CN102464902B - 一种钕铁硼永磁材料的铬锌涂层的表面处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于钕铁硼永磁材料的铬锌涂层的表面处理方法，所述方法包括如下步骤：倒角磨光、脱脂除油、喷砂除锈和锌铬涂层处理，使用锌铬液对钕铁硼永磁材料表面进行锌铬涂层处理，所述锌铬液包括金属粉、无机粉、有机粉、烃甲基纤维素或黄原胶、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、铬酸、二羟二乙基乙醚、植酸、和余量的水；其中，金属粉包括锌粉、锌粉和铝粉；无机粉包括氧化镁和/或二氧化锰；有机粉包括聚四氟乙烯。本发明具有处理简单、耐蚀性高的性能、超常的耐蚀性的优点。

Description

一种钕铁硼永磁材料的铬锌涂层的表面处理方法

技术领域

本发明涉及材料的表面处理领域，尤其是涉及钕铁硼永磁材料的表面处理技术，具体地说，本发明涉及一种用于钕铁硼永磁材料的铬锌涂层的表面处理方法。

背景技术

近年来钕铁硼(NdFeB)永磁材料的应用和发展十分迅速，而钕铁硼永磁材料的防护成功与否关系到材料能否推广应用的关键技术之一。该材料主要是由稀土金属钕Nd、铁和硼等元素通过粉末冶金工艺制备而成。作为目前最强的磁性材料，已经广泛应用于电镀器件、机械、医疗、汽车等诸领域，应用前景十分广阔。

钕铁硼永磁材料应用的前提是首先要解决好钕铁硼永磁材料的防腐问题。作为一种粉末冶金工艺制备而成的多孔材料，因其中的富钕相，钕铁硼主相及边界相很容易形成晶间腐蚀。钕铁硼粉末合金中的稀土元素钕，性质活泼，使整个钕铁硼合金的耐蚀性能变得很差，在湿热的环境中极易生锈腐蚀，因腐蚀失效造成磁性能的下降或损坏，严重影响了钕铁硼永磁体的使用寿命，降低了产品的稳定性和可靠性。钕铁硼永磁材料的磁性能与其组织结构有很大的关系。钕铁硼永磁体的主相是磁体磁性能的主要来源。对矫顽力贡献最大的是富钕相。当钕铁硼永磁材料发生腐蚀以后材料的磁性能将发生巨大的变化。因此，钕铁硼永磁材料极佳的耐热性、无氢脆性、良好的可再涂性和无污染，特别是防腐问题，一直是钕铁硼永磁材料需要解决的主要问题。因为(1)极佳的耐热性：锌铬涂层的铬酸聚合物中没有结晶水，且锌片的熔点较高，所以涂层高温耐蚀性极好。锌铬涂层耐热温度可达300℃，在250℃下连续长期使用，其耐蚀性能几乎不受影响，而电镀锌层表面钝化膜在70℃左右开始被破坏，耐蚀能力急剧下降。(2)无氢脆性：锌铬涂层技术处理过程中无酸洗、电沉积、电解等工序，也就没有电镀锌过程导致析氢的电化学反应，所以不会使材质产生氢脆。(3)良好的可再涂性：涂层外观为银灰色与基材、各种涂料均有良好的结合力，可作为面层使用，也可作为各种涂料的底层使用，在美、日汽车生产中常用作涂料底层取代有污染的磷化处理，同时大大提高整体的耐蚀性能.优异的渗透性。锌铝涂层处理液能渗入工件紧密结合处，形成防锈涂层。如果使用电镀锌的方法，由于屏蔽作用，管状部件的内面几乎电镀不上。但是，因为锌铝涂层处理是采用涂覆方式，具有很好的渗透性，所以可以应用它来提高内外面的防锈能力。(4)无污染：电镀锌时存在含有锌、碱、铬酸等的污水排放问题，会造成较大的污染，热浸锌时温度较高，释放的锌蒸汽和HCl对人体健康危害较大，目前大多数的热浸锌生产都必须远离城市和农村的地方进行。

