CN102653643A

CN102653643A - 一种提高钕铁硼磁体耐蚀性能的锌基复合涂层

Info

Publication number: CN102653643A
Application number: CN2012101312035A
Authority: CN
Inventors: 陈蓓新; 邢正茂
Original assignee: Baotou Rare Earth Research Institute
Current assignee: Baotou Rare Earth Research Institute
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2032-04-24
Also published as: CN102653643B

Abstract

本发明涉及一种提高钕铁硼磁体耐蚀性能的锌基复合涂层，其特征是：所述锌基复合涂层包括锌基涂层和增强保护涂层，锌基涂层由片状锌粉、片状铝粉和无定型复合铬盐化合物构成，无定型复合铬盐化合物的分子式为：nCrO₃·mCr₂O₃，n、m为自然数，其中：锌粉的含量占涂层质量分数的65％～95％之间，铝粉的含量占涂层质量分数的1％～30％之间，无定型复合铬盐化合物的含量占涂层质量分数的0％～5％之间；增强保护涂层为耐磨有机硅树脂涂层、聚四氟乙烯涂层、环氧树脂涂层中的一种。其优点是：涂层结构均匀致密，与基体结合性好，不易起皮脱落，对磁性能影响小，厚度均匀，不存在边角效应，涂层极为致密，孔隙率低，耐蚀性极强，无氢脆，工艺无污染。

Description

一种提高钕铁硼磁体耐蚀性能的锌基复合涂层

技术领域：

本发明涉及钕铁硼磁体的表面防腐蚀领域，特别是一种提高钕铁硼磁体耐蚀性能的锌基复合涂层，其作用是提高钕铁硼磁体表面耐腐蚀性能。

技术背景：

钕铁硼磁体是已经产业化生产的磁性能最高、应用最广、发展最快的新一代永磁材料，是计算机、信息通讯、航天航空、交通运输(汽车)、办公自动化、家电等现代科学技术领域最为重要的一种功能材料。目前我国已发展成为世界上最大的钕铁硼磁体生产国。2008年我国烧结钕铁硼磁体产量已占世界烧结钕铁硼磁体总产量的80％左右，总产值达140～200亿元，带动相关应用产值1000亿元以上。

钕铁硼磁体一般都是处于一定的温度环境及介质(气氛)下工作，很少在真空和室温条件下使用，因此如何保证钕铁硼磁体在长期使用过程中保持其磁性能的稳定及外形尺寸的完整，提高其耐腐蚀性、做好其表面的防腐蚀工作一直是钕铁硼磁体生产及使用的重要问题。在烧结钕铁硼磁体的表面防腐蚀方面，国内外基本一直采用电镀工艺对磁体表面进行防护，如表面钝化、电镀Zn、Ni、Ni-Cu-Ni、Ni-P等，镀层质量一直不理想，存在诸多问题，如镀层太厚影响磁体性能，边角效应明显(特别是对大尺寸磁体)，镀层结合力不够，镀层中性盐雾一般难于达到1000小时。同时电镀废液对环境的污染也比较严重。

发明内容：

本发明的目的是为了提高钕铁硼磁体表面耐蚀性，解决钕铁硼磁体电镀Zn、Ni、Ni-Cu-Ni、Ni-P及环氧镀中存在的镀层太厚影响磁体性能，边角效应明显(特别是对大尺寸磁体)，镀层结合力不够，耐蚀性不理想，同时电镀废液对环境的污染较严重等问题，提供一种用于钕铁硼磁体的锌基复合涂层及其制备方法，锌基复合涂层不仅可以使钕铁硼磁体的表面耐蚀性大幅提高，同时能够杜绝电镀废液对环境的污染。

本发明的技术方案如下：

本发明的锌基复合涂层包括锌基涂层和增强保护涂层，锌基涂层由片状锌粉、片状铝粉和无定型复合铬盐化合物构成，无定型复合铬盐化合物的分子式为：nCrO₃·mCr₂O₃，n、m为自然数，其中：锌粉的含量占涂层质量分数的65％～95％之间，铝粉的含量占涂层质量分数的1％～30％之间，无定型复合铬盐化合物的含量占涂层质量分数的0％～5％之间；增强保护涂层为耐磨有机硅树脂涂层、聚四氟乙烯涂层、环氧树脂涂层中的一种。

