CN109778286A - 一种烧结钕铁硼磁体表面耐腐蚀防护涂层的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烧结钕铁硼磁体表面耐腐蚀防护涂层的制备方法，包括以下步骤：将预处理后的烧结钕铁硼磁体置于转化膜溶液中进行钝化，所述转化膜溶液为RC3901溶液或FX‑045金属成膜剂；将钝化后的烧结钕铁硼磁体电泳环氧树脂；在电泳后的烧结钕铁硼磁体表面喷涂环氧涂层。本发明采用无磷型转化膜溶液对烧结钕铁硼进行钝化处理，并对钝化后的烧结钕铁硼磁体通过电泳和喷涂加喷环氧涂层，增加了烧结钕铁硼磁体表面的防护涂层厚度，可提升磁体的耐腐蚀性能，同时弥补了电泳挂点弊端，烘烤冷却后防护涂层更加均匀。

Description

一种烧结钕铁硼磁体表面耐腐蚀防护涂层的制备方法

技术领域

本发明属于磁性材料领域，具体涉及一种烧结钕铁硼磁体表面耐腐蚀防护涂层的制备方法。

背景技术

烧结钕铁硼(NdFeB)永磁体因其具有良好的磁性能，广泛应用于汽车电机、风力发电、先进医疗等诸多领域。根据其生产工艺流程烧结钕铁硼原则上是一种多孔、多相结构的粉末冶金材料，且各相间腐蚀点位差异明显，这导致其极易腐蚀介质中腐蚀失效，限制了烧结钕铁硼磁体的应用范围。为了改善其耐腐蚀性，往往不建议采用以牺牲磁性能、调整相结构电位差的合金化处理技术，就目前而言，最为广泛有效的是在其表面覆盖一层防护涂层，最常见的有磷化、电镀、化学镀、物理气相沉积等，随着国家对环保、人民健康要求的提高，现有的传统磷化工艺带来的废水处理，增加了磁材表面处理成本，将会被逐渐淘汰。

发明内容

基于此，本发明提供了一种烧结钕铁硼磁体表面耐腐蚀防护涂层的制备方法，采用无磷型转化膜溶液对烧结钕铁硼进行钝化处理，RC3901钝化剂对烧结钕铁硼磁体进行钝化，在钕铁硼工件表面形成一层均匀、导电性能良好的转化膜，同时非常适合后续的电泳工艺；采用FX-045金属成膜剂作为无磷自组装转化膜进行钝化，在金属表面可以同时形成氧化层和吸附层，阻挡烧结钕铁硼磁体表面的多孔结构直接与腐蚀介质接触。对钝化后的烧结钕铁硼磁体通过电泳和喷涂加喷环氧涂层，增加了烧结钕铁硼磁体表面的防护涂层厚度，可提升磁体的耐腐蚀性能，同时弥补了电泳挂点弊端，烘烤冷却后防护涂层更加均匀。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种烧结钕铁硼磁体表面耐腐蚀防护涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将预处理后的烧结钕铁硼磁体置于转化膜溶液中进行钝化，所述转化膜溶液为RC3901溶液或FX-045金属成膜剂；

b、将钝化后的烧结钕铁硼磁体电泳环氧树脂；

c、在电泳后的烧结钕铁硼磁体表面喷涂环氧涂层。

目前行业内大多采用磷化工艺，本发明创造性的采用了新发现的无磷转化膜溶液，不仅提升磁体的耐腐蚀性能，弥补了电泳挂点弊端，且由于采用无磷工艺，因此节省了废水处理成本。具体的，所述的RC3901钝化剂采购自昆山瑞仕莱斯高新材料科技有限公司，其不含重金属、无机磷(磷酸、磷酸盐等)、不含氟，符合环保要求；所述的FX-045金属成膜剂采购自宁波海曙甬福化学品有限公司，其采用自主装成膜技术，以功能化氧化助剂为粘合增强剂，采用氧化膜和吸附膜在金属表面形成钝化层和吸附双层膜结构的化学转化膜，且其物有害种金属。

进一步的，所述预处理的具体步骤为将烧结钕铁硼磁体倒角后，依次经过碱洗、酸洗和除灰处理。这里所述碱洗的目的是去除烧结钕铁硼磁体的油脂，再经过酸洗除锈，对烧结钕铁硼磁体进行清洗，前述的倒角、碱洗、酸洗均为本领域技术人员都知晓的常规手段，这里不做详细赘述。