目前钕铁硼永磁材料的防腐方法有很多。其中有电镀镍、电镀锌(CN1421547A、CN1056133A)、电镀多层镍、镀铜(CN1514889A)，磷化(200510020633X)、电泳漆等多种方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于钕铁硼永磁材料的铬锌涂层的表面处理方法，所述方法包括如下步骤：

(1)倒角磨光：采用机械振磨或者滚磨倒角法对钕铁硼永磁材料进行常规磨光；

(2)脱脂除油：使用磷酸钠、碳酸钠或氢氧化钠进行常规脱脂除油；

(3)喷砂除锈：采用常规干法喷砂除锈；和

(4)锌铬涂层处理：使用锌铬液对钕铁硼永磁材料表面进行锌铬涂层处理，其中，所述锌铬液包括金属粉、无机粉、有机粉、烃甲基纤维素或黄原胶、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、铬酸、二羟二乙基乙醚、植酸、和余量的水；其中，金属粉包括锌粉、锌粉和铝粉；无机粉包括氧化镁和/或二氧化锰；有机粉包括聚四氟乙烯。

优选地，金属粉的含量为30-40wt％，无机粉的含量为0.3-5wt％，有机粉的含量为0.3-5wt％，烃甲基纤维素或黄原胶的含量为3～4wt％，聚乙二醇的含量为1-2wt％，烷基酚聚氧乙烯醚的含量为1-2wt％，铬酸的含量为1～16wt％，二羟二乙基乙醚的含量为10-15wt％，植酸的含量为1-2wt％；金属粉、无机粉和有机粉的粒度均不小于100目。

优选地，所述锌粉、铝粉分别为鳞片状金属粉形式的单质，锌粉的含量为20-35wt％，铝粉的含量为0-10wt％。

优选地，所述锌铬涂层中锌的含量为65～91wt％，铝含量0～20wt％，铬含量为1～15wt％。所述锌铬涂层锌片或铝片晶粒的厚度为0.1～0.4微米，长度为3～10微米，所述锌铬涂层的厚度为5～30微米。

优选地，所述锌铬涂层的处理的方法包括浸涂，喷涂和刷涂。所述永磁材料为烧结钕铁硼永磁材料或粘结钕铁硼永磁材料。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种在所述表面处理方法中使用的锌铬液，所述锌铬液包括金属粉、无机粉、有机粉、烃甲基纤维素或黄原胶、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、铬酸、二羟二乙基乙醚、植酸、和余量的水；其中，金属粉包括锌粉、锌粉和铝粉；无机粉包括氧化镁和/或二氧化锰；有机粉包括聚四氟乙烯。

优选地，金属粉的含量为30-40wt％，无机粉的含量为0.3-5wt％，有机粉的含量为0.3-5wt％，烃甲基纤维素或黄原胶的含量为3～4wt％，聚乙二醇的含量为1-2wt％，烷基酚聚氧乙烯醚的含量为1-2wt％，铬酸的含量为1～16wt％，二羟二乙基乙醚的含量为10-15wt％，植酸的含量为1-2wt％；金属粉、无机粉和有机粉的粒度均不小于100目。

优选地，所述锌粉、铝粉分别为鳞片状金属粉形式的单质，锌粉的含量为20-35wt％，铝粉含量为0-10wt％。

本发明处理简单，耐蚀性高的性能。超常的耐蚀性。锌的受控电化学保护作用，锌、铝片的屏蔽效应以及铬酸盐的自我修复作用使得锌铬涂层具有很高的耐蚀性，锌铬涂层中性盐雾试验时，需要100小时左右才能腐蚀掉涂层1um，比传统的镀锌处理耐腐蚀性提高7-10倍，中性盐雾试验时间可长达1000小时以上，有的甚至更高，这是电镀锌和热浸锌层无法达到的。将锌铬涂层在钕铁硼永磁材料上的研究应用，填补了国内永磁材料表面处理行业的一项空白，并且极大的提高了材料的防腐性能。

具体实施方式

为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例详细说明如下，所说明的较佳实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。