所述锌基涂层中的锌、铝粉均呈鳞片状，以平铺方式层层交错贴附于被涂基底金属表面；

所述增强保护涂层覆盖于锌基涂层之外，作为外表面层；

所述增强保护涂层的厚度为1～10μm；

所述锌基复合涂层的总厚度为5～30μm。

本发明所述锌基复合涂层的制备方法为：

1)锌基涂液的配制：其成分按质量百分比为：锌粉20～30％，铝粉1～10％，CrO₃ 0％～10％；聚丙醇1％～2％，聚乙二醇2％～4％，丙烯酸0.1％～1％，羟乙基纤维素0.1％～1％，异辛醇0.1％～0.5％，余量为去离子水；

2)涂覆前钕铁硼磁体预处理：包括磁体倒角、脱脂、除锈、清洗；

3)在钕铁硼磁体表面施覆锌基涂液：可采用浸渍、刷涂或喷涂等方法，并去除多余的涂液；

4)施覆后烘烤干燥：先在50～100℃烘干10～30分钟，然后在200～350℃烘烤20～60分钟，即得到良好的锌基涂层；

5)视对涂层厚度及耐蚀性要求，可重复2)、3)步骤；

6)锌基涂层外表面覆以耐磨增强保护层。

本发明的优点在于：

1.涂层结构均匀致密，与基体结合性好，不易起皮脱落；

2.以电镀层相比，本发明所述涂层较薄，对磁性能影响小。同时厚度均匀，不存在边角效应，尤其适用于较大尺寸磁体；

3.耐蚀性得到极大提高，盐雾试验最高达1500小时；具有优异的耐候性与化学稳定性，经锌基复合涂层处理后的磁体可长期在海洋气候、或大气污染较严重的地区使用而不易腐蚀；

4.无氢脆，锌基复合涂层在除油和除锈过程中不需要用酸处理，而且不存在电镀过程，避免了渗氢对钕铁硼磁体基体的危害，同时涂层无氢脆问题；

5.锌基涂层是经200～350℃高温烧结形成的，因此在较高温度下长期使用，外观可基本保持不变，并能保持良好的抗蚀性能；

6.锌基复合涂层工艺无污染，不存在污水、有害废气的排放，属于环保技术：

具体实施方式：

实施例1：

本实施例为一电机用烧结钕铁硼磁体，尺寸为56*25*4mm。具体涂覆步骤如下：

1)涂覆前处理倒角：手工倒角至R＝0.3mm；在40～50℃下浸泡于专用碱性脱脂剂中脱脂10分钟左右，干燥；在抛丸机中进行抛丸除锈，超声波清洗。

2)将锌基复合母液(主要由CrO₃、聚丙醇、聚乙二醇、丙烯酸组成)和基料(主要由片状铝粉和锌粉组成)在20℃充分混合，连续搅拌，防止基料沉降；用喷枪对处理过的磁体进行喷涂，喷枪压力为0.4MPa、角度为60°；开动喷雾过滤系统，确保溶液捕集于旋转室的水池中，控制流平时间约1小时。

3)经流平后将磁体放入固化炉烘烤固化，随炉升温，在80℃保温20分钟左右。之后继续随炉升温至320℃保温40分钟，停电后继续保温10分钟后，打开炉门，冷却后出炉。

4)重复2)、3)的喷涂和烘烤工序之涂层厚度达到13～15μm。

5)在经过锌基复合涂覆处理过的磁体表面喷涂喷涂耐磨有机硅树脂，厚度为0.2-0.5μm，100℃固化10小时。

6)用拉剥法测定涂覆后磁体与涂层间的结合力，胶带上未发现有锌铝颗粒。用方格法测定涂覆后磁体与涂层间的结合力，未发现有涂层脱落。

7)将上述涂覆后磁体在放入盐雾试验箱，中性盐雾试验1500小时，涂层无脱落、无锈斑。

实施例2：

本实施烧结钕铁硼磁体尺寸为4*4*2mm。具体涂覆步骤如下：

1)将磁体在装有磨料的倒角机中滚光并倒角至R＝0.1mm；在40～50℃下浸泡于碱性脱脂液中脱脂15分钟左右，干燥；在抛丸机中进行抛丸除锈，超声波清洗。

2)将无铬锌基复合涂液在20℃充分混合，连续搅拌，防止基料沉降；将处理过的磁体放入锌铝复合槽液中浸涂三分钟，然后进行离心甩干，一般为200转/分钟，去处多余的液滴。