进一步的，所述除灰的具体步骤为采用频率为20000～24000Hz的超声波清洗烧结钕铁硼磁体2～6次，清洗总时间30～90s。

进一步的，步骤a的具体步骤为将预处理后的烧结钕铁硼磁体置于体积浓度为10～30％的转化膜溶液中钝化处理120～300s后，纯水清洗磁体1～3min。具体的本发明采用的FX-045金属成膜剂是以功能化氧化助剂为粘合增强剂，来提高基体与镀层的防腐蚀能力与结合力，试验发现过低体积浓度的FX-045金属成膜剂中功能化氧化剂的浓度也较低，不利于基体与镀层结合力的提升，同时对烧结钕铁硼这种多种材料的表面封闭作用不充分，抗腐蚀性能差，而高体积浓度的FX-045金属成膜剂处理的产品表面会残留较多的水溶性的助剂，处理浓度过高或者过长，成膜厚，结构疏松。而RC3901钝化剂与之相似，低体积浓度发现其形成的三维分子膜层较薄，阻止烧结钕铁硼磁材表面及内部抗腐蚀性能的效果不理想，而过高体积浓度处理的基体表面膜层变粗，表面变得疏松，影响镀层的结合力与耐蚀性，因而本发明采用纯水对转化膜溶液体积浓度进行了优选。

进一步的，步骤b还包括将电泳后的烧结钕铁硼磁体烘烤、冷却的步骤，优选的，所述电泳的电压值为160～220V，电泳时间为120～200s；所述烘烤的温度为170～200℃，烘烤时间为20～40min。电泳涂装主要是利用外加电场使悬浮于电泳液中的颜料与树脂等颗粒定向迁移并沉积于电极基体表面的涂装方法。不同的电泳工艺对无磷转化溶液膜与电泳层之间的结合力和最终的耐腐蚀性能有一定的影响，本发明为了提高所采用无磷转化剂膜与电泳膜之间结合力、提高烧结钕铁硼磁体抗腐蚀性，获得最优的结合力和耐腐蚀性能，因此对电泳工艺进行了优化选择。

进一步的，步骤c还包括将喷涂环氧涂层后的烧结钕铁硼磁体烘烤、冷却的步骤；所述环氧涂层由重量比为100:(10～30)的涂料原液和稀释剂混合而成，所述烘烤的温度为130～155℃，烘烤时间为30～50min。进一步的，本发明所用环氧涂层由环氧涂料原液与稀释剂混合而成，优选的，环氧涂料原液由环氧树脂、色浆、正丁醇、异丙醇、甲基异丁基酮、苯酚组成；稀释剂由甲基异丁基酮、正丁醇混合而成。本发明对喷涂所用的涂料原液与稀释剂混合的重量比进行了优选，不同重量比的原液与稀释剂混合后所对应涂料的粘度不同，涂料粘度过低会引起流挂等缺陷，相反粘度过高，涂料也会因为流动性不足导致枯皮等涂装缺陷，为了使产品获得光滑、均匀、抗腐蚀性高的涂膜。

进一步的，所述耐腐蚀防护涂层包括电泳环氧涂层和喷涂环氧涂层，其总厚度为20～30μm。由于本发明中的喷涂为一次喷涂，而非多次加厚喷涂，在控制烘烤温度与时间的基础上，为使涂料溶剂能充分挥发，同时使漆膜有足够的流平时间，使生成的涂膜更加均匀、提升抗腐蚀性，因此，本发明优选的把电泳与喷涂总涂层厚度控制在20～30μm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明将经过倒角、碱洗、酸洗、除尘后的烧结钕铁硼磁体先后置于无磷RC3901钝化剂或FX-045金属成膜剂中浸泡，处理过程简单、不产生沉渣、槽液可持续使用，节省废水处理成本，在RC3901钝化剂中经过钝化可形成均匀、导电性能优异的转化膜，而在FX-045金属成膜剂中钝化则生成能够阻挡烧结钕铁硼磁体表面的多孔结构与腐蚀介质直接接触氧化层与吸附层，两种钝化方式均可以为后续的电泳处理做了铺垫。

2、对电泳后的产品通过自动喷涂技术加喷一道环氧防护涂层，提高了防护涂层的厚度与致密度，降低了涂层的气孔率，提升了其耐蚀性，同时弥补了电泳挂点弊端，喷涂后使得产品防护涂层更加均匀一致。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1