实施例1

将8*8*7mm的烧结钕铁硼永磁材料2.3公斤先在振磨机中磨光2小时。经磷酸钠20g/升，碳酸钠10g/升，氢氧化钠10g/升脱脂除油后，吹干。进行喷砂处理，详细参阅本人在2007年申请的干法喷砂式钕铁硼永磁材料的表面前处理方法(CN101373650A)超声波水洗。锌铬液按重量百分比为：鳞片状锌粉35％(锌粉的粒度为800目)，二氧化锰粉0.3％(二氧化锰粉的粒度为300目)，聚四氟乙烯4.7％(聚四氟乙烯的粒度为120目)，烃甲基纤维素3％，聚乙二醇1％，烷基酚聚氧乙烯醚2％，铬酸8％、二羟二乙基乙醚15％，植酸1％，其余为水，混合均匀后使用。

采用浸涂的方式，进行锌铬涂层处理。锌铬涂层厚度5微米，锌铬涂层中锌含量为91重量％，铬含量为重量9％，其中锌铬涂层中锌片晶粒厚度为0.1微米，长度为10微米。然后进行盐雾试验和高温减磁测定，涂层结合力好，划格试验合格，防腐蚀性能参见表1。

实施例2

将24*99*7mm的烧结钕铁硼永磁材料2.3公斤先在振磨机中磨光2小时。经磷酸钠20g/升，碳酸钠10g/升，氢氧化钠10g/升脱脂除油后，吹干。进行喷砂处理，详细参阅本人在2007年申请的干法喷砂式钕铁硼永磁材料的表面前处理方法(CN101373650A)超声波水洗。锌铬处理液按重量百分比为：鳞片状锌粉35％(锌粉的粒度为900目)，鳞片状铝粉5％(铝粉的粒度为900目)，氧化镁粉0.3％(氧化镁粉的粒度为300目)，聚四氟乙烯0.3％(聚四氟乙烯的粒度为300目)黄原胶3％，聚乙二醇2％，烷基酚聚氧乙烯醚1％，铬酸12％、二羟二乙基乙醚15％，植酸2％，其余为水，混合均匀后使用。

采用刷涂的方式，进行锌铬涂层处理。锌铬涂层厚度5微米，锌铬涂层中锌含量为85重量％，铝含量为2重量％，铬含量为13重量％。其中锌铬涂层中锌片和铝片晶粒厚度为0.4微米，长度为3微米。然后进行盐雾试验和高温减磁测定，涂层结合力好，划格试验合格，防腐蚀性能参见表1。

实施例3

将D24.99*7mm的烧结钕铁硼永磁材料2.3公斤先在振磨机中磨光2小时。经磷酸钠20g/升，碳酸钠10g/升，氢氧化钠10g/升脱脂除油后，吹干。进行喷砂处理，详细参阅本人在2007年申请的干法喷砂式钕铁硼永磁材料的表面前处理方法(CN101373650A)超声波水洗。锌铬处理液按重量百分比为：鳞片状锌粉27％(锌粉的粒度为1000目)，鳞片状铝粉11％(铝粉的粒度为1000目)，二氧化锰粉0.3％(二氧化锰粉的粒度为400目)，氧化镁粉0.5％(氧化镁粉的粒度为200目)，聚四氟乙烯4％(聚四氟乙烯的粒度为200目)，烃甲基纤维素3.5％，聚乙二醇1.5％，烷基酚聚氧乙烯醚1.5％，铬酸16％、二羟二乙基乙醚15％，植酸1.6％，其余为水，混合均匀后使用。

采用浸涂的方式，进行锌铬涂层处理。锌铬涂层厚度15微米，锌铬涂层中锌含量为65重量％，铝含量为20重量％，铬含量为15重量％，其中锌铬涂层中锌片和铝片晶粒厚度为0.3微米，长度为7微米。然后进行盐雾试验和高温减磁测定，涂层结合力好，划格试验合格，防腐蚀性能参见表1。

