CN106824730A - 永磁体的静电喷涂方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种永磁体的静电喷涂方法，其包括如下步骤：在20000～80000V的电压下，将粉末涂料静电喷涂到永磁体工件的表面，形成粉末层；将带有粉末层的永磁体工件在70～120℃下进行中间固化后，在120～200℃下进行最终固化。与以往的涂层方法相比，经过该方法工序流程短、生产效率高，在大幅降低生产工艺成本的同时，还明显提高永磁体工件的装配牢固性。

Description

永磁体的静电喷涂方法
技术领域
本发明涉及一种永磁体的静电喷涂方法，属于永磁材料的表面处理技术领域。
背景技术
近年来钕铁硼永磁材料的市场需求以及产业规模正在迅速的发展，其应用领域涵盖了现代工业电机、微电子马达、新能源电机等诸多行业。烧结钕铁硼磁体主要由诸多强磁性的Nd2Fe14B主相晶粒和均匀包裹着这些主相晶粒的富钕相组成，而这种两相烧结结构保证了磁体能够具有充分高的密度和优异的磁性能。但是与此同时，由于晶间富钕相的电极电位极负，加之与主相晶粒形成电位差并构成腐蚀原电池，使得磁体本身极易腐蚀。目前，大部分生产厂商是主要以表面防护处理来保证磁体工件的使用，而长期以来钕铁硼磁体的表面防护问题一直是钕铁硼永磁领域中的关键课题。
目前应用较多的钕铁硼表面防护处理方法主要有电镀或化学镀镍、锌、铜，喷涂或电泳环氧树脂、表面磷化等多种方法。相对于其他种类的涂层而言，环氧树脂涂层表面致密、覆盖完整，长时间内几乎能将外界的氧气或水蒸气完全隔绝于磁体之外，大大增强钕铁硼磁体部件的抗腐蚀性能，抗盐雾性能的提升尤为显著。目前，在磁体工件表面附着环氧树脂的主要方式是以喷涂或电泳为主，其中最近在喷涂领域出现了新的静电喷涂工艺。它是利用高压静电电场将带负电的涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法。使用静电喷涂方法，在超短时间内就可以在工件表面形成几十微米甚至几百微米的涂层颗粒的附着层，继而通过后续的高温烘烤即可形成耐蚀性能优异的环氧树脂保护涂层，较其他工艺相比具有工艺流程短、生产效率高、耐蚀性能好等优点。
虽然现有的环氧树脂涂覆磁体已经进入了大批量应用阶段，但是仍然有很多有待改进之处：例如，在稀土永磁电机的装配过程中，磁体需要严格满足尺寸公差要求，以保证磁体装配能够严丝合缝并满足最终电机内磁路分布的完整性。不仅如此，磁体工件与表面涂层之间、表面涂层与装配固定用的胶水之间需要具有强力坚固的结合力，以保证在电机长时间告诉旋转过程中磁体仍然能够稳固粘接而不会脱落。但是就目前应用的工艺而言，在已加工完成的磁体表面再进行环氧树脂喷涂之后势必会导致磁体表面尺寸公差变大，导致电机装配过程中的装配误差加大，磁体部件和卡槽之间存在一定的间隙。磁体表面环氧涂层与电机之间是以热固性强力粘接剂粘合，也存在粘接不良的隐患，一旦胶水失效，电机中的磁体部件在电机卡槽中磕碰甚至脱落，从而导致整个电机失效。
发明内容
本发明旨在提供一种新的表面涂层静电喷涂方法，以解决上述的环氧树脂表面处理磁体在电机卡槽中的装配尺寸密闭性问题和装配牢固性问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种永磁体的静电喷涂方法，其包括如下步骤：
在20000～80000V的电压下，将粉末涂料静电喷涂到永磁体工件的表面，形成粉末层；
将带有粉末层的永磁体工件在70～120℃下进行中间固化后，在120～200℃下进行最终固化。
作为优选方案，所述永磁体工件在进行静电喷涂前，先依次进行倒角处理和喷砂处理。
作为优选方案，所述倒角处理具体包括如下操作：
采用机械振动或滚动的方法对永磁体工件的棱角打磨圆滑。
作为优选方案，所述喷砂处理中，喷砂压力为0.1～0.4MPa，喷砂材料选自砂粉、白刚玉、石英砂、海砂中的至少一种。
作为优选方案，所述粉末涂料为热固性双酚A环氧聚酯树脂、对甲苯磺酰肼膨胀剂和二甲基咪唑固化剂的混合物，其中，热固性双酚A环氧聚酯树脂、对甲苯磺酰肼膨胀剂和二甲基咪唑固化剂的质量百分数分别为：90～99％、0.5～5％、0.1～5％。
作为优选方案，所述粉末涂料的粒径为1～100μm。
作为进一步优选方案，所述粉末涂料的粒径为10～100μm。
