CN104674169A - 一种永磁钕铁硼磁钢表面电镀复合镀层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种永磁钕铁硼磁钢表面电镀复合镀层的方法；其特点是，先采用多弧离子镀设备在永磁钕铁硼磁钢表面镀铝，铝的纯度为99%以上，采用0℃~5℃的水进行设备水冷，降低弧源处离子团簇，减少大液体、大颗粒的产生；多弧离子镀膜机弧源头内控制电弧旋转磁钢采用N50牌号，将该磁钢和铝靶的距离调整在2~10cm，加速电弧的运动速度；将电流控制在50~70A；电镀完成后降温20℃~100℃打开炉门，得到厚度为0.5μm~15μm的铝镀层；然后再将镀铝后的进行喷涂处理，喷涂一层树脂类防腐涂层，厚度在5~40μm，放入烘箱固化，从而得到永磁钕铁硼磁钢的复合镀层；可满足特殊要求的防腐。

Description

一种永磁钕铁硼磁钢表面电镀复合镀层的方法
技术领域：
本发明涉及永磁钕铁硼磁钢表面防腐技术领域，具体地讲是一种永磁钕铁硼磁钢表面电镀复合镀层的方法。
背景技术：
永磁钕铁硼磁钢因为含有大量的稀土，在空气中或者潮湿环境中很容易产生氧化，从而导致性能降低，不能正常使用；为了防止氧化，通常在钕铁硼磁钢表面电镀一层防腐涂层。
随着应用的范围越来越广，常规的防腐涂层已经不能满足要求，如海上风电等有的要求防腐达到1000小时以上，在50μm以下常规铝镀层和环氧镀层无法达到这种要求。
发明内容：
本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种永磁钕铁硼磁钢表面电镀复合镀层的方法；主要解决现有的钕铁硼磁钢防腐特性不好的问题。
本发明的技术方案：一种永磁钕铁硼磁钢表面电镀复合镀层的方法，其特殊之处在于，包括以下的工艺步骤：
a永磁钕铁硼磁钢进行表面脱脂，先采用纯水清洗，然后用质量分数为3%~5%的硝酸清洗，再使用纯水清洗，超声波去灰，然后放入质量分数99%以上的酒精脱水，并吹干；
b将清洗后的永磁钕铁硼磁钢放入烘箱进行烘干，将永磁钕铁硼磁钢挂在夹具上面，放入多弧离子镀膜机，开启多弧离子镀膜机，通入0℃~5℃的冷水，将永磁钕铁硼磁钢在多弧离子镀膜机里面进行公转和自转；
c将多弧离子镀膜机抽真空至1×10-2pa~3×10-2pa，然后通入氩气，关闭光栅阀，控制氩气流量，将炉内真空调节在1×10-1pa~5×10-1pa，使用800V~1000V偏压电源清洗1~10min；
d开启光栅阀，关闭偏压电源和氩气，重新将真空抽至1×10-3pa~8×10-3pa，再次通入氩气，关闭光栅阀，将多弧离子镀膜机内真空维持在3×10-1pa~5×10-1pa，开启弧源头电源，并且将电流维持在50A~70A，偏压电源电压维持在100V~200V，电镀0.1-2小时；
e电镀完成，多弧离子镀膜机的镀炉腔内的温度降至20℃~100℃打开炉门，取出永磁钕铁硼磁钢；
f 将永磁钕铁硼磁钢等距水平放置，采用喷涂的方式，喷涂树脂类防腐涂层在磁钢表面；
g 将喷涂完成的永磁钕铁硼磁钢放入烘箱，进行固化，温度100℃~
220℃，固化时间10min~120min，固化完成降温至室温；
h 将永磁钕铁硼磁钢翻过来，喷涂另外一面，再次放入烘箱进行固化，温度100℃~220℃，固化时间10min~120min，固化完成降温至室温；
i 测试镀层厚度，将镀层厚度控制在5~40μm，六个面镀层厚度均匀。
进一步的，a步骤所述的永磁钕铁硼磁钢为常规烧结的磁钢或经过Dy或Tb扩散处理后的磁钢。
进一步的，b步骤所述的通入0℃~5℃的冷水，冷水直接通入弧源头和整个多弧离子镀膜机炉壁，多弧离子镀膜机弧源头内控制电弧旋转磁钢采用N50牌号，将该磁钢和铝靶的距离调整在1~10cm，，加速电弧的运动速度。
