法。
背景技术
从1983年,佐川真人发现钕铁硼磁体以来,由于烧结钕铁硼磁体的特性和性价比较传统永磁材料优异,已被广泛应用于计算机、电动机、风力发电机、电动汽车、仪器仪表、磁传动轴承、高保真扬声器、核磁共振成像仪和航天航空导航器等各行各业,在磁悬浮列车等新兴技术领域具有巨大的潜在应用前景。我国凭借稀土资源优势和生产成本优势,大力发展钕铁硼磁体产业,已成为世界第一生产大国和消费大国。
但是,由于Nd-Fe-B材料化学活性强,耐腐蚀性差,易被氧化,导致其磁性能降低,严重影响其应用范围。为了提高Nd-Fe-B稀土永磁体表面抗氧化耐腐蚀性能,人们也从改变微观结构、添加Mo或Co+V等成分入手,做了大量工作,但到目前为止,比较有效的方法还是采用表面涂层技术,即用涂层阻止空气、水分或其它腐蚀性物质渗透来提高磁体的抗腐蚀能力。现有的表面处理有电镀、化学镀、电泳、真空沉积、涂料涂装等,除了单一的保护层外,还有复合涂层的出现,例如:卫国英、葛洪良等,一种烧结钕铁硼表面镀覆多层镀层的防护新工艺【P】,中国发明专利,申请号:200810164199.6,进行了钕铁硼表面多层镀层的防护研究,但是至少要在三层以上才能达到较好耐中性盐雾性能,工艺比较复杂。林福文、王岳等,一种钕铁硼表面电镀双层锌镍合金镀层的方法【P】,中国发明专利,申请号200510048456.6,进行了对钕铁硼表面双层电镀锌镍合金的研究,也是在两层电镀之后,进行钝化或者浸绝缘漆,操作起来比较复杂。目前,钕铁硼的表面处理主要是以电镀和化学镀为主,其涂层的耐蚀性能仍然处于较低的标准,但处理过程却较为严格和复杂。
目前,一种要求工艺简单,涂层薄、耐蚀性能好、保证涂层与基体的结合力、 磁性能不受影响的涂层有待开发。
发明内容:
本发明的目的是针对目前电镀、化学镀、复合涂层等一些表面防护方法,无法满足钕铁硼在较为恶劣的环境应用。提供了一种钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法,采用镀锌/有机涂层双层防护的表面处理技术,解决了钕铁硼在应用上的限制,且在保证涂层与基体的结合力、磁性能不受影响的前提下,较大程度的提高涂层的耐中性盐雾腐蚀性能。
本发明通过如下的技术方案实现:
一种钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法,首先对钕铁硼除油、除锈、砂纸打磨;然后将钕铁硼进行镀锌处理,镀层厚度为5~20μm(优选为5~12μm)之后,再涂覆一层有机涂料,固化形成有机涂层的厚度为3~15μm(优选为3~7μm)。
本发明中,有机涂料固化温度为室温至300℃,时间为10分钟~48小时。
本发明所选用的除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、OP-10乳化剂等混合而成,各组分的含量如下:
氢氧化钠3~15g/L;碳酸钠20~80g/L;磷酸三钠50~100g/L;硅酸钠5~15g/L;OP-10乳化剂0.2~3g/L;其余为水。
本发明所选用的除锈液由盐酸、硝酸混合而成,各组分的含量如下:
盐酸2~10g/L;硝酸20~80g/L;其余为水。
本发明对钕铁硼表面用砂纸打磨先用150#粗磨,再用600#砂纸打磨。
本发明中,有机涂料的组成和含量范围如下(按重量百分比计):
树脂10~60;填料3~25;助剂0.3~3;其余为溶剂。
本发明所选用的有机涂料树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂、聚氨酯树脂中的一种或一种以上。
本发明所选用的有机涂料填料为铝粉、钛粉、锌粉、二氧化硅、氧化铝、氧化锌、铁钛粉、氧化铁红、铜粉中的一种或一种以上无机填料。
本发明所选用的溶剂为二甲苯、乙二醇醚类、丙二醇、丙二醇醚类、甲醇、乙醇、乙二醇脂类、丙二醇脂类中的一种或一种以上。
本发明所选用的助剂为有机涂料中常用的助剂,如:分散剂、流平剂、消泡剂等。
本发明镀锌和有机涂层形成对钕铁硼磁体材料表面的双层防护,其中:镀锌所起的作用是改变基体电位,且镀层与基体冶金结合有较好的结合力;有机涂层所起的作用是对底层封闭,与镀层产生电位差。二者协同作用下达到结合力好,涂层致密,耐中性盐雾良好的效果。
本发明的优点:
