CN104008874A - 钕铁硼永磁材料表面防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钕铁硼永磁材料的表面防护方法，其包括如下工艺步骤：将钕铁硼永磁材料进行涂液涂装，将涂装后的材料烧结处理。该工艺不仅可以提高永磁材料涂层的结合力，抗腐蚀性能以及耐化学、耐酸碱性等性能，而且具有很好的环境友好性，成本也得到控制。

Description

钕铁硼永磁材料表面防护方法

技术领域

本发明涉及钕铁硼永磁材料的加工领域，特别涉及一种适用于钕铁硼永磁材料的新型表面防护方法。

背景技术

钕铁硼永磁材料作为一种高磁性能高性价比的磁性材料，已经广泛应用于电子、机械、医疗器械等诸多领域。但由于钕铁硼永磁材料通过粉末烧结冶金工艺制备，结构疏松多孔、耐蚀力性差，需表面进行防护处理。目前，公知的用于钕铁硼永磁材料的表面防护技术主要是电泳和电镀技术，其中广泛应用的主要有电镀锌(Zn)、镍-铜-镍(Ni-Cu-Ni)、Ni-Cu-Ni+电泳环氧等膜层。由于这些传统的电镀技术会产生大量的电镀废液和六价金属铬，对环境会造成严重的影响，并且由于需要处理电镀废液，使得生产成本也大大提高，此外，由于钕铁硼永磁材料自身的多孔结构和化学性质，采用传统防护技术处理，结合力较差，且其防护镀层在恶劣环境下的抗腐蚀性能力较差，而且由于镀层镀液的渗透影响了材料磁性能及其使用效果。

发明内容

为了克服以上所述现有技术存在的问题，本发明提供了一种新型钕铁硼永磁材料防腐涂层工艺，该工艺不仅可以提高永磁材料涂层的结合力，抗腐蚀性能以及耐化学、耐酸碱性等性能，而且具有很好的环境友好性，成本也得到控制。

本发明提供一种钕铁硼永磁材料的表面防护方法，其包括如下工艺步骤：将钕铁硼永磁材料进行涂液涂装，将涂装后的材料烧结处理。

其中所述的涂装所用涂液由以质量比计，A：B：C＝1：1～1.5：0.00025～0.0025的A料、B料、C料混合制成，其中

A料以质量百分比计包括如下组分：

锌粉：40-53％；

铝粉：8-14％；

助溶剂：40-52％；

表面活性剂：0.8-1.6％；

B料以质量百分比计包括如下组分：

铬酸：6-10％；

硼酸：1.5-3％；

氧化锌：1.4-3％；

碳酸钡：1.6-2.5％；

水：85-90％。

C料为增稠剂。

其中所述涂液的助溶剂选自：三乙二醇、二乙二醇、乙二醇、正丁醇和/或丙二醇甲醚醋酸酯，其中所述中表面活性剂选自：烷基酚聚氧乙烯醚，硬脂酸锌、十二醇聚氧乙烯醚或十二烷基磺酸钠，增稠剂选自羟乙基纤维素甲基纤维素、羟甲基纤维素和/或羟丙基甲基纤维素。

其中于烧结处理步骤前还包括预烘处理步骤，及烧结处理之后的降温冷却步骤。所述的预烘处理，其预烘温度为100-200℃，预烘时间为10～15分钟。

其中所述涂装为压送式空气喷涂或浸渍离心涂装。其中所述的烧结处理，其烧结温度为300-350℃，烧结时间为25～40分钟。其中所述涂装或烧结步骤为两次或两次以上。

其中所述压送式空气喷涂的喷枪与工件的喷涂距离为10-30cm，优选为15-20cm，喷枪与工件喷涂面的喷涂角度为20-50°，优选为20-40°，运行速度为30-60cm/s，喷涂雾化图样搭接程度为有效喷雾的1/5-1/2，优选为1/4-1/3。其中，所述浸渍离心涂装法包括将工件浸渍涂液后滤干，再离心将去除余液。