进一步的，c步骤所述的氩气的纯度为质量分数99.7%以上。
进一步的，d步骤所述的电镀0.1-2小时，电镀后镀层的厚度0.5-15μm。
进一步的，f步骤所述的喷涂树脂类防腐涂层为环氧树脂或酚醛树脂。
进一步的，g、h步骤所述的固化为直接固化或分段固化。
本发明所述的一种永磁钕铁硼磁钢表面电镀复合镀层的方法与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步，1、采用复合涂层，因为铝的防腐特性在金属中非常好，所以镀铝是一直在开发的镀层，而且具有一定的延展性，永磁钕铁硼磁钢表面即使存在机加工缺陷，也可以通过铝镀层弥补；电泳镀层的夹点问题一种是比较难以解决的问题，夹点处非常容易生锈，出现腐蚀问题，但是通过喷涂的方式，可以解决，不在存在夹点，而且防腐特性比电泳的效果要好；将这两种防腐特性比较好的镀层进行复合，先通过多弧离子镀电镀一层铝镀层的基底，然后再进行喷涂一层树脂涂层，可以在50μm下，中性盐雾试验达到2000小时，满足了特殊要求的防腐；2、采用0℃~5℃的水进行多弧离子镀膜机水冷，降低弧源处离子团簇，减少大液体、大颗粒的产生；3、多弧离子镀膜机弧源头内控制电弧旋转磁钢采用N50牌号，将该磁钢和铝靶的距离调整在1~10cm，加速电弧的运动速度，电镀效率提高；4、将电流控制在50~70A，电镀完成后降温20℃~100℃打开炉门，从而在不降低电镀效率的情况下，得到结合力良好并且表面细致的电镀铝镀层；5、电镀后喷涂树脂类防腐涂层，防止了电泳的夹点的产生，可以达到更好的防腐特性。
具体实施方式：
为了更好地理解与实施，下面结合实施例对本发明进行详细说明；所举实施例只用于解释本发明，并非用于限制本发明的范围。
实施例1，采用常规烧结的磁钢，表面镀铝方法如下：
a将永磁钕铁硼磁钢进行表面脱脂，先使用纯水清洗，然后用质量分数4%的硝酸清洗，再使用纯水清洗，超声波去灰，再放入质量分数99.8%的酒精脱水，并使用鼓风机吹干；
b将清洗后的永磁钕铁硼磁钢放入烘箱进行烘干，温度55℃，时间30分钟；将永磁钕铁硼磁钢挂在夹具上面，放入多弧离子镀膜机，开启多弧离子镀膜机，通入3℃的冷水，冷水直接通入弧源头和整个多弧离子镀膜机炉壁，将永磁钕铁硼磁钢在多弧离子镀膜机里面进行公转和自转，多弧离子镀膜机弧源头内控制电弧旋转磁钢采用N50牌号，将该磁钢和铝靶的距离调整在5cm，加速电弧的运动速度；
c将多弧离子镀膜机抽真空至2×10-2pa，然后通入质量分数99.8%氩气，关闭光栅阀，控制氩气流量，将炉内真空调节在2×10-1pa，使用900V偏压电源清洗5min；
d开启光栅阀，关闭偏压电源和氩气，重新将真空抽至6×10-3pa，再次通入氩气，关闭光栅阀，将多弧离子镀膜机内真空维持在4×10-1pa，开启弧源头电源，并且将电流维持在60A，偏压电源电压维持在150V，电镀1.5h，电镀后镀层的厚度10μm；
e电镀完成，多弧离子镀膜机的镀炉腔内的温度降至80℃打开炉门，取出永磁钕铁硼磁钢；
f 将永磁钕铁硼磁钢等距水平放置，采用喷涂的方式，在磁钢表面喷涂环氧树脂；
g 将喷涂完成的永磁钕铁硼磁钢放入烘箱，进行固化，温度220℃，固化时间10min，固化完成降温至室温；
h 将永磁钕铁硼磁钢翻过来，喷涂另外一面，再次放入烘箱进行固化，温度220℃，固化时间10min，固化完成降温至室温；
i 测试镀层厚度，将环氧树脂镀层厚度控制在30μm，六个面镀层厚度均匀。
得到黑色光亮的镀层，表面光滑，无凸起，鼓泡，空隙。
实施例2，采用经过Dy扩散处理后的磁钢，表面镀铝方法如下：