将牌号为33UH的烧结钕铁硼磁体加工成规格为24.9mm×21mm×4mm的片状钕铁硼磁体，经碱洗除油、酸洗除锈后，将磁体在20000Hz的频率下超声除尘清洗6次，每次15s，除尘清洗后将磁体浸泡在浓度为10％的RC3901钝化液中浸泡300s完成钝化，钝化完毕用纯水清洗1min，干燥、除尘后电泳环氧树脂，所用电压为160V，电泳时间200s，电泳后170℃烘烤40min，在磁体冷却后进行自动喷涂，所用涂料按照原液与稀释剂重量之比100:10配比而成，喷涂后在130℃烘烤50min，冷却产品经翻面后，用相同的涂料与烘烤工艺喷涂另一面。

实施例2

将牌号为38SH的烧结钕铁硼磁体加工成规格为21mm×21mm×4mm的片状钕铁硼磁体；经碱洗除油、酸洗除锈后，将磁体在20000Hz的频率下超声除尘清洗6次，每次15s，除尘清洗后将磁体浸泡在浓度为10％的FX-045金属成膜剂中浸泡300s，浸泡完毕用纯水清洗1min，干燥、除尘后电泳环氧树脂，所用电压为180V，电泳时间180s，电泳后170℃烘烤40min，在磁体冷却后进行自动喷涂，所用涂料按照原液与稀释剂重量之比100:10配比而成，喷涂后在130℃烘烤50min，冷却产品经翻面后，用相同的涂料与烘烤工艺喷涂另一面。

实施例3

将牌号为38EH的烧结钕铁硼磁体加工成规格为35mm×19mm×2.8mm的片状钕铁硼磁体；经碱洗除油、酸洗除锈后，将磁体在24000Hz的频率下超声除尘清洗2次，每次15s，除尘清洗后将磁体浸泡在浓度为30％的RC3901钝化液中浸泡120s，浸泡完毕用纯水清洗3min，干燥、除尘后电泳环氧树脂，所用电压为200V，电泳时间160s，电泳后200℃烘烤20min，在磁体冷却后进行自动喷涂，所用涂料按照原液与稀释剂重量之比100:30配比而成，喷涂后在155℃烘烤30min，冷却产品经翻面后，用相同的涂料与烘烤工艺喷涂另一面。

实施例4

将牌号为38SH的烧结钕铁硼磁体加工成规格为17mm×14mm×3mm的片状钕铁硼磁体；经碱洗除油、酸洗除锈后，将磁体在24000Hz的频率下超声除尘清洗2次，每次15s，除尘清洗后将磁体浸泡在浓度为30％的FX-045金属成膜剂中浸泡120s，浸泡完毕用纯水清洗3min，干燥、除尘后电泳环氧树脂，所用电压为220V，电泳时间120s，电泳后200℃烘烤20min，在磁体冷却后进行自动喷涂，所用涂料按照原液与稀释剂重量之比100:30配比而成，喷涂后在155℃烘烤30min，冷却产品经翻面后，用相同的涂料与烘烤工艺喷涂另一面。

实施例5

将牌号为38SH的烧结钕铁硼磁体加工成规格为21mm×21mm×4mm的片状钕铁硼磁体；经碱洗除油、酸洗除锈后，将磁体在22000Hz的频率下超声除尘清洗5次，每次15s，除尘清洗后将磁体浸泡在浓度为20％的FX-045金属成膜剂中浸泡240s，浸泡完毕用纯水清洗2min，干燥、除尘后电泳环氧树脂，所用电压为180V，电泳时间180s，电泳后180℃烘烤30min，在磁体冷却后进行自动喷涂，所用涂料按照原液与稀释剂重量之比100:20配比而成，喷涂后在140℃烘烤40min，冷却产品经翻面后，用相同的涂料与烘烤工艺喷涂另一面。

对比例1

将牌号为33UH的烧结钕铁硼磁体加工成规格为24.9mm×21mm×4mm的片状钕铁硼磁体；经碱洗除油、酸洗除锈后，将磁体在20000Hz的频率下超声除尘清洗6次，每次15s，除尘清洗后将磁体浸泡在传统的磷酸盐溶液中浸泡300s，浸泡完毕用纯水清洗1min，干燥、除尘后电泳环氧树脂，所用电压为160V，电泳时间200s，电泳后170℃烘烤40min，在磁体冷却后进行自动喷涂，所用涂料按照原液与稀释剂重量之比100:10配比而成，喷涂后在130℃烘烤50min，冷却产品经翻面后，用相同的涂料与烘烤工艺喷涂另一面。

