CN102732871A

CN102732871A - 钕铁硼磁体材料磷化处理与有机涂层双层防护方法

Info

Publication number: CN102732871A
Application number: CN2011100958892A
Authority: CN
Inventors: 李庆鹏; 刘建国; 严川伟
Original assignee: Institute of Metal Research of CAS
Current assignee: Institute of Metal Research of CAS
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2012-10-17

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磷化处理与有机涂层双层防护的方法。首先对钕铁硼除油、除锈；然后将钕铁硼浸于磷化液中5～15min，生成一层磷化膜，水洗干燥后，再涂覆一层有机涂料，形成有机涂层。本发明针对目前电镀、化学镀等一些表面防护方法前处理复杂、苛刻，且防腐性能又一般等问题。采用磷化处理与有机涂层双层防护的表面处理技术，工艺简单，且不需经过复杂的前处理，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

钕铁硼磁体材料磷化处理与有机涂层双层防护方法

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磷化处理与有机涂层双层防护方法。

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2005100488456.6，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，这两种方法都有比较严格和复杂的前处理过程，如果前处理的不好，会直接影响到涂层的性能。

目前，一种要求工艺简单，且不需经过复杂前处理过程，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、化学镀等一些表面防护方法前处理复杂、苛刻，且防腐性能又一般等问题，提供了一种钕铁硼磁体材料表面磷化处理与有机涂层双层防护的方法，采用磷化处理与有机涂层双层防护的表面处理技术，解决了较为复杂的前处理，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磷化处理与有机涂层双层防护的方法，首先对钕铁硼除油、除锈；然后将钕铁硼浸于磷化液中5～15min，生成一层磷化膜，磷化膜的厚度为1～10μm(优选为3～5μm)；大量水洗干燥后，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7～15μm)。

本发明中，有机涂料固化温度为室温至300℃，时间为30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40～60g/L；碳酸钠20～30g/L；磷酸三钠50～70g/L；硅酸钠5～15g/L；OP-10乳化剂2～5g/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10～20g/L；其余为水。

本发明所选用的有机涂料为环氧富锌、环氧富铝、环氧铁红、氟碳漆、环氧清漆、环氧锌铝、丙烯酸漆、聚氨酯漆中的一种。

本发明中，磷化液由磷酸二氢钠、磷酸、硝酸钠、酒石酸、氟化钠、硝酸铜、钼酸铵、间硝基苯磺酸钠混合而成，pH＝2.0-3.5。各组分的含量如下：

磷酸二氢钠15～20g/L；磷酸30～35g/L；硝酸钠5～15g/L；酒石酸3～10g/L；氟化钠0.5～5g/L；硝酸铜0.08～3g/L；钼酸铵0.01～1g/L；间硝基苯磺酸钠1～5g/L；其余为水。

本发明磷化处理和有机涂层形成对钕铁硼磁体材料表面的双层防护，其中：磷化处理所起的作用是提高基体与涂层之间的结合力，且致密的转化膜有较好防腐能力；有机涂层所起的作用是对底层封闭，改变基体电位。二者协同作用下达到结合力好，涂层致密，耐中性盐雾不锈蚀的效果。

本发明的优点：

1、本发明不需复杂的前处理过程，只需经过简单的除油、除锈、之后将磷化液应用于钕铁硼磁体材料的表面处理，将钕铁硼磁体材料浸于磷化液中，就可以在钕铁硼表面生成磷化膜。

2、本发明在涂层总厚度在7～20μm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600h不发生锈蚀，具有较好耐腐蚀性能。

3、本发明没有电镀、化学镀所产生的工业污染，较为环保。

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45g/L；碳酸钠25g/L；磷酸三钠60g/L；硅酸钠10g/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12g/L；硝酸15g/L；其余为水。

然后，取磷酸二氢钠15g；磷酸35g；硝酸钠5g；酒石酸3g；氟化钠0.5g；硝酸铜0.08g；钼酸铵0.04g；间硝基苯磺酸钠1g；去离子水剩余，总重量1000g，配置磷化液，pH＝2.5。

之后将处理好的钕铁硼放入溶液中浸5min，在钕铁硼表面形成磷化膜，之后取出，大量水冲洗、干燥后，磷化膜的厚度为1～3μm。

将表面有磷化膜的钕铁硼样品涂覆一层环氧富铝漆，然后240℃下固化30-60min，取出，涂层制备完毕，环氧富铝涂层的厚度为7～12μm，涂层总厚度在8～15μm。

用此方法制备的双层涂层结合力好，涂层致密，耐中性盐雾600h不锈蚀。

实施例2：

氢氧化钠60g/L；碳酸钠20g/L；磷酸三钠70g/L；硅酸钠5g/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8g/L；硝酸17g/L；其余为水。

然后，取磷酸二氢钠18g；磷酸30g；硝酸钠7g；酒石酸5g；氟化钠1g；硝酸铜1g；钼酸铵0.2g；间硝基苯磺酸钠2g；去离子水剩余，总重量1000g，配置磷化液，pH＝3.5。

之后将处理好的钕铁硼放入溶液中浸8min，在钕铁硼表面形成磷化膜，之后取出，大量水冲洗、干燥后，磷化膜的厚度为3～5μm。

将表面有磷化膜的钕铁硼样品涂覆一层环氧富锌漆，然后120℃下固化30-50min，取出，涂层制备完毕，环氧富锌涂层的厚度为10～15μm，涂层总厚度在13～20μm。

用此方法制备的双层涂层结合力好，涂层致密，耐中性盐雾450h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，之后用酒精把钕铁硼表面擦拭干净。

氢氧化钠50g/L；碳酸钠25g/L；磷酸三钠55g/L；硅酸钠10g/L；OP-10乳化剂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10g/L；硝酸15g/L；其余为水。

