CN102464909B

CN102464909B - 一种用于钕铁硼永磁材料的无铬锌涂层的表面处理方法

Info

Publication number: CN102464909B
Application number: CN201010547187.9A
Authority: CN
Inventors: 白晓刚; 潘广麾; 仉新功; 冯志兵
Original assignee: Beijing Zhong Ke San Huan High Tech Co Ltd; Tianjin San Huan Lucky New Materials Inc
Current assignee: Beijing Zhong Ke San Huan High Tech Co Ltd; Tianjin San Huan Lucky New Materials Inc
Priority date: 2010-11-16
Filing date: 2010-11-16
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2030-11-16
Also published as: CN102464909A

Abstract

本发明一种用于钕铁硼永磁材料的无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、喷砂除锈和无铬锌铝涂层处理，使用无铬锌铝液对钕铁硼永磁材料表面进行锌铝涂层处理，所述无铬锌铝液包括金属粉、无机粉、有机粉、烃甲基纤维素、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、环氧树脂、硅烷偶联剂、植酸，和余量的乙醇；其中，金属粉包括锌粉和铝粉，无机粉包括镁粉、锡粉、二氧化锡或氧化镁，有机粉包括聚四氟乙烯。本发明具有处理简单，快速环保，耐蚀性高的性能。

Description

一种用于钕铁硼永磁材料的无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无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，钕铁硼永磁材料的防腐问题一直是钕铁硼永磁材料需要解决的主要问题。

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无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)无铬锌铝涂层处理：使用无铬锌铝液对钕铁硼永磁材料表面进行锌铝涂层处理，其中，所述无铬锌铝液包括金属粉、无机粉、有机粉、烃甲基纤维素、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、环氧树脂、硅烷偶联剂、植酸，和余量的乙醇；其中，金属粉包括锌粉和铝粉，无机粉包括镁粉、锡粉、二氧化锡或氧化镁，有机粉包括聚四氟乙烯。

优选地，金属粉的含量为30-40wt％，其中锌粉的含量为20-35wt％，铝粉的含量为10-20wt％，无机粉的含量为0.3-5wt％，有机粉的含量为0.3-5wt％，烃甲基纤维素的含量为1-3wt％，聚乙二醇的含量为1wt％，烷基酚聚氧乙烯醚的含量为1～2wt％，环氧树脂的含量为6～15wt％，硅烷偶联剂的含量为0.3-1wt％，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10-20wt％。

优选地，所述锌铝涂层中锌的含量为65-87wt％，铝的含量为13-35wt％。

优选地，所述锌铝涂层中片状锌铝晶粒的厚度为0.1～0.4微米，长度为3～10微米，所述锌铝涂层的厚度为5～30微米。所述锌铝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无铬锌铝液，所述无铬锌铝液包括金属粉、无机粉、有机粉、烃甲基纤维素、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、环氧树脂、硅烷偶联剂、植酸，和余量的乙醇；其中，金属粉包括锌粉和铝粉，无机粉包括镁粉、锡粉、二氧化锡或氧化镁，有机粉包括聚四氟乙烯。

本发明具有处理简单，快速环保，耐蚀性高的性能。无铬锌铝是一种新型的表面处理技术，是目前达可罗技术的进一步改良。达克罗涂层具有许多优异性能，但也有缺点，如铬的污染问题、能耗较高、涂层硬度低等。其中，由于含有铬毒性强而且具有致癌作用，目前世界各国都在限制它的使用。无铬锌铝涂层是为满足世界各国的VOC法规和汽车行业规定的环保要求而开发出的表面处理新概念，无铬锌铝涂层作为锌铬涂层(达克罗)的更新换代产品已经首先被汽车制造行业普遍认可和接受。无铬锌铝涂层采用水性涂料，不使用有机溶剂，不含有毒的金属(如镍、铅、钡和汞)以及六价铬或三价铬，符合美国环保署(EPA)、美国职业安全和健康行政部门(OSHA)的相应规范和世界各大汽车制造厂商的标准要求。将无铬锌铝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。