实施例4

将8*8*7mm的粘结钕铁硼永磁材料2.3公斤先在振磨机中磨光2小时。经磷酸钠20g/升，碳酸钠10g/升，氢氧化钠10g/升脱脂除油后，吹干。进行喷砂处理，详细参阅本人在2007年申请的干法喷砂式钕铁硼永磁材料的表面前处理方法(CN101373650A)超声波水洗。锌铬处理液按重量百分比为：鳞片状锌粉20％(锌粉的粒度为700目)，鳞片状铝粉8％(铝粉的粒度为700目)，氧化镁粉5％(氧化镁粉的粒度为400目)，聚四氟乙烯0.5％(聚四氟乙烯的粒度为250目)烃甲基纤维素3％，聚乙二醇1％，烷基酚聚氧乙烯醚2％，铬酸1％、二羟二乙基乙醚15％，植酸1％，其余为水，混合均匀后使用。

采用浸涂的方式，进行锌铬涂层处理。锌铬涂层厚度30微米，锌铬涂层中锌含量为80重量％，铝含量为19重量％，铬含量为1重量％，其中锌铬涂层中锌片和铝片晶粒厚度为0.3微米，长度为6微米。然后进行盐雾试验和高温减磁测定，涂层结合力好，划格试验合格，防腐蚀性能参见表1。

实施例5

将28*15*3mm的烧结钕铁硼永磁材料2.3公斤先在振磨机中磨光2小时。经磷酸钠20g/升，碳酸钠10g/升，氢氧化钠10g/升脱脂除油后，吹干。进行喷砂处理，详细参阅本人在2007年申请的干法喷砂式钕铁硼永磁材料的表面前处理方法(CN101373650A)超声波水洗。锌铬处理液按重量百分比为：鳞片状锌粉30％(锌粉的粒度为500目)，鳞片状铝粉9％(铝粉的粒度为500目)，氧化镁粉0.5％(氧化镁粉的粒度为200目)，二氧化锰粉0.5％(二氧化锰粉的粒度为300目)，聚四氟乙烯1％(聚四氟乙烯的粒度为200目)，烃甲基纤维素3.5％，聚乙二醇1％，烷基酚聚氧乙烯醚2％，铬酸12.5％、二羟二乙基乙醚15％，植酸1％，其余为水，混合均匀后使用。

采用浸涂的方式，进行锌铬涂层处理。锌铬涂层厚度12微米，锌铬涂层中锌含量为78重量％，铝含量为8重量％，铬含量为14重量％。其中锌铬涂层中锌片和铝片晶粒厚度为0.3微米，长度为4微米。然后进行盐雾试验和高温减磁测定，涂层结合力好，划格试验合格，防腐蚀性能参见表1。

实施例6

将8*8*7mm的粘钕铁硼永磁材料2.3公斤先在振磨机中磨光2小时。经磷酸钠20g/升，碳酸钠10g/升，氢氧化钠10g/升脱脂除油后，吹干。进行喷砂处理，详细参阅本人在2007年申请的干法喷砂式钕铁硼永磁材料的表面前处理方法(CN101373650A)，超声波水洗锌铬处理液按重量百分比为：鳞片状锌粉含量25％(锌粉的粒度为600目)，鳞片状铝粉含量7％(铝粉的粒度为600目)，二氧化锰粉0.5％(二氧化锰粉的粒度为300目)，氧化镁粉0.3％(氧化镁粉的粒度为200目)，聚四氟乙烯0.5％(聚四氟乙烯的粒度为150目)，黄原胶4％，聚乙二醇1％，烷基酚聚氧乙烯醚2％，铬酸6.5％、二羟二乙基乙醚15％，植酸1％，其余为水，混合均匀后使用。

采用浸涂的方式，进行锌铬涂层处理。锌铬涂层厚度25微米，锌铬涂层中锌含量为88重量％，铝含量为8重量％，铬含量5重量％。其中锌铬涂层中锌片和铝片晶粒厚度为0.4微米，长度为8微米。然后进行盐雾试验和高温减磁测定，涂层结合力好，划格试验合格，防腐蚀性能参见表1。

对比实施例1

将￠24*￠15*18mm的烧结钕铁硼永磁材料2.3公斤先在振磨机中磨光2小时。经磷酸钠20g/升，碳酸钠10g/升，氢氧化钠10g/升脱脂除油后，在1％硝酸中酸洗除去表面氧化物，水洗，表调，运用常规方法进行镀锌。涂层结合力好，划格试验合格，防腐蚀性能参见表1。(详情参阅王锡贞，霍桂英等的公开号为CN1056133的专利)。