具体实施方式

本发明的方法和内容可通过下述非限制性实施例进行详细阐述。

使用传统镀锌方法和使用本发明的喷涂方法得到的钕铁硼磁体，进行各种参数检测对比，其中，取50片电机磁钢样品的平均值，中性盐雾试验，是按照中华人民共和国稀土行业标准XB/T903-2002进行的；结合力，是按照中华人民共和国第四机械部部标准SJ1282-77进行的；磁通检测是按照《永磁(硬磁)材料磁性试验方法》GB/T3217-1995标准执行；老化试验是按照GB/T10592-1989标准执行。

本发明工艺实施方法如下：

(1)涂装工艺：

①压送式空气喷涂方法：将喷涂使用的涂液配置后装入涂液罐，利用压缩空气带动隔膜泵产生压力将罐内的涂液同时向两支喷枪供给涂液，进行喷涂。该工艺适合大工业化生产。该工艺使用的涂液在封闭的管道中循环使用，不会产生涂液浪费，更不会造成环境污染。

②浸渍离心涂装工艺：该工艺可以保证涂液在涂液槽内循环使用，将需要涂装的工件装入篮筐内，浸渍涂液，滤干10秒后装入自动旋转离心机内，左右旋转借助离心力将工件表面的余液除去，使涂层均匀地附着于工件表面。其中优选使用压送式空气喷涂方法。

(2)高温烧结固化工艺：该工艺可以使喷涂后的涂层进行固化成膜。

该工艺使用的固化炉可以设计成网带式或箱式的，热源可以使用电加热、燃气加热、燃油加热。该工艺中使用的烧结固化炉可以分为三个区：预烘区、烧结固化区、冷却区。

该工艺的控制点主要有预烘区、烧结固化区的温度和时间。

该工艺的实施步骤主要有：

a)喷涂后的工件随着网带的运行经过炉门进入炉体的预烘区；

b)预烘的目的是使涂层中的水分挥发掉，防止在高温固化阶段水分挥发过快，以致涂层出现较多孔隙，影响涂层外观，降低涂层的结合力以及抗腐蚀性能。预烘区的温度应该控制在100-200℃，预烘时间为10～15分钟。如果预烘温度过低，涂层中的水分挥发不彻底，涂层抗腐蚀性能不合格；而预烘温度过高涂层中水分挥发过快会造成涂层出现微小裂纹，涂层外观与抗腐蚀性能不合格。

取相同实验组1，2，3，4，5按本发明工艺步骤，分别在75℃，100℃，150℃，200℃，300℃温度下进行预烘，并设对照组6为按照本发明工艺步骤但不经过预烘的对照组，将以上实验组1-5和对照组6按本发明工艺步骤进行，并通过中性盐雾实验，以检测其抗腐蚀性能。

实验结果表明，在温度为75℃时(实验组1)，抗腐蚀性能不合格，良品率仅为53％；在温度为300℃时(实验组5)，裂纹较多良品率明显较低，良品率为78％，抗腐蚀性能不合格；在100-200℃温度范围内(实验组2-4)，材料结合力、抗腐蚀性能均合格，良品率高达98％以上；而不经过预烘处理的对照组6加工的材料各种性能均不合格(见表1)。预烘时间低于10分钟工件表面喷涂的涂液去湿气不充分，进入高温固化区后会产生爆皮的现象，而高于15分钟后会造成产能过低并且耗电量巨大。

袁1不同温度进行预烘处理后抗腐蚀性和良品率测试

c)预烘阶段结束后喷涂过的工件随着网带的运行进入高温固化烧结区，该区的炉温应控制在300-350℃，固化温度过低涂层的硬度不够，造成涂层结合力和抗腐蚀性能不合格；固化温度过高一方面会造成资源浪费，另一方面高温会使钕铁硼永磁材料的磁性能受到不利影响。固化时间要保证25-40分钟。固化时间低于25分钟和高于40分钟分别会造成镀层烧结不足和烧结过度，这对镀层的结合力和耐盐雾性能都具有很大的影响。

