CN107146706A - 耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁及其制备方法 - Google Patents

耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁及其制备方法。该涂层磁铁的制备方法包括以下步骤：(1)取一枚适合充强磁但没有充磁的第一磁铁石，用静电吸附的方法使其表面均匀吸附聚四氟乙烯粉末，得到第二磁铁石；(2)将所述第二磁铁石在不小于280℃的温度下进行加热，使所述第二磁铁石表面吸附的聚四氟乙烯粉末熔合成致密、均匀的涂层，得第三磁铁石；(3)待所述第三磁铁石冷却至室温后，用强磁场对其进行充磁，即得所述耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁。本发明的制备方法克服了磁铁高温消磁的问题。本发明制备得到的涂层磁铁具有优良的耐腐蚀、耐高温、耐磨损的特点，有利于其在磁性杂质检测领域的应用。

Description

耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁及其制备方法
技术领域
本发明涉及磁铁技术领域，特别是涉及一种耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁及其制备方法。
背景技术
工业中很多时候需要对磁性杂质进行管控，比如锂离子电池所采用的正极粉体材料(如LiCoO2、LiMn2O4、LiNixCo1-x-yMnyO2)中含有的金属杂质等磁性物质，在电池制造过程中常常引起电池自放电、电池过充、存贮性能差、影响电池的一致性，甚至引起电池内部短路，发生爆炸。因此，在锂离子电池制造过程中需要对正极材料中磁性杂质进行ppb(十亿分之一)级别的管控，才能避免成品锂离子电池的缺陷(自放电超标或热失控等)。
磁性杂质的含量可通过强磁铁对粉体材料进行吸附后，再用酸进行溶解，并进行后续相关的测试来测定。然而，磁铁本身也容易被酸溶解而腐蚀，这必然会影响检测的准确性，且影响磁铁的使用寿命。因此，在进行磁铁吸附的操作前需要对强磁铁的表面进行惰性材料的隔离，以避免磁铁被酸溶解。
目前对强磁铁表面进行惰性隔离的常见方法是用耐磨惰性材料做成厚度较薄的壳套，将强磁铁石装入壳套中，然后盖上或拧上壳盖。该方法的存在以下缺点：由于壳套必须保持一定的强度，所以壳套不会很薄，壳套厚度会降低磁铁外围的磁场；另外壳盖和壳体之间存在接合缝隙，密封难处理，容易使酸性溶液泄漏到壳腔内，对磁铁造成一定程度的腐蚀。
发明内容
基于此，本发明提供了一种耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁的制备方法。
具体技术方案如下：
一种耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)取一枚适合充强磁但没有充磁的第一磁铁石，用静电吸附的方法使其表面均匀吸附聚四氟乙烯粉末，得到第二磁铁石；
(2)将所述第二磁铁石在不小于280℃的温度下进行加热，使所述第二磁铁石表面吸附的聚四氟乙烯粉末熔合成致密、均匀的涂层，得第三磁铁石；
(3)待所述第三磁铁石冷却至室温后，用强磁场对其进行充磁，即得所述耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁。
优选地，所述第一磁铁石的表面积与所述第一磁铁石吸附的聚四氟乙烯粉末的质量比为1cm2：0.2g-0.6g。
更优选地，所述第一磁铁石的体积与所述第一磁铁石吸附的聚四氟乙烯粉末的质量比为1cm2：0.3g-0.4g。
优选地，所述聚四氟乙烯粉末的分子量小于1万，粒径为0.5μm-15μm。
优选地，所述加热的温度为280℃-330℃。
优选地，所述加热的时间为15min-30min。
更优选地，所述加热的温度为300℃-330℃，所述加热的时间为20min-25min。
优选地，所述耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁包括聚四氟乙烯层，所述聚四氟乙烯层的厚度为1mm～2mm。
本发明还提供了一种耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁。
具体技术方案如下：
由上述制备方法制备得到的耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁。
优选地，所述耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁包括聚四氟乙烯层，所述聚四氟乙烯层的厚度为1mm～2mm。