a将永磁钕铁硼磁钢进行表面脱脂，先使用纯水清洗，然后用质量分数3%的硝酸清洗，再使用纯水清洗，超声波去灰，再放入质量分数99.1%的酒精脱水，并使用鼓风机吹干；
b将清洗后的永磁钕铁硼磁钢放入烘箱进行烘干，温度50℃，时间30分钟；将永磁钕铁硼磁钢挂在夹具上面，放入多弧离子镀膜机，开启多弧离子镀膜机，通入0℃的冷水，冷水直接通入弧源头和整个多弧离子镀膜机炉壁，将永磁钕铁硼磁钢在多弧离子镀膜机里面进行公转和自转，多弧离子镀膜机弧源头内控制电弧旋转磁钢采用N50牌号，将该磁钢和铝靶的距离调整在1cm，加速电弧的运动速度；
c将多弧离子镀膜机抽真空至1×10-2pa，然后通入质量分数99.71%氩气，关闭光栅阀，控制氩气流量，将炉内真空调节在1×10-1pa，使用800V偏压电源清洗1min；
d开始光栅阀，关闭偏压电源和氩气，重新将真空抽至1×10-3pa，再次通入氩气，关闭光栅阀，将多弧离子镀膜机内真空维持在3×10-1pa，开启弧源头电源，并且将电流维持在50A，偏压电源电压维持在100V，电镀0.1小时，电镀后镀层的厚度0.5μm；
e电镀完成，等多弧离子镀膜机的镀炉腔内的温度降至20℃打开炉门，取出永磁钕铁硼磁钢；
f将永磁钕铁硼磁钢等距水平放置，采用喷涂的方式，在磁钢表面喷涂环氧树脂；
g 将喷涂完成的永磁钕铁硼磁钢放入烘箱，进行固化，温度100℃，固化时间120min，固化完成降温至室温；
h 将永磁钕铁硼磁钢翻过来，喷涂另外一面，再次放入烘箱进行固化，温度100℃，固化时间120min，固化完成降温至室温；
i 测试镀层厚度，将环氧树脂镀层厚度控制在40μm，六个面镀层厚度均匀。
得到黑色光亮的镀层，表面光滑，无凸起，鼓泡，空隙。
实施例3，采用Tb扩散处理后的磁钢，表面镀铝方法如下：
a将永磁钕铁硼磁钢进行表面脱脂，先使用纯水清洗，然后用质量分数5%的硝酸清洗，再使用纯水清洗，超声波去灰，再放入质量分数99.9%的酒精脱水，并使用鼓风机吹干；
b将清洗后的永磁钕铁硼磁钢放入烘箱进行烘干，温度60℃，时间30分钟；将永磁钕铁硼磁钢挂在夹具上面，放入多弧离子镀膜机，开启多弧离子镀膜机，通入5℃的冷水，冷水直接通入弧源头和整个多弧离子镀膜机炉壁，将永磁钕铁硼磁钢在多弧离子镀膜机里面进行公转和自转，多弧离子镀膜机弧源头内控制电弧旋转磁钢采用N50牌号，将该磁钢和铝靶的距离调整在10cm，加速电弧的运动速度；
c将多弧离子镀膜机抽真空至3×10-2pa，然后通入质量分数99.9%氩气，关闭光栅阀，控制氩气流量，将炉内真空调节在5×10-1pa，使用1000V偏压电源清洗10min；
d开启光栅阀，关闭偏压电源和氩气，重新将真空抽至8×10-3pa，再次通入氩气，关闭光栅阀，将多弧离子镀膜机内真空维持在5×10-1pa，开启弧源头电源，并且将电流维持在70A，偏压电源电压维持在200V，电镀2小时，电镀后镀层的厚度15μm；
e电镀完成，等多弧离子镀膜机的镀炉腔内的温度降至100℃打开炉门，取出永磁钕铁硼磁钢；
f 将永磁钕铁硼磁钢等距水平放置，采用喷涂的方式，在磁钢表面喷涂酚醛树脂;
g 将喷涂完成的永磁钕铁硼磁钢放入烘箱，120℃*30min+170℃*30min进行固化，固化完成降温至室温；
h 将永磁钕铁硼磁钢翻过来，喷涂另外一面，再次放入烘箱120℃*30min+170℃*30min进行固化，固化完成降温至室温；
i 测试镀层厚度，将环氧树脂镀层厚度控制在5μm，六个面镀层厚度均匀。
得到黑色光亮的镀层，表面光滑，无凸起，鼓泡，空隙。
将实施例1得到的复合镀层和对比例2、3得到的铝镀层进行中性喷雾试验和剪切力对比，结果见表1；其中，对比例2采用的多弧离子镀；对比例3喷涂方式；镀层总的厚度相同。