对比例2

将牌号为38SH的烧结钕铁硼磁体加工成规格为17mm×14mm×3mm的片状钕铁硼磁体；经碱洗除油、酸洗除锈后，将磁体在24000Hz的频率下超声除尘清洗2次，每次15s，除尘清洗后将磁体浸泡在传统的磷酸盐溶液中浸泡120s，浸泡完毕用纯水清洗3min，干燥、除尘后电泳环氧树脂，所用电压为220V，电泳时间120s，电泳后200℃烘烤20min，在磁体冷却后进行自动喷涂，所用涂料按照原液与稀释剂重量之比100:30配比而成，喷涂后在155℃烘烤30min，冷却产品经翻面后，用相同的涂料与烘烤工艺喷涂另一面。

将上述实施例与对比例中制备的烧结钕铁硼磁体工件进行HAST高温高压老化(PCT)试验，其PCT试验的条件为：试验温度为120℃，气压2atm，湿度100％RH，每48h观察一次。同时通过扫描电镜(SEM)对其镀层厚度进行测量，所用扫描电镜型号为Phenom ProX，结合力参考标准为《GBT9286-1998色漆和清漆漆膜的划痕实验》，即：

ISO等级：0切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥落。

ISO等级：1在切口的相交处有小片剥落，划格区内实际破损≤5％。

ISO等级：2切口的边缘和/或相交处有被剥落，其面积大于5％～15％。

ISO等级：3沿切口边缘有部分剥落或整大片剥落，或部分格子被整片剥落。剥落面积超过15％～35％。

ISO等级：4切口边缘大片剥落/或者一些方格部分部分或全部剥落，其面积大于划格区的35％～65％。

ISO等级：5在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落，且脱落总面积大于65％。

具体结果见下表：

样品名称	PCT试验(h)	镀层厚度(μm)	百格试验
				实施例1	144h无锈点	29.6	ISO等级0～1
实施例2	144h无锈点	27.8	ISO等级0～1
				实施例3	144h无锈点	28.1	ISO等级0～1
实施例4	144h无锈点	29.3	ISO等级0～1
				对比例1	96h出现锈点	24.9	ISO等级1
对比例2	96h出现锈点	27.5	ISO等级1

由上表可以看出，经过本发明处理后的磁体，同样的PCT条件试验后，实施例1、2、3、4均比对比例1、2耐PCT时间至少延长一个周期(48h)，结合力也相对提升，这得益于本发明所采用的合理无磷转化膜、转化膜与后续的表面处理工艺的结合。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (8)

1.一种烧结钕铁硼磁体表面耐腐蚀防护涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将预处理后的烧结钕铁硼磁体置于转化膜溶液中进行钝化，所述转化膜溶液为RC3901溶液或FX-045金属成膜剂；

b、将钝化后的烧结钕铁硼磁体电泳环氧树脂；

c、在电泳后的烧结钕铁硼磁体表面喷涂环氧涂层。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预处理的具体步骤为将烧结钕铁硼磁体倒角后，依次经过碱洗、酸洗和除灰处理。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述除灰的具体步骤为采用频率为20000~24000Hz的超声波清洗烧结钕铁硼磁体2~6次，清洗总时间为30~90s。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a的具体步骤为将预处理后的烧结钕铁硼磁体置于体积浓度为10~30%的转化膜溶液中钝化处理120~300s后，纯水清洗磁体1~3min。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b还包括将电泳后的烧结钕铁硼磁体烘烤、冷却的步骤，所述电泳的电压值为160~220V，电泳时间为120~200s；所述烘烤的温度为170~200℃，烘烤时间为20~40min。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c还包括将喷涂环氧涂层后的烧结钕铁硼磁体烘烤、冷却的步骤；所述环氧涂层由重量比为100:(10~30)的环氧涂料原液和稀释剂混合而成，所述烘烤的温度为130~155℃，烘烤时间为30~50min。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述环氧涂料原液由环氧树脂、色浆、正丁醇、异丙醇、甲基异丁基酮和苯酚组成，所述稀释剂由甲基异丁基酮、正丁醇混合而成。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述耐腐蚀防护涂层包括电泳环氧涂层和喷涂环氧涂层，其总厚度为20~30μm。