3)将磁体放入固化炉烘烤固化，随炉升温，在约60℃保温10分钟左右。之后继续随炉升温至300℃保温40分钟，停电后继续保温10分钟后，打开炉门，冷却后出炉。

4)重复2)、3)的喷涂和烘烤工序一次，至涂层厚度达到8～10μm。

5)将经过锌铝复合涂覆处理过的磁体涂覆聚四氟乙烯涂层，涂层厚度为0.1～0.3μm，280℃固化3小时。

7)将上述涂覆后磁体在放入盐雾试验箱，中性盐雾试验720小时，涂层无锈斑，无脱落。

实施例3：

本实施烧结钕铁硼磁体尺寸为60*50*26mm。具体涂覆步骤如下：

1)将磁体在装有磨料的倒角机中滚光并倒角至R＝0.5mm；在40～50℃下浸泡于碱性脱脂液中脱脂20分钟左右，干燥；在抛丸机中进行抛丸除锈，冷却后超声波清洗。

3)经流平后将磁体放入固化炉烘烤固化，随炉升温，在80℃保温20分钟左右。之后继续随炉升温至320℃保温120分钟，停电后继续保温30分钟后，打开炉门，冷却后出炉。

4)重复2)、3)的喷涂和烘烤工序使涂层厚度达到15～18μm。

5)在经过锌基复合涂覆处理过的磁体表面喷涂环氧树脂，厚度为0.3～0.8μm，180℃固化2小时。

7)将上述涂覆后磁体放入盐雾试验箱，中性盐雾试验1000小时，涂层无脱落、无锈斑。

实施例结果表明：

与通常钕铁硼磁体表面防腐采用的电镀锌、镍-镍、镍-铜-镍相比，本发明涂层结构均匀致密，与基体结合性好；耐蚀性得到极大提高，盐雾试验最高达1500小时，可长期在海洋气候、或大气污染较严重的地区使用而不易腐蚀；同时涂层较薄，对磁性能影响小，厚度均匀不存在边角效应，尤其适用于较大尺寸磁体；锌基复合涂层工艺不存在废水排放，属于环保技术。

Claims

1.一种提高钕铁硼磁体耐蚀性能的锌基复合涂层，其特征是：所述锌基复合涂层包括锌基涂层和增强保护涂层，锌基涂层由片状锌粉、片状铝粉和无定型复合铬盐化合物构成，无定型复合铬盐化合物的分子式为：nCrO₃·mCr₂O₃，n、m为自然数，其中：锌粉的含量占涂层质量分数的65％～95％之间，铝粉的含量占涂层质量分数的1％～30％之间，无定型复合铬盐化合物的含量占涂层质量分数的0％～5％之间；增强保护涂层为耐磨有机硅树脂涂层、聚四氟乙烯涂层、环氧树脂涂层中的一种。

2.根据权利要求1所述的提高钕铁硼磁体耐蚀性能的锌基复合涂层，其特征是：所述锌基涂层中的锌、铝粉均呈鳞片状，以平铺方式层层交错贴附于被涂基底金属表面。

3.根据权利要求1所述的提高钕铁硼磁体耐蚀性能的锌基复合涂层，其特征是：所述增强保护涂层覆盖于锌基涂层之外，作为外表面层。

4.根据权利要求1所述的提高钕铁硼磁体耐蚀性能的锌基复合涂层，其特征是：所述增强保护涂层的厚度为1～10μm。

5.根据权利要求1所述的提高钕铁硼磁体耐蚀性能的锌基复合涂层，其特征是：所述锌基复合涂层的总厚度为5～30μm。