中性盐雾试验采用ISO 9227-2006标准，质量分数5% NaCl溶液连续喷涂，35℃。
PCT试验采用2倍大气压，100%RH，120℃的温度。
将实施例2得到的复合镀层和对比例4、5得到的铝镀层进行中性喷雾试验和剪切力对比，结果见表2；其中，对比例4采用的多弧离子镀；对比例5喷涂方式；镀层总的厚度相同。
将实施例3得到的复合镀层和对比例6、7得到的铝镀层进行中性喷雾试验和剪切力对比，结果见表3；其中，对比例6采用的多弧离子镀；对比例7喷涂方式；镀层总的厚度相同。
从表1、表2、表3来看，本发明在永磁钕铁硼磁钢上面复合镀层，无论防腐特性，还是效率来说，都很占优势，并且具有良好的应用前景。

Claims (7)

1.一种永磁钕铁硼磁钢表面电镀复合镀层的方法，其特征在于，包括以下的工艺步骤：
a永磁钕铁硼磁钢进行表面脱脂，先采用纯水清洗，然后用质量分数为3%~5%的硝酸清洗，再使用纯水清洗，超声波去灰，然后放入质量分数99%以上的酒精脱水，并吹干；
b将清洗后的永磁钕铁硼磁钢放入烘箱进行烘干，将永磁钕铁硼磁钢挂在夹具上面，放入多弧离子镀膜机，开启多弧离子镀膜机，通入0℃~5℃的冷水，将永磁钕铁硼磁钢在多弧离子镀膜机里面进行公转和自转；
c将多弧离子镀膜机抽真空至1×10-2pa~3×10-2pa，然后通入氩气，关闭光栅阀，控制氩气流量，将炉内真空调节在1×10-1pa~5×10-1pa，使用800V~1000V偏压电源清洗1~10min；
d开启光栅阀，关闭偏压电源和氩气，重新将真空抽至1×10-3pa~8×10-3pa，再次通入氩气，关闭光栅阀，将多弧离子镀膜机内真空维持在3×10-1pa~5×10-1pa，开启弧源头电源，并且将电流维持在50A~70A，偏压电源电压维持在100V~200V，电镀0.1-2小时；
e电镀完成，多弧离子镀膜机的镀炉腔内的温度降至20℃~100℃打开炉门，取出永磁钕铁硼磁钢；
f 将永磁钕铁硼磁钢等距水平放置，采用喷涂的方式，喷涂树脂类防腐涂层在磁钢表面；
g 将喷涂完成的永磁钕铁硼磁钢放入烘箱，进行固化，温度100℃~
220℃，固化时间10min~120min，固化完成降温至室温；
h 将永磁钕铁硼磁钢翻过来，喷涂另外一面，再次放入烘箱进行固化，温度100℃~220℃，固化时间10min~120min，固化完成降温至室温；
i 测试镀层厚度，将镀层厚度控制在5~40μm，六个面镀层厚度均匀。
2.根据权利要求1所述的一种永磁钕铁硼磁钢表面电镀复合镀层的方法，其特征在于，a步骤所述的永磁钕铁硼磁钢为常规烧结的磁钢或经过Dy或Tb扩散处理后的磁钢。
3.根据权利要求1所述的一种永磁钕铁硼磁钢表面电镀复合镀层的方法，其特征在于，b步骤所述的通入0℃~5℃的冷水，冷水直接通入弧源头和整个多弧离子镀膜机炉壁，多弧离子镀膜机弧源头内控制电弧旋转磁钢采用N50牌号，将该磁钢和铝靶的距离调整在1~10cm，，加速电弧的运动速度。
4.根据权利要求1所述的一种永磁钕铁硼磁钢表面电镀复合镀层的方法，其特征在于，c步骤所述的氩气的纯度为质量分数99.7%以上。
5.根据权利要求1所述的一种永磁钕铁硼磁钢表面电镀复合镀层的方法，其特征在于，d步骤所述的电镀0.1-2小时，电镀后镀层的厚度0.5-15μm。
6.根据权利要求1所述的一种永磁钕铁硼磁钢表面电镀复合镀层的方法，其特征在于，f步骤所述的喷涂树脂类防腐涂层为环氧树脂或酚醛树脂。
7.根据权利要求1所述的一种永磁钕铁硼磁钢表面电镀复合镀层的方法，其特征在于，g、h步骤所述的固化为直接固化或分段固化。
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