然后，取磷酸二氢钠20g；磷酸35g；硝酸钠10g；酒石酸4g；氟化钠2g；硝酸铜1g；钼酸铵0.3g；间硝基苯磺酸钠3g；去离子水剩余，总重量1000g，配置磷化液，pH＝3.0。

之后将处理好的钕铁硼放入溶液中浸10min，在钕铁硼表面形成磷化膜，之后取出，大量水冲洗、干燥后，磷化膜的厚度为5～8μm。

将表面有磷化膜的钕铁硼样品涂覆一层氟碳漆，然后室温下固化24h，涂层制备完毕，氟碳涂层的厚度为8～13μm，涂层总厚度在13～21μm。

用此方法制备的双层涂层结合力好，涂层致密，耐中性盐雾400h不锈蚀。

实施例4：

氢氧化钠55g/L；碳酸钠20g/L；磷酸三钠65g/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5g/L；硝酸20g/L；其余为水。

然后，取磷酸二氢钠19g；磷酸33g；硝酸钠11g；酒石酸7g；氟化钠2g；硝酸铜0.9g；钼酸铵0.2g；间硝基苯磺酸钠4g；去离子水剩余，总重量1000g，配置磷化液，pH＝2.0。

之后将处理好的钕铁硼放入溶液中浸15min，在钕铁硼表面形成磷化膜，之后取出，大量水冲洗、干燥后，磷化膜的厚度为6～9μm。

将表面有磷化膜的钕铁硼样品涂覆一层环氧富铝漆，然后240℃下固化30-60min，取出，涂层制备完毕，环氧富铝涂层的厚度为7～11μm，涂层总厚度在13～20μm。

用此方法制备的双层涂层结合力好，涂层致密，耐中性盐雾500h不锈蚀。

实施例5：

氢氧化钠47g/L；碳酸钠26g/L；磷酸三钠60g/L；硅酸钠12g/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6g/L；硝酸19g/L；其余为水。

然后，取磷酸二氢钠20g；磷酸30g；硝酸钠6g；酒石酸10g；氟化钠2g；硝酸铜0.1g；钼酸铵1g；间硝基苯磺酸钠2g；去离子水剩余，总重量1000g，配置磷化液，pH＝3.0。

将表面有磷化膜的钕铁硼样品涂覆一层聚氨酯漆，然后室温下固化24h，取出，涂层制备完毕，聚氨酯涂层的厚度为10～15μm，涂层总厚度在11～18μm。

用此方法制备的双层涂层结合力好，涂层致密，耐中性盐雾550h不锈蚀。

实施例6：

氢氧化钠54g/L；碳酸钠28g/L；磷酸三钠65g/L；硅酸钠14g/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9g/L；硝酸16g/L；其余为水。

然后，取磷酸二氢钠15g；磷酸30g；硝酸钠15g；酒石酸3g；氟化钠1g；硝酸铜1g；钼酸铵0.5g；间硝基苯磺酸钠1g；去离子水剩余，总重量1000g，配置磷化液，pH＝2.5。

将表面有磷化膜的钕铁硼样品涂覆一层丙烯酸漆，然后室温下固化48h，取出，涂层制备完毕，环氧富锌涂层的厚度为10～15μm，涂层总厚度在13～20μm。

用此方法制备的双层涂层结合力好，涂层致密，耐中性盐雾540h不锈蚀。

实施例7：

氢氧化钠60g/L；碳酸钠25g/L；磷酸三钠55g/L；硅酸钠13g/L；OP-10乳化剂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20g/L；其余为水。

然后，取磷酸二氢钠17g；磷酸32g；硝酸钠8g；酒石酸5g；氟化钠3g；硝酸铜0.1g；钼酸铵0.08g；间硝基苯磺酸钠4g；去离子水剩余，总重量1000g，配置磷化液，pH＝3.5。

之后将处理好的钕铁硼放入溶液中浸7min，在钕铁硼表面形成磷化膜，之后取出，大量水冲洗、干燥后，磷化膜的厚度为2～4μm。

将表面有磷化膜的钕铁硼样品涂覆一层环氧铁红漆，然后室温下固化24h，取出，涂层制备完毕，环氧铁红涂层的厚度为10～15μm，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440h不锈蚀。

Claims

1.一种钕铁硼磁体材料磷化处理与有机涂层双层防护方法，其特征是，首先对钕铁硼除油、除锈；然后将钕铁硼浸于磷化液中5～15min，生成一层磷化膜；水洗干燥后，再涂覆一层有机涂料，固化形成有机涂层。

2.按照权利要求1所述的钕铁硼磁体材料磷化处理与有机涂层双层防护方法，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：

3.按照权利要求1所述的钕铁硼磁体材料磷化处理与有机涂层双层防护方法，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10～20g/L；其余为水。

4.按照权利要求1所述的钕铁硼磁体材料磷化处理与有机涂层双层防护方法，其特征是，磷化液由磷酸二氢钠、磷酸、硝酸钠、酒石酸、氟化钠、硝酸铜、钼酸铵、间硝基苯磺酸钠混合而成，pH＝2.0-3.5；各组分的含量如下：

5.按照权利要求1所述的钕铁硼磁体材料磷化处理与有机涂层双层防护方法，其特征是，有机涂料为环氧富锌、环氧富铝、环氧铁红、氟碳漆、环氧清漆、环氧锌铝、丙烯酸漆、聚氨酯漆中的一种。

6.按照权利要求1所述的钕铁硼磁体材料磷化处理与有机涂层双层防护方法，其特征是，磷化膜的厚度为1～10μm，有机涂层的厚度为3～15μm。