1、本发明只需将目前工业化的镀锌涂覆一层有机薄涂层,就可以大幅度的提高涂层的耐中性盐雾性能,从而使钕铁硼磁体材料可以应用在环境较为恶劣的海洋环境气候中。
2、本发明在涂层厚度在10~25μm时,在保证涂层与基体的结合力、磁性能不受影响的前提下,耐中性盐雾时间可达到1500h不发生锈蚀,具有较好耐腐蚀性能。
3、本发明涂层配套体系完善,镀锌与基体冶金结合,结合力较好,但有机涂层与镀层之间的结合力要大于镀层与基体之间的结合力,表现出较好的性能。
具体实施方式
实施例1:
首先,准备样品,将钕铁硼(50mm×50mm×5mm)在碱性除油液中进行除油,之后用大量的水进行清洗,然后在酸性除锈液中进行除锈,大量水洗干燥后,用150#砂纸进行打磨,再用600#砂纸进行打磨,之后用酒精把钕铁硼表面擦拭干净。
除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、OP-10乳化剂混合而成,各组分的含量如下:
氢氧化钠10g/L;碳酸钠20g/L;磷酸三钠50g/L;硅酸钠5g/L;OP-10乳化剂0.2g/L;其余为水。
除锈液由盐酸、硝酸混合而成,各组分的含量如下:
盐酸2g/L;硝酸80g/L;其余为水。
然后,对钕铁硼进行活化40秒(活化液由如下组分均匀混合而成:水杨酸15g/L,氟化氢氨12g/L,其余为水),超声波清洗,电镀锌厚度为5~7μm。
将表面有镀锌的钕铁硼样品涂覆一层有机铝涂料,按重量百分比计,本实施例有机铝涂料由如下组分均匀混合而成:
环氧树脂30;铝粉15;分散剂(德国毕克化学公司BYK-163)0.3;流平剂 (德国毕克化学公司BYK-306)0.4;消泡剂(德国毕克化学公司BYK-141)0.2;其余为乙二醇丁醚。
然后,在240℃下固化30-60min,取出,涂层制备完毕,涂层的厚度为7~12μm,涂层总厚度在12~19μm。
用此方法制备的双层涂层结合力好,涂层致密,耐中性盐雾1000h不锈蚀。
实施例2:
首先,准备样品,将钕铁硼(50mm×50mm×5mm)在碱性除油液中进行除油,之后用大量的水进行清洗,然后在酸性除锈液中进行除锈,大量水洗干燥后,用150#砂纸进行打磨,再用600#砂纸进行打磨,之后用酒精把钕铁硼表面擦拭干净。
除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、OP-10乳化剂混合而成,各组分的含量如下:
氢氧化钠12g/L;碳酸钠60g/L;磷酸三钠70g/L;硅酸钠10g/L;OP-10乳化剂2g/L;其余为水。
除锈液由盐酸、硝酸混合而成,各组分的含量如下:
盐酸6g/L;硝酸70g/L;其余为水。
然后,对钕铁硼进行活化40秒(活化液由如下组分均匀混合而成:水杨酸15g/L,氟化氢氨12g/L,其余为水),超声波清洗,电镀锌厚度为6~8μm。
将表面有镀锌的钕铁硼样品涂覆一层有机锌、铝涂料,按重量百分比计,本实施例有机锌、铝涂料由如下组分均匀混合而成:
丙烯酸树脂20;环氧树脂20;锌粉7;铝粉13;分散剂(德国毕克化学公司BYK-161)0.4;流平剂(德国毕克化学公司BYK-333)0.5;消泡剂(德国毕克化学公司BYK-052)0.3;其余为二甲苯。
然后,在300℃下固化30-40min,取出,涂层制备完毕,涂层的厚度为9~11μm,涂层总厚度在15~19μm。
用此方法制备的双层涂层结合力好,涂层致密,耐中性盐雾1200h不锈蚀。
实施例3:
首先,准备样品,将钕铁硼(50mm×50mm×5mm)在碱性除油液中进行除油,之后用大量的水进行清洗,然后在酸性除锈液中进行除锈,大量水洗干燥后,用150#砂纸进行打磨,再用600#砂纸进行打磨,之后用酒精把钕铁硼表面擦拭干 净。
除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、OP-10乳化剂混合而成,各组分的含量如下:
氢氧化钠10g/L;碳酸钠50g/L;磷酸三钠60g/L;硅酸钠7g/L;OP-10乳化剂3g/L;其余为水。
除锈液由盐酸、硝酸混合而成,各组分的含量如下:
盐酸8g/L;硝酸60g/L;其余为水。
然后,对钕铁硼进行活化40秒(活化液由如下组分均匀混合而成:水杨酸15g/L,氟化氢氨12g/L,其余为水),超声波清洗,电镀锌厚度为7~9μm。