本发明的耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁及其制备方法具有以下优点和有益效果：
本发明选用聚四氟乙烯粉末作为涂层原料，使用先涂敷再充磁的次序，在高温条件下制备得到了耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁。本发明的制备方法克服了困扰技术人员很久的磁铁高温消磁的问题。聚四氟乙烯具有极高的熔点，制备聚四氟乙烯涂层必须在高温下进行，然而高温环境极易导致磁铁消磁，因此，在本发明之前，聚四氟乙烯涂层强磁铁的制备成为该领域的难题。本发明人意外的发现，涂敷有聚四氟乙烯层的消磁磁铁仍然可以对其进行充磁，因而创造性的采用先涂敷再充磁的次序进行制备，克服了磁铁高温消磁的问题。
另外，聚四氟乙烯的涂敷在无磁状态下进行，避免了磁性涂敷环境周边磁性杂质的干扰，使涂敷作业过程不需进行避磁的处理，简化制备流程，节省生产成本。
由于聚四氟乙烯具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，同时具有耐高温、耐磨损的特点，它的摩擦系数极低，耐磨性能优良，且易清洁。因此，本发明制备得到的涂层磁铁具有优良的耐腐蚀、耐高温、耐磨损的特点，有利于其在磁性杂质检测领域的应用。
通过对制备过程中各工艺参数的进一步优化，使制备得到的涂层磁铁的聚四氟乙烯层致密性高、厚度均匀、质地均一，因而使涂层磁铁具有更好的耐腐蚀性和耐磨损性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁及其制备方法做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供一种耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)取一枚适合充强磁但没有充磁的第一磁铁石，其形状大小为约：长*宽*高＝40mm*40mm*80mm(表面积为160cm2)，用静电吸附的方法使其表面均匀吸附分子量为5千～1万，粒径为0.5μm-15μm的聚四氟乙烯粉末，吸附量为32.0g，得到第二磁铁石；
(2)将第二磁铁石在300℃的温度下进行加热20min，使第二磁铁石表面吸附的聚四氟乙烯粉末熔合成致密、均匀的涂层，得第三磁铁石；
(3)待第三磁铁石冷却至室温后，用强磁场对其进行充磁，即得耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁，所得涂层磁铁的聚四氟乙烯层的平均厚度为1mm。
实施例2
本实施例提供一种耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)取一枚适合充强磁但没有充磁的第一磁铁石，其形状大小为约：长*宽*高＝50mm*50mm*50mm(表面积为150cm2)，用静电吸附的方法使其表面均匀吸附分子量为5千～1万，粒径为0.5μm-15μm的聚四氟乙烯粉末，吸附量为45g，得到第二磁铁石；
(2)将第二磁铁石在320℃的温度下进行加热25min，使第二磁铁石表面吸附的聚四氟乙烯粉末熔合成致密、均匀的涂层，得第三磁铁石；
(3)待第三磁铁石冷却至室温后，用强磁场对其进行充磁，即得耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁，所得涂层磁铁的聚四氟乙烯层的平均厚度为1.5mm。
实施例3
本实施例提供一种耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)取一枚适合充强磁但没有充磁的第一磁铁石，其形状大小为约：长*宽*高＝30mm*30mm*50mm(表面积为78cm2)，用静电吸附的方法使其表面均匀吸附分子量为5千～1万，粒径为0.5μm-15μm的聚四氟乙烯粉末，吸附量为31.2g，得到第二磁铁石；
(2)将第二磁铁石在330℃的温度下进行加热25min，使第二磁铁石表面吸附的聚四氟乙烯粉末熔合成致密、均匀的涂层，得第三磁铁石；
(3)待第三磁铁石冷却至室温后，用强磁场对其进行充磁，即得耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁，所得涂层磁铁的聚四氟乙烯层的平均厚度为2mm。
对比例1
本对比例提供一种耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)取一枚适合充强磁但没有充磁的第一磁铁石，其形状大小为约：长*宽*高＝50mm*50mm*50mm(表面积为150cm2)，用静电吸附的方法使其表面均匀吸附分子量为5千～1万，粒径为0.5μm-15μm的聚四氟乙烯粉末，吸附量为24g，得到第二磁铁石；