本发明的基本原理在于：在传统静电喷涂环氧树脂涂层的工艺方法基础之上，经一步在涂料成分中增加了膨胀性添加剂，并通过后续的的成膜-膨胀固化的两段式加热固化过程，最终使得磁体涂层完全塞满空隙，使得磁体工件牢固地契合在卡槽内，避免了传统方式下粘接剂失效后磁体磕碰损坏或脱落的事故发生。与以往的涂层方法相比，经过该方法工序流程短、生产效率高，在大幅降低生产工艺成本的同时，还明显提高永磁体工件的装配牢固性。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、用本发明提供的静电喷涂方法形成的涂膜表面均匀平整、防腐性能优异；
2、在附着力方面，与原有的环氧涂层不同，本发明不仅具有优异的磁体工件与涂层之间的附着力，同时更使得涂膜后的磁体工件与电机卡槽之间的结合力有了质的提升，明显改善了原来电机运转过程中磁体部件涂层脱落以及磁体工件从电机工装脱落的问题；
3、本发明提供的方法形成的涂层具有附着力(GB/T6742)：0级，冲击(GB/T1732)：50cm，杯突试验(GB/T9753)：≥6mm，盐雾试验(GB/T1771)：500h通过，耐湿热(GB/T1740)：500h通过；
4、本方法中使用的原料是100％粉末状态，而不使用任何溶剂，具有高效率、高防腐性能的特点；
5、采用静电喷涂的方法进行表面处理，工艺流程短、节能环保，大幅度降低了生产工艺成本；
6、由于不需要任何酸洗或者活化等工序，生产过程不产生任何污染性废液，环保效果上佳。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明中各实施例的倒角处理和喷砂处理的方法分别为：
倒角处理是采用机械振动或滚动的方式对钕铁硼永磁体工件进行棱角圆滑处理，以便于在后续涂覆过程中表面涂覆层能覆盖包括边角在内的全部区域；
喷砂处理是经过喷砂处理增加工件表面粗糙度，提高喷涂后的粉末层以及最终固化后的表面涂层更牢固地与工件基体结合力。喷砂材料为砂粉、白玉刚、石英砂、海砂中的一种或多种；喷砂压力为0.1～0.4MPa。
实施例1
本实施例涉及一种钕铁硼永磁体的静电喷涂方法，包括如下步骤：
取30mm*20mm*5mm的钕铁硼磁体工件，先后进行完倒角和喷砂后，将其固定于静电喷涂挂具，并连接喷涂设备电源。
同时，将本实施例中所用的热固型双酚A环氧聚酯树脂粉末、对甲苯磺酰肼膨胀剂和二甲基咪唑固化剂分别按照90％、5％、5％的重量百分数混合后，倒入喷涂设备料箱，并将设备静电电压调至80000V，选用喷枪喷嘴直径为1mm。调整完毕后，开始对挂具上固定的样品的正反面先后进行喷涂。喷涂过程中，在工件每一面单次喷涂时间为5s，正反两面的喷涂穿插进行，单面总计喷4次，累计喷涂时间精确控制在20s。
随后将已覆盖有粉末层的工件放置到烘箱内，在100℃温度下烘烤20min。此时，工件表面的粉末层已经固化并形成，经样品分析测试得中间固化完成后的涂层单面厚度为120μm。再讲表面带有固化涂层的磁体装配至电机卡槽内，随后将整个部件置入烘箱并在200℃下烘烤30min，完成最终膨胀固化后的单面涂层厚度约为300μm。磁体盐雾试验(GB/T1771)：500h通过，耐湿热(GB/T1740)：500h通过。
实施例2
本实施例涉及一种钕铁硼永磁体的静电喷涂方法，包括如下步骤：
取30mm*20mm*5mm的钕铁硼磁体工件，先后进行完倒角和喷砂后，将其平面放置于静电喷涂用样品板，并连接喷涂设备电源。
同时，将本发明中所用的热固型双酚A环氧聚酯树脂粉末、对甲苯磺酰肼膨胀剂和二甲基咪唑固化剂分别按照99％、0.5％、0.5％的重量百分数混合后倒入喷涂设备料箱，并将设备静电电压调至80000V，选用喷枪喷嘴直径为1mm。调整完毕后，开始对样品的第一面进行10s喷涂。第一面喷涂完成后翻转样品并对第二面进行10s喷涂。整个喷涂操作只进行一个循环。
随后将已覆盖有粉末层的工件放置到烘箱内，在100℃温度下烘烤15min。此时，工件表面的粉末层已经固化并形成，单面厚度为60μm。再讲表面带有固化涂层的磁体装配至电机卡槽内，随后将整个部件置入烘箱并在200℃下烘烤15min。完成最终膨胀固化后的单面涂层厚度约为120μm。磁体盐雾试验(GB/T1771)：500h通过，耐湿热(GB/T1740)：500h通过。
实施例3
本实施例涉及一种钕铁硼永磁体的静电喷涂方法，包括如下步骤：
取30mm*20mm*5mm的钕铁硼磁体工件，先后进行完倒角和喷砂后，将其平面放置于静电喷涂用样品板，并连接喷涂设备电源。