将表面有镀锌的钕铁硼样品涂覆一层有机钛涂料,按重量百分比计,本实施例有机钛涂料由如下组分均匀混合而成:
聚氨酯树脂10;丙烯酸树脂30;钛粉8;分散剂(德国毕克化学公司BYK-110)0.5;流平剂(德国毕克化学公司BYK-331)0.3;消泡剂(德国毕克化学公司BYK-141)0.2;其余为乙二醇甲醚。
然后,在120℃下固化20-40min,取出,涂层制备完毕,涂层的厚度为5~10μm,涂层总厚度在12~19μm。
用此方法制备的双层涂层结合力好,涂层致密,耐中性盐雾1000h不锈蚀。
实施例4:
首先,准备样品,将钕铁硼(50mm×50mm×5mm)在碱性除油液中进行除油,之后用大量的水进行清洗,然后在酸性除锈液中进行除锈,大量水洗干燥后,用150#砂纸进行打磨,再用600#砂纸进行打磨,之后用酒精把钕铁硼表面擦拭干净。
除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、OP-10乳化剂混合而成,各组分的含量如下:
氢氧化钠5g/L;碳酸钠65g/L;磷酸三钠80g/L;硅酸钠10g/L;OP-10乳化剂0.7g/L;其余为水。
除锈液由盐酸、硝酸混合而成,各组分的含量如下:
盐酸3g/L;硝酸75g/L;其余为水。
然后,对钕铁硼进行活化40秒(活化液由如下组分均匀混合而成:水杨酸15g/L,氟化氢氨12g/L,其余为水),超声波清洗,电镀锌厚度为9~10μm。
将表面有镀锌的钕铁硼样品涂覆一层有机铝、二氧化硅涂料,按重量百分比计,本实施例有机铝、二氧化硅涂料由如下组分均匀混合而成:
氟碳树脂20;铝粉19;二氧化硅3;分散剂(德国毕克化学公司BYK-163)0.6;流平剂(德国毕克化学公司BYK-310)0.2;消泡剂(德国毕克化学公司BYK-052)0.3;其余为甲醇。
然后,在100℃下固化20-30min,取出,涂层制备完毕,涂层的厚度为7~12μm,涂层总厚度在16~22μm。
用此方法制备的双层涂层结合力好,涂层致密,耐中性盐雾1300h不锈蚀。
实施例5:
首先,准备样品,将钕铁硼(50mm×50mm×5mm)在碱性除油液中进行除油,之后用大量的水进行清洗,然后在酸性除锈液中进行除锈,大量水洗干燥后,用150#砂纸进行打磨,再用600#砂纸进行打磨,之后用酒精把钕铁硼表面擦拭干净。
除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、OP-10乳化剂混合而成,各组分的含量如下:
氢氧化钠8g/L;碳酸钠65g/L;磷酸三钠85g/L;硅酸钠9g/L;OP-10乳化剂0.5g/L;其余为水。
除锈液由盐酸、硝酸混合而成,各组分的含量如下:
盐酸5g/L;硝酸60g/L;其余为水。
然后,对钕铁硼进行活化40秒(活化液由如下组分均匀混合而成:水杨酸15g/L,氟化氢氨12g/L,其余为水),超声波清洗,电镀锌厚度为5~7μm。
将表面有镀锌的钕铁硼样品涂覆一层有机铝、氧化铝涂料,按重量百分比计,本实施例有机铝、氧化铝涂料由如下组分均匀混合而成:
环氧树脂15;聚氨酯树脂10;铝粉15;氧化铝粉5;分散剂(德国毕克化学公司BYK-161)0.4;流平剂(德国毕克化学公司BYK-323)0.3;消泡剂(德国毕克化学公司BYK-141)0.3;其余为二甲苯。
然后,在190℃下固化10-30min,取出,涂层制备完毕,涂层的厚度为6~12μm,涂层总厚度在12~19μm。
用此方法制备的双层涂层结合力好,涂层致密,耐中性盐雾1000h不锈蚀。
实施例6:
首先,准备样品,将钕铁硼(50mm×50mm×5mm)在碱性除油液中进行除油,之后用大量的水进行清洗,然后在酸性除锈液中进行除锈,大量水洗干燥后,用150#砂纸进行打磨,再用600#砂纸进行打磨,之后用酒精把钕铁硼表面擦拭干净。
除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、OP-10乳化剂混合而成,各组分的含量如下:
氢氧化钠7g/L;碳酸钠30g/L;磷酸三钠55g/L;硅酸钠13g/L;OP-10乳化剂0.9g/L;其余为水。
除锈液由盐酸、硝酸混合而成,各组分的含量如下:
盐酸6g/L;硝酸75g/L;其余为水。
然后,对钕铁硼进行活化40秒(活化液由如下组分均匀混合而成:水杨酸15g/L,氟化氢氨12g/L,其余为水),超声波清洗,电镀锌厚度为6~9μm。