附图说明

图1为本发明实施例1的锌铝涂层的元素分析图。

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，请参阅本发明人在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。无铬锌铝液按重量百分比为：鳞片状锌粉35％(锌粉的粒度为800目)，鳞片状铝粉5％(铝粉的粒度为800目)，聚四氟乙烯0.15％(聚四氟乙烯的粒度为400目)，氧化镁0.15％(氧化镁的粒度为120目)，烃甲基纤维素3％，聚乙二醇1％，烷基酚聚氧乙烯醚2％，601环氧树脂8％，硅烷偶联剂KH-5501％，植酸1％，其余为乙醇，混合均匀后使用。

采用浸涂的方式，进行无铬达可罗处理即锌铝涂层处理。锌铝涂层厚度5微米，锌铝涂层中锌含量为87重量％，铝含量为13重量％，其中锌铝涂层中片状锌铝晶粒的厚度为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，请参阅本发明人在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。无铬锌铝液按重量百分比为：鳞片状锌粉含量20％(锌粉的粒度为1000目)，鳞片状铝粉含量10％(铝粉的粒度为1000目)，锡粉1％(锡粉的粒度为400目)，聚四氟乙烯4％(聚四氟乙烯的粒度为200目)，烃甲基纤维素1％，聚乙二醇1％，烷基酚聚氧乙烯醚2％，604环氧树脂14％，硅烷偶联剂KH-5601％，植酸2％，其余为乙醇，混合均匀后使用。

采用刷涂的方式，进行无铬达可罗处理即锌铝涂层处理。锌铝涂层厚度5微米，锌铝涂层中锌含量为65重量％，铝含量为35重量％，其中锌铝涂层中片状锌铝晶粒的厚度为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，请参阅本发明人在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。无铬锌铝液按重量百分比为：鳞片状锌粉含量为30％(锌粉的粒度为900目)，鳞片状铝粉含量10％(铝粉的粒度为900目)，镁粉含量0.15％(镁粉的粒度为150目)，聚四氟乙烯4.5％(聚四氟乙烯的粒度为300目)，烃甲基纤维素3％，聚乙二醇1％，烷基酚聚氧乙烯醚2％，607环氧树脂15％，硅烷偶联剂KH-5501％，植酸1％，其余为乙醇，混合均匀后使用。

采用喷涂的方式，进行无铬达可罗处理即锌铝涂层处理。锌铝涂层厚度15微米，按重量百分比计，锌铝涂层中锌含量为82重量％，铝含量为18重量％，其中锌铝涂层中片状锌铝晶粒的厚度为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，请参阅本发明人在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。无铬锌铝液按重量百分比为：鳞片状锌粉含量20％(锌粉的粒度为500目)，鳞片状铝粉含量15％(铝粉的粒度为500目)，二氧化锡含量0.1％(二氧化锡的粒度为300目)，聚四氟乙烯3.2％(聚四氟乙烯的粒度为300目)，烃甲基纤维素3％，聚乙二醇1％，烷基酚聚氧乙烯醚2％，601环氧树脂6％，硅烷偶联剂KH-5501％，植酸1％，其余为乙醇，混合均匀后使用。

采用浸涂的方式，进行无铬达可罗处理即锌铝涂层处理。锌铝涂层厚度30微米，锌铝涂层中锌含量为80重量％，铝含量为20重量％，其中锌铝涂层中片状锌铝晶粒的厚度为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。请参阅本发明人在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。无铬锌铝液按重量百分比为：鳞片状锌粉含量32％(锌粉的粒度为600目)，鳞片状铝粉含量8％(铝粉的粒度为600目)，氧化镁1％(氧化镁的粒度为400目)，聚四氟乙烯0.1％(聚四氟乙烯的粒度为400目)，烃甲基纤维素3％，聚乙二醇1％，烷基酚聚氧乙烯醚1％，609环氧树脂7％，硅烷偶联剂KH-5501％，植酸2％，其余为乙醇，混合均匀后使用。

