CN109097810A - 一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺 - Google Patents

一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺 Download PDF

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Abstract

一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺，包括以下步骤：1)配制磷化液，首先将镁盐和锌盐加入到溶液中，然后滴加磷酸待磷化液澄清后，依次加入缓冲剂、络合剂、表面活性剂、磷化促进剂，最后通过磷酸和氢氧化钠调节磷化液的pH值；2)将磷化液置于电解槽中，采用电解磷化的方式将其处理在钕铁硼基体表面。本发明采用电解磷化的方式将其处理在钕铁硼基体表面，可有避免基体腐蚀造成的磁性能下降，同时采用电解磷化的方法无需在磷化液中添加亚硝酸盐等磷化促进剂，不会对环境造成污染破坏。

Description

一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺
技术领域
本发明属于表面处理领域，具体地说，涉及一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺。
背景技术
烧结钕铁硼具有优异的综合磁性能，现已广泛应用于高端装备制造、新能源汽车、高性能医疗设备等领域,占据了80％以上的稀土永磁材料产品市场。腐蚀会导致钕铁硼的磁性能下降和粉化失效，因此腐蚀问题一直是钕铁硼产业所面临的主要挑战之一。磷化是钕铁硼产业中常用的表面处理手段。目前工业生产中应用的磷化层包括表锌系磷化膜、铁系磷化膜、锰系磷化膜及其复合磷化膜层。
但是这些磷化膜中存有的大量孔隙(孔隙度约为0.5～1.5％)，因此现在的磷化膜层及磷化工艺并不能钕铁硼产业的长效防腐要求。此外，由于普通的磷化工艺需与基体发生化学反应。而对于钕铁硼这种特殊的基体材料，传统的化学转化过程会造成严重的局部腐蚀，从而降低其磁性能。
发明内容
针对现有钕铁硼表面磷化工艺存在的缺陷和现有磷化膜层耐蚀性不足的问题，本发明的目的是提供一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺，制备孔隙率低、耐蚀性好、可规模化生产的新型磷化层及其相应的磷化工艺。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺，包括以下步骤：
1)配制磷化液，首先将镁盐和锌盐加入到溶液中，然后滴加磷酸待磷化液澄清后，依次加入缓冲剂、络合剂、表面活性剂、磷化促进剂，最后通过磷酸和氢氧化钠调节磷化液的pH值；
2)将磷化液置于电解槽中，采用电解磷化的方式将其处理在钕铁硼基体表面。
进一步，所述磷化液主要成分包括：镁盐0.2～20g/L、锌盐0～50g/L、磷酸5～100mL/L、氢氧化钠0.5～10g/L、缓冲剂0.5～30g/L；磷化促进剂0～5g/L、表面活性剂0～10g/L、络合剂0～20g/L。
进一步，所述的镁盐为氧化镁，所述的锌盐为磷酸二氢锌，所述的磷酸为5～80mL/L，所述的氢氧化钠为1～8g/L，所述的缓冲剂为硼酸钠，所述的磷化促进剂为甘氨酸，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，所述的络合剂为柠檬酸或柠檬酸钠。根据权利要求1所述一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺，其特征在于，所述的磷化液的pH控制在4～6的范围。
进一步，步骤1)，调节磷化液的pH值后，在使用前需陈化12～48小时。
进一步，步骤2)，电解磷化过程中，磷化液温度为40～90℃。
进一步，步骤2)，电解磷化过程中阴极电流密度0.2～4A/dm2，根据目标磷化层的厚度控制磷化时间为0.2～1个小时。
进一步，步骤2)，电解磷化的方式将其处理在钕铁硼基体表面后，最后清水冲洗、冷风吹干后即获得目标磷化层。
进一步，步骤2)，电解磷化前需对钕铁硼基体进行除锈除油处理。
进一步，步骤2)，电解磷化采用阴极电解磷化工艺，其中惰性石墨电极作为阳极，钕铁硼工件作为阴极。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明开发的磷化膜层为新型的镁系磷化膜，该膜层与传统的磷化膜相比具有孔隙率低，厚度可控的特点，该磷化层厚度可达10～80μm具有长效防腐的潜力。
2.本发明利用阴极电解沉积的方法制备磷化膜层，其工艺过程稳定可控，同时作为电化学阴极的钕铁硼基体不会发生局部腐蚀，可以有效避免传统磷化工艺中导致的钕铁硼磁性能下降。