(2)将第二磁铁石在330℃的温度下进行加热25min，使第二磁铁石表面吸附的聚四氟乙烯粉末熔合成致密、均匀的涂层，得第三磁铁石；
(3)待第三磁铁石冷却至室温后，用强磁场对其进行充磁，即得耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁，所得涂层磁铁的聚四氟乙烯层的平均厚度为0.8mm。
实施例4
使用量程为0.1～3.0mm的涂层测厚仪分别对实施例1、实施例2、实施例3和对比例1制得的涂层磁铁进行表面聚四氟乙烯层厚度的测量，测量取点位置为：涂层磁铁的8个顶角，12条边的中点，6个面的中心点，以及6个面上每个面对角线的四等分点(共24个点)，全部50个点的厚度，每只磁铁记录最大厚度和最小厚度，如下表所示：
最大厚度 最小厚度
实施例1 1.3mm 0.6mm
实施例2 1.7mm 1.0mm
实施例3 2.3mm 1.5mm
对比例1 1.1mm 0.3mm
结果说明：与实施例1、实施例2、实施例3相比，对比例1的最小厚度最小。
实施例5
取300g石英砂颗粒(粒径分布为：D10≥5.0μm，9≤D50≤13μm，D90≤25μm)置于干净塑料瓶中，瓶内注入500ml纯净水，然后放入实施例1、实施例2、实施例3和对比例1制得的涂层磁铁，用磁力搅拌器以50Hz速度持续搅拌500小时，取出后用200ml王水(HNO3∶HCl＝1∶3)浸泡30min，用ICP(感应耦合等离子体)测试溶液中Fe3+的浓度，结果分别为：
溶液中Fe3+的浓度
实施例1 0
实施例2 0
实施例3 0
对比例1 2.35mg/ml
结果说明：实施例1、实施例2、实施例3的涂层磁铁在搅拌过程中没有磨破聚四氟乙烯涂层，而对比例1的聚四氟乙烯涂层被磨破了。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取一枚适合充强磁但没有充磁的第一磁铁石，用静电吸附的方法使其表面均匀吸附聚四氟乙烯粉末，得到第二磁铁石；
(2)将所述第二磁铁石在不小于280℃的温度下进行加热，使所述第二磁铁石表面吸附的聚四氟乙烯粉末熔合成致密、均匀的涂层，得第三磁铁石；
(3)待所述第三磁铁石冷却至室温后，用强磁场对其进行充磁，即得所述耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁的制备方法，其特征在于，所述第一磁铁石的表面积与所述第一磁铁石吸附的聚四氟乙烯粉末的质量比为1cm2∶0.2g-0.6g。
3.根据权利要求2所述的耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁的制备方法，其特征在于，所述第一磁铁石的表面积与所述第一磁铁石吸附的聚四氟乙烯粉末的质量比为1cm2∶0.3g-0.4g。
4.根据权利要求1所述的耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁的制备方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯粉末的分子量小于1万，粒径为0.5μm-15μm。
5.根据权利要求1所述的耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为280℃-330℃。
6.根据权利要求1所述的耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁的制备方法，其特征在于，所述加热的时间为15min-30min。
7.根据权利要求1所述的耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为300℃-330℃，所述加热的时间为20min-25min。
8.根据权利要求1所述的耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁的制备方法，其特征在于，所述耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁包括聚四氟乙烯层，所述聚四氟乙烯层的厚度为1mm～2mm。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁。
10.根据权利要求9所述的耐腐蚀、耐磨损的涂层磁铁，其特征在于，包括聚四氟乙烯层，所述聚四氟乙烯层的厚度为1mm～2mm。
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