同时，将本发明中所用的热固型双酚A环氧聚酯树脂粉末、对甲苯磺酰肼膨胀剂和二甲基咪唑固化剂分别按照99％、0.9％、0.1％的重量百分数混合后倒入喷涂设备料箱，并将设备静电电压调至80000V，选用喷枪喷嘴直径为1mm。调整完毕后，开始对样品的第一面进行10s喷涂。第一面喷涂完成后翻转样品并对第二面进行10s喷涂。整个喷涂操作只进行一个循环。
随后将已覆盖有粉末层的工件放置到烘箱内，在100℃温度下烘烤15min。此时，工件表面的粉末层已经固化并形成，单面厚度为60μm。再讲表面带有固化涂层的磁体装配至电机卡槽内，随后将整个部件置入烘箱并在200℃下烘烤15min。完成最终膨胀固化后的单面涂层厚度约为120μm。磁体盐雾试验(GB/T1771)：500h通过，耐湿热(GB/T1740)：500h通过。
实施例4
本实施例涉及一种铁氧体永磁体的静电喷涂方法，包括如下步骤：
取30mm*20mm*5mm的铁氧体磁体工件，先后进行完倒角和喷砂后，将其平面放置于静电喷涂用样品板，并连接喷涂设备电源。
同时，将本发明中所用的热固型双酚A环氧聚酯树脂粉末、对甲苯磺酰肼膨胀剂和二甲基咪唑固化剂分别按照95％、0.5％、4.5％的重量百分数混合后倒入喷涂设备料箱，并将设备静电电压调至80000V，选用喷枪喷嘴直径为1mm。调整完毕后，开始对样品的第一面进行10s喷涂。第一面喷涂完成后翻转样品并对第二面进行10s喷涂。整个喷涂操作只进行一个循环。
随后将已覆盖有粉末层的工件放置到烘箱内，在100℃温度下烘烤15min。此时，工件表面的粉末层已经固化并形成，单面厚度为60μm。再讲表面带有固化涂层的磁体装配至电机卡槽内，随后将整个部件置入烘箱并在200℃下烘烤15min。完成最终膨胀固化后的单面涂层厚度约为120μm。磁体盐雾试验(GB/T1771)：500h通过，耐湿热(GB/T1740)：500h通过。
实施例6
本实施例涉及一种铝镍钴永磁体的静电喷涂方法，包括如下步骤：
取30mm*20mm*5mm的铝镍钴磁体工件，先后进行完倒角和喷砂后，将其平面放置于静电喷涂用样品板，并连接喷涂设备电源。
同时，将本发明中所用的热固型双酚A环氧聚酯树脂粉末、对甲苯磺酰肼膨胀剂和二甲基咪唑固化剂分别按照95％、4.5％、0.5％的重量百分数混合后倒入喷涂设备料箱，并将设备静电电压调至80000V，选用喷枪喷嘴直径为1mm。调整完毕后，开始对样品的第一面进行10s喷涂。第一面喷涂完成后翻转样品并对第二面进行10s喷涂。整个喷涂操作只进行一个循环。
随后将已覆盖有粉末层的工件放置到烘箱内，在100℃温度下烘烤15min。此时，工件表面的粉末层已经固化并形成，单面厚度为60μm。再讲表面带有固化涂层的磁体装配至电机卡槽内，随后将整个部件置入烘箱并在200℃下烘烤15min。完成最终膨胀固化后的单面涂层厚度约为120μm。磁体盐雾试验(GB/T1771)：500h通过，耐湿热(GB/T1740)：500h通过。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种永磁体的静电喷涂方法，其特征在于，包括如下步骤：
在20000～80000V的电压下，将粉末涂料静电喷涂到永磁体工件的表面，形成粉末层；
将带有粉末层的永磁体工件在70～120℃下进行中间固化后，在120～200℃下进行最终固化。
2.如权利要求1所述的永磁体的静电喷涂方法，其特征在于，所述永磁体工件在进行静电喷涂前，先依次进行倒角处理和喷砂处理。
3.如权利要求2所述的永磁体的静电喷涂方法，其特征在于，所述倒角处理具体包括如下操作：
采用机械振动或滚动的方法对永磁体工件的棱角打磨圆滑。
4.如权利要求2所述的永磁体的静电喷涂方法，其特征在于，所述喷砂处理中，喷砂压力为0.1～0.4MPa，喷砂材料选自砂粉、白刚玉、石英砂、海砂中的至少一种。
5.如权利要求1所述的永磁体的静电喷涂方法，其特征在于，所述粉末涂料为热固性双酚A环氧聚酯树脂、对甲苯磺酰肼膨胀剂和二甲基咪唑固化剂的混合物，其中，热固性双酚A环氧聚酯树脂、对甲苯磺酰肼膨胀剂和二甲基咪唑固化剂的质量百分数分别为：90～99％、0.5～5％、0.1～5％。
6.如权利要求1或5所述的永磁体的静电喷涂方法，其特征在于，所述粉末涂料的粒径为1～100μm。
7.如权利要求6所述的永磁体的静电喷涂方法，其特征在于，所述粉末涂料的粒径为10～100μm。
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