将表面有镀锌的钕铁硼样品涂覆一层有机铝、钛涂料,按重量百分比计,本实施例有机铝、钛涂料由如下组分均匀混合而成:
聚氨酯树脂25;铝粉10;钛粉10;分散剂(德国毕克化学公司BYK-110)0.5;流平剂(德国毕克化学公司BYK-310)0.5;消泡剂(德国毕克化学公司BYK-052)0.5;其余为丙二醇丁醚。
然后,在180℃下固化30-40min,取出,涂层制备完毕,涂层的厚度为4~8μm,涂层总厚度在10~17μm。
用此方法制备的双层涂层结合力好,涂层致密,耐中性盐雾900h不锈蚀。
实施例7:
首先,准备样品,将钕铁硼(50mm×50mm×5mm)在碱性除油液中进行除油,之后用大量的水进行清洗,然后在酸性除锈液中进行除锈,大量水洗干燥后,用150#砂纸进行打磨,再用600#砂纸进行打磨,之后用酒精把钕铁硼表面擦拭干净。
除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、OP-10乳化剂混合而成,各组分的含量如下:
氢氧化钠13g/L;碳酸钠70g/L;磷酸三钠55g/L;硅酸钠6g/L;OP-10乳化剂2g/L;其余为水。
除锈液由盐酸、硝酸混合而成,各组分的含量如下:
盐酸4g/L;硝酸70g/L;其余为水。
然后,对钕铁硼进行活化40秒(活化液由如下组分均匀混合而成:水杨酸15g/L,氟化氢氨12g/L,其余为水),超声波清洗,电镀锌厚度为8~10μm。
将表面有镀锌的钕铁硼样品涂覆一层有机铝、铁钛涂料,按重量百分比计,本实施例有机铝、铁钛涂料由如下组分均匀混合而成:
环氧树脂10;丙烯酸树脂20;铝粉15;铁钛粉5;分散剂(德国毕克化学公司BYK-110)0.4;流平剂(德国毕克化学公司BYK-333)0.4;消泡剂(德国毕克化学公司BYK-141)0.2;其余为甲醇和乙二醇丁醚混合物(甲醇20、乙二醇丁醚28)。
然后,在220℃下固化30-40min,取出,涂层制备完毕,涂层的厚度为10~15μm,涂层总厚度在18~25μm。
用此方法制备的双层涂层结合力好,涂层致密,耐中性盐雾1500h不锈蚀。
Claims (4)
1.一种钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法,其特征是,首先,对钕铁硼除油、除锈、砂纸打磨;然后,将钕铁硼进行镀锌处理;之后,再涂覆一层有机涂料,形成有机涂层;
按重量百分比计,有机涂料的组成和含量范围如下:
树脂10~60;填料3~25;助剂0.3~3;其余为溶剂;
有机涂料填料为钛粉;或者为铝粉和二氧化硅,或者为铝粉和氧化铝粉,或者为铝粉和钛粉,或者为铝粉和铁钛粉;
有机涂料树脂为聚氨酯树脂和丙烯酸树脂,或者为氟碳树脂,或者为环氧树脂和聚氨酯树脂,或者为聚氨酯树脂,或者为丙烯酸树脂和环氧树脂;
溶剂为二甲苯、乙二醇醚类、丙二醇、丙二醇醚类、甲醇、乙醇、乙二醇脂类、丙二醇脂类中的一种以上;
镀锌层的厚度为5~20μm,有机涂层的厚度为3~15μm,镀锌层和有机涂层总厚度为10~25μm。
2.按照权利要求1所述的钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法,其特征是,除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、OP-10乳化剂混合而成,各组分的含量如下:
氢氧化钠3~15 g/L;碳酸钠20~80 g/L;磷酸三钠50~100 g/L;硅酸钠5~15 g/L;OP-10乳化剂0.2~3 g/L;其余为水。
3.按照权利要求1所述的钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法,其特征是,除锈液由盐酸、硝酸混合而成,各组分的含量如下:
盐酸2~10g/L;硝酸20~80 g/L;其余为水。
4.按照权利要求1所述的钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法,其特征是,砂纸打磨先用150#粗磨,再用600#砂纸打磨。
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