取相同实验组1，2，3，4，5按本发明工艺步骤，分别在280℃、300℃、320℃、350℃、380℃下进行高温固化烧结，并设对照组6为按照本发明工艺步骤但不经过高温固化的对照组，将以上实验组1-5和对照组6按本发明工艺步骤进行，并测其结合力、抗腐蚀性能以及磁性能。

实验结果表明，在温度低于280℃时(实验组1)结合力和抗腐蚀性能不合格；在高于380℃时(实验组5)，不仅使得镀层的结合力与抗腐蚀性能都明显降低，而且基体的磁性能有较多的损失；在温度范围300-350℃范围内(实验组2-4)，涂层的结合力、抗腐蚀性能和材料磁性能合格；而不经过高温固化烧结的对照组6加工的材料各种性能均不合格(见表2)。

表2不同温度高温固化烧结处理后结合力、抗腐蚀性能和磁性能测试

d)高温固化结束后工件随着网带运行至炉体的炉门出口，随网带运行进入冷却区，冷却区依靠风机在网带下方高速运转对工件进行降温冷却。

(3)使用镀锌方法和使用本发明的喷涂方法得到的钕铁硼磁体，进行各种参数检测对比，检测结果对比如下(见表3)：

表3本发明表面防护工艺和传统镀锌法表面防护工艺各参数检测对比

发明人还发现，在采用压送式空气喷涂工艺时，特定的喷涂距离、喷涂夹角、喷枪速度、搭接程度，会带来意想不到的有益技术效果，详见下述实验数据表格4-7。

表4不同喷涂距离喷涂后结合力、抗腐蚀性能测试

表5不同喷涂面角喷涂后结合力、抗腐蚀性能测试

表6不同喷枪速度喷涂后结合力、抗腐蚀性能测试

表7不同搭接程度喷涂后结合力、抗腐蚀性能测试

由检测结果和对比结果可见：利用该发明喷涂过的钕铁硼磁体，不但具有较强的结合力，较高的抗腐蚀性能和耐蚀性，满足使用要求，而且按照本发明方法，可以进一步控制成本，并且具有优异的环境友好性。

Claims (9)

1.一种钕铁硼永磁材料的表面防护方法，其特征在于包括如下工艺步骤：将钕铁硼永磁材料进行涂液涂装，将涂装后的材料烧结处理。

2.根据权利要求1所述的表面防护方法，其特征在于烧结处理步骤前还包括预烘处理步骤，及烧结处理之后的降温冷却步骤。

3.根据权利要求2所述的表面防护方法，其特征在于所述的预烘处理，其预烘温度为100-200℃，预烘时间为10～15分钟。

4.根据权利要求1所述的表面防护方法，其特征在于所述涂装为压送式空气喷涂或浸渍离心涂装。

5.据权利要求1-4中任一所述的表面防护方法，其特征在于所述的烧结处理，其烧结温度为300-350℃，烧结时间为25～40分钟。

6.根据权利要求1-4中任一所述的表面防护方法，其特征在于所述涂装或烧结步骤为两次或两次以上。

7.根据权利要求4所述的表面防护方法，其特征在于所述压送式空气喷涂的喷枪与工件的喷涂距离为10-30cm，喷枪与工件喷涂面的喷涂角度为20-50°，运行速度为30-60cm/s，喷涂雾化图样搭接程度为有效喷雾的1/5-1/2。

8.根据权利要求7所述的表面防护方法，其特征在于所述喷涂距离为15-20cm，喷涂角度为20-40°，喷涂雾化图样搭接程度为有效喷雾的1/4-1/3。

9.根据权利要求1-4中任一所述的表面防护方法，其特征在于所述的涂装所用涂液由以质量比计，A：B：C＝1：1～1.5：0.00025～0.0025的A料、B料、C料混合制成，其中

A料以质量百分比计包括如下组分：

锌粉：40-53％；

铝粉：8-14％；

助溶剂：40-52％；

表面活性剂：0.8-1.6％；

B料以质量百分比计包括如下组分：

铬酸：6-10％；

硼酸：1.5-3％；

氧化锌：1.4-3％；

碳酸钡：1.6-2.5％；

水：85-90％。

C料为增稠剂。