3.本发明使用电解磷化的方法制备磷化膜层，无需在磷化液中添加亚硝酸盐等磷化促进剂，不会对环境造成污染破坏。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1为根据实施案例1所制备磷化膜层的微观照片；
图2为根据实施案例2所制备磷化膜层的微观照片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施案例中，磷化液的成分为：氧化镁4g/L、磷酸28mL/L、硼酸钠4g/L，并用NaOH调节磷化液的pH为4.8。
将钕铁硼基体除锈清洗后采用阴极直流电沉积的方法进行表面磷化膜层的制备，阴极电流密度为4A/dm2，磷化液温度为80℃，磷化时间为0.5小时。磷化后清洗后烘干后即可。磷化后膜重约为12g/m2，颜色灰白。其微观形貌见图1，其晶粒大小均匀，且晶粒间未见孔隙。所制备的磷化膜层硫酸铜点滴试验(QB/T3824-1999)时间大于120秒，防锈效果大于13个月。
实施例2
本实施案例中，磷化液的成分为：氧化镁3g/L、磷酸二氢锌2g/L、3磷酸2mL/L、硼酸钠8g/L，甘氨酸0.2g/L、十二烷基苯磺酸钠2g/L、柠檬酸钠15g/L。并用NaOH调节磷化液的pH为4.5。
将钕铁硼基体除锈清洗后采用阴极直流电沉积的方法进行表面磷化膜层的制备，阴极电流密度为3A/dm2，磷化液温度为65℃，磷化时间为1小时。磷化后清洗后烘干后即可。磷化后膜重约为19.7g/m2，颜色灰白。其微观形貌见图2，其晶粒大小均匀，且晶粒间未见孔隙。所制备的磷化膜层硫酸铜点滴试验(QB/T3824-1999)时间大于150秒，防锈效果大于18个月。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)配制磷化液，首先将镁盐和锌盐加入到溶液中，然后滴加磷酸待磷化液澄清后，依次加入缓冲剂、络合剂、表面活性剂、磷化促进剂，最后通过磷酸和氢氧化钠调节磷化液的pH值；
2)将磷化液置于电解槽中，采用电解磷化的方式将其处理在钕铁硼基体表面。
2.根据权利要求1所述一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺，其特征在于，所述磷化液主要成分包括：镁盐0.2～20g/L、锌盐0～50g/L、磷酸5～100mL/L、氢氧化钠0.5～10g/L、缓冲剂0.5～30g/L；磷化促进剂0～5g/L、表面活性剂0～10g/L、络合剂0～20g/L。
3.根据权利要求2所述一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺，其特征在于，所述的镁盐为氧化镁，所述的锌盐为磷酸二氢锌，所述的磷酸为5～80mL/L，所述的氢氧化钠为1～8g/L，所述的缓冲剂为硼酸钠，所述的磷化促进剂为甘氨酸，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，所述的络合剂为柠檬酸或柠檬酸钠。
4.根据权利要求1所述一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺，其特征在于，所述的磷化液的pH控制在4～6的范围。
5.根据权利要求1所述一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺，其特征在于，步骤1)，调节磷化液的pH值后，在使用前需陈化12～48小时。
6.根据权利要求1所述一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺，其特征在于，步骤2)，电解磷化过程中，磷化液温度为40～90℃。
7.根据权利要求1所述一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺，其特征在于，步骤2)，电解磷化过程中阴极电流密度0.2～4A/dm2，根据目标磷化层的厚度控制磷化时间为0.2～1个小时。
8.根据权利要求1所述一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺，其特征在于，步骤2)，电解磷化的方式将其处理在钕铁硼基体表面后，最后清水冲洗、冷风吹干后即获得目标磷化层。
9.根据权利要求1所述一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺，其特征在于，步骤2)，电解磷化前需对钕铁硼基体进行除锈除油处理。
10.根据权利要求1所述一种用于钕铁硼表面的磷化层的磷化工艺，其特征在于，步骤2)，电解磷化采用阴极电解磷化工艺，其中惰性石墨电极作为阳极，钕铁硼工件作为阴极。
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