采用喷涂的方式，进行无铬达可罗处理即锌铝涂层处理。锌铝涂层厚度12微米，锌铝涂层中锌含量为78重量％，铝含量为22重量％，其中锌铝涂层中片状锌铝晶粒的厚度为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，请参阅本发明人在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。无铬锌铝液按重量百分比为：鳞片状锌粉含量28％(锌粉的粒度为700目)，鳞片状铝粉含量12％(铝粉的粒度为700目)，二氧化锡含量0.5％(二氧化锡的粒度为500目)，聚四氟乙烯0.4％(聚四氟乙烯的粒度为300目)，烃甲基纤维素1％，聚乙二醇1％，烷基酚聚氧乙烯醚1.5％，609环氧树脂8％，硅烷偶联剂KH-5501％，植酸1.5％，其余为乙醇，混合均匀后使用。

采用浸涂的方式，进行无铬达可罗处理即锌铝涂层处理。锌铝涂层厚度25微米，锌铝涂层中锌含量为77重量％，铝含量为33重量％，其中锌铝涂层中片状锌铝晶粒的厚度为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	0.0
实施例2	120	0.01
			实施例3	150	0.0
实施例4	150	0.0
			实施例5	150	0.0
实施例6	150	0.01
			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。

此外，采用由德国蔡司公司出品的型号为1530VP的电镜设备对实施例1样品进行测试得到本发明实施例1的锌铝涂层的元素分析图(参见图1)。这里，测试条件为信号二次电子即A＝MPSE，高度是指样品离镜头的距离，Mag是指放大倍率。

表2给出了实施例1中锌铝涂层的各元素含量的重量百分比，这里，表2与图1相对应。

表2

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

1.一种用于钕铁硼永磁材料的无铬锌铝涂层的表面处理方法，所述方法包括如下步骤:

(3)喷砂除锈：采用常规干法喷砂除锈；和

(4)无铬锌铝涂层处理：使用无铬锌铝液对钕铁硼永磁材料表面进行锌铝涂层处理，所述无铬锌铝液包括金属粉、无机粉、有机粉、烃甲基纤维素、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、环氧树脂、硅烷偶联剂、植酸，和余量的乙醇；其中，金属粉包括锌粉和铝粉，无机粉包括镁粉、锡粉、二氧化锡或氧化镁，有机粉包括聚四氟乙烯，所述金属粉、无机粉和有机粉的粒度均不小于100目。

2.如权利要求1所述的表面处理方法，其中，金属粉的含量为30-40wt％，其中锌粉的含量为20-30wt％，铝粉的含量为10-20wt％，无机粉的含量为0.3-5wt％，有机粉的含量为0.3-5wt％，烃甲基纤维素的含量为1-3wt％，聚乙二醇的含量为1wt％，烷基酚聚氧乙烯醚的含量为1～2wt％，环氧树脂的含量为6～15wt％，硅烷偶联剂的含量为0.3-1wt％，植酸的含量为1～2wt％。

3.如权利要求1所述的表面处理方法，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20-30wt％，铝粉的含量为10-20wt％。

4.如权利要求1所述的表面处理方法，其中，所述无铬锌铝涂层中金属粉为片状锌铝晶粒，其厚度为0.1～0.4微米，长度为3～10微米，所述无铬锌铝涂层的厚度为5～30微米。

5.如权利要求1所述的表面处理方法，其中，所述无铬锌铝涂层的处理的方法包括浸涂、喷涂或刷涂。

6.如权利要求1所述的表面处理方法，其中，所述钕铁硼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无铬锌铝液，所述无铬锌铝液包括金属粉、无机粉、有机粉、烃甲基纤维素、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、环氧树脂、硅烷偶联剂、植酸，和余量的乙醇；其中，金属粉包括锌粉和铝粉，无机粉包括镁粉、锡粉、二氧化锡或氧化镁，有机粉包括聚四氟乙烯。

8.如权利要求7所述的无铬锌铝液，其中，金属粉的含量为30-40wt％，其中锌粉的含量为20-30wt％，铝粉的含量为10-20wt％，无机粉的含量为0.3-5wt％，有机粉的含量为0.3-5wt％，烃甲基纤维素的含量为1-3wt％，聚乙二醇的含量为1wt％，烷基酚聚氧乙烯醚的含量为1～2wt％，环氧树脂的含量为6～15wt％，硅烷偶联剂的含量为0.3-1wt％，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。

9.如权利要求7或8所述的无铬锌铝液，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20-30wt％，铝粉的含量为10-20wt％。