下面，表1说明通过对上述实施例1～6得到的镀层进行物理参数的实验数据。

表1

实施例	盐雾(小时)	高减
			实施例1	120	0.01
实施例2	120	0.02
			实施例3	120	0.01
实施例4	120	0.02
			实施例5	120	0.01
实施例6	120	0.02
			对比实施例1	72	0.19

这里，高减是指常温磁通与将磁体升至一定高温后再降至常温后磁通的差值和常温磁通的百分率。即：(常温磁通-将磁体升至一定高温后再降至常温后磁通)/常温磁通*100％。

由表1可以看出，本发明的涂层表面均匀，耐蚀性高，中性盐雾试验120小时与镀锌相比，具有良好的防腐效果。

需要说明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种用于钕铁硼永磁材料的铬锌涂层的表面处理方法，所述方法包括如下步骤：

(1)倒角磨光：采用机械振磨或者滚磨倒角法对钕铁硼永磁材料进行常规磨光；

(2)脱脂除油：使用磷酸钠、碳酸钠或氢氧化钠进行常规脱脂除油；

(3)喷砂除锈：采用常规干法喷砂除锈；和

(4)锌铬涂层处理：使用锌铬液对钕铁硼永磁材料表面进行锌铬涂层处理，所述锌铬液包括金属粉、无机粉、有机粉、羟甲基纤维素或黄原胶、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、铬酸、二羟二乙基乙醚、植酸、和余量的水；其中，金属粉包括锌粉或锌粉和铝粉的混合物；无机粉包括氧化镁和/或二氧化锰；有机粉包括聚四氟乙烯；

其中，金属粉的含量为30-40wt％，无机粉的含量为0.3-5wt％，有机粉的含量为0.3-5wt％，羟甲基纤维素或黄原胶的含量为3～4wt％，聚乙二醇的含量为1-2wt％，烷基酚聚氧乙烯醚的含量为1-2wt％，铬酸的含量为1～16wt％，二羟二乙基乙醚的含量为10-15wt％，植酸的含量为1-2wt％；金属粉、无机粉和有机粉的粒度均不小于100目。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述锌粉、铝粉分别为鳞片状金属粉形式的单质，锌粉的含量为20-35wt％，铝粉的含量为0-10wt％。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述锌铬涂层中锌的含量为65～91wt％，铝含量0～20wt％，铬含量为1～15wt％。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述锌铬涂层锌片或铝片晶粒的厚度为0.1～0.4微米，长度为3～10微米，所述锌铬涂层的厚度为5～30微米。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述锌铬涂层的处理的方法包括浸涂，喷涂和刷涂。

6.如权利要求1所述的表面处理方法，其中，所述永磁材料为烧结钕铁硼永磁材料或粘结钕铁硼永磁材料。

7.一种在权利要求1～6任一项所述的表面处理方法中使用的锌铬液，所述锌铬液包括金属粉、无机粉、有机粉、羟甲基纤维素或黄原胶、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、铬酸、二羟二乙基乙醚、植酸、和余量的水；其中，金属粉包括锌粉或锌粉和铝粉的混合物；无机粉包括氧化镁和/或二氧化锰；有机粉包括聚四氟乙烯；

其中，金属粉的含量为30-40wt％，无机粉的含量为0.3-5wt％，有机粉的含量为0.3-5wt％，羟甲基纤维素或黄原胶的含量为3～4wt％，聚乙二醇的含量为1-2wt％，烷基酚聚氧乙烯醚的含量为1-2wt％，铬酸的含量为1～16wt％，二羟二乙基乙醚的含量为10-15wt％，植酸的含量为1-2wt％；金属粉、无机粉和有机粉的粒度均不小于100目。

8.如权利要求7所述的锌铬液，其中，所述锌粉、铝粉分别为鳞片状金属粉形式的单质，锌粉的含量为20-35wt％，铝粉含量为0-10wt％。