CN110453253A - 一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法，具体步骤包括：对烧结NdFeB磁体电镀镍镀层，通过高温气相法，实现金属Ni镀层的磷化，形成NiP合金镀层。本发明公开了一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法，该方法解决了目前在化学镀NiP合金存在的结合力差问题，在保持电镀镍高结合力的基础上，实现镀Ni层的气相磷化，形成NiP合金镀层，为烧结NdFeB磁体提供更长效的腐蚀防护作用。

Description

一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法
技术领域
本发明属于磁性材料表面防护和耐蚀涂层领域，具体涉及一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法。
背景技术
钕铁硼永磁体由于具有高剩磁、高矫顽力、高磁能积等优异性能和较高的性价比，是目前磁性最强的永磁材料，在市场上得到了广泛的应用。但是，在电化学环境中，钕铁硼磁体表面的富Nd晶界相的电位最负，在原电池中成为阳极，而主相则成为原电池的阴极，使得钕铁硼磁体易腐蚀，严重限制了烧结NdFeB磁体应用领域的进一步拓展，因此，必须采取措施改善烧结NdFeB磁体的耐腐蚀性能，目前工业生产中主要采用表面防护处理法在磁体表面添加防护涂层，能够显著提高磁体的耐蚀性能。
防护涂层是通过阻碍腐蚀介质与基体之间直接接触来减缓磁体的腐蚀。目前，烧结NdFeB磁体表面常用的防护措施如下：电镀、化学镀、有机涂层、物理气相沉积以及复合镀层等。电镀工艺能有效地对磁体起到防护装饰性作用，目前已广泛应用于钕铁硼磁体表面防护处理，其中电镀镍工艺在磁体表面形成镀镍层结晶细小，且在空气中稳定性高，陈久扬等公开了一种钕铁硼磁体的电镀镍方法，在预镀液工艺中采用由硫酸镍、硼酸、琥珀酸脂钠盐和水组成的第一电镀液溶液，在镀半光镍处理过程中采用由硫酸镍、柠檬酸氢二氨、硼酸、氨水和水组成的第二电镀液溶液，它不仅减少了电镀过程对钕铁硼磁体性能的影响，保证磁体具有较好的磁性能，并且对于端部角度较小的产品进行电镀时，其镀层厚度均匀，分布性也好。而化学镀的分散能力非常好，无明显的边缘效应，几乎不受工件复杂外形的限制，因此镀层厚度均匀，且化学镀工艺设备简单，镀层通常比较致密、孔隙率较低、与基体结合力强、有光亮或半光亮的外观，某些化学镀镀层还具有特殊的性能，但化学镀与电镀相比，溶液稳定性较差，且化学反应镀镍时添加的络合剂就会对废水产生比较大的影响，它本身就对镍离子具有络合作用，在废水中也会吸附镍离子，重金属捕捉剂，螯合剂等方法都无法解决这个问题。
因此，开发一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金涂层的电镀制备方法具有重要的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明针对烧结NdFeB磁体表面金属涂层耐蚀性能差及传统化学镀合金存在的结合力差的问题，提供一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法，以提高其耐腐蚀性能。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：
一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法，具体步骤包括：对烧结NdFeB磁体电镀镍镀层，通过高温气相法，实现金属Ni镀层的磷化，形成NiP合金镀层。
优选地，一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用电镀法在烧结NdFeB表面制备纯Ni镀层；
(2)将镀Ni的NdFeB磁体和含磷物质置于密封式炉内，通入惰性气体排除炉内空气，加热进行高温处理，保温一定时间后随炉缓慢冷却，完成NiP合金镀层的制备。
优选地，步骤(1)中Ni镀层为单一的Ni镀层或者NiCuNi复合镀层。
优选地，步骤(1)中反应条件如下：沉积时间2.8-3.2h，Ni涂层厚度为23-26μm。
优选地，步骤(2)中的含磷物质为单质磷、次亚磷酸钠中的一种或者两种混合物。
优选地，步骤(2)中含磷物质的量根据P与Ni的元素比为1:100-20:100来确定。
优选地，步骤(2)的惰性气体为氩气、氮气中的一种或者两种混合气体；
优选地，步骤(2)的加热温度为300-500℃，保温时间为0.5-2h。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明公开了一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法，该方法解决了目前在化学镀NiP合金存在的结合力差问题，在保持电镀镍高结合力的基础上，实现镀Ni层的气相磷化，形成NiP合金镀层，为烧结NdFeB磁体提供更长效的腐蚀防护作用。
附图说明
图1为未经磷化的Ni镀层SEM形貌图；
图2为实施例1制备的NiP合金镀层的SEM形貌图；
(由图1-2中可以看出，经过气相磷化可以形成NiP合金镀层。)
图3为未经磷化的Ni镀层和实施例1、2、3、4、5制备的NiP合金镀层的电化学极化曲线。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明，需要说明的是，仅仅是对本发明构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应视为落入本发明的保护范围。
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
实施例1
(1)将NdFeB基体置于3％的硝酸溶液中超声清洗30s，然后去离子水超声清洗5min后，烘燥后放入电镀液中进行预镀镍处理，镀镍时间为3h，取出后使用去离子水对样品进行多次清洗，后烘燥保存待用，获得的Ni涂层厚度约为23-26μm；
(2)将步骤(1)中的样品放入1号烧舟中，用电子天平称量0.5g的次亚磷酸钠放入2号烧舟中，将两个烧舟放入中温管式炉内，向炉内通入氩气作为载流气，流量为100sccm，待除尽炉内空气后，再将管式炉温度升至300℃，保温1h后在氩气气氛保护下炉冷至室温，使得Ni镀层表面磷化，形成NiP合金镀层。
对照实施例1为未经磷化处理的烧结NdFeB磁体表面的Ni涂层。其电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-0.69V，自腐蚀电流密度为13.04μA·cm-2；
按照上述步骤形成的NiP合金涂层电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-0.42V，自腐蚀电流密度为1.58μA·cm-2，其综合耐蚀性能明显优于步骤(1)产物。
对实施例1中步骤(1)产物与实施例1中步骤(2)产物的元素成分分析结果如下表1所示：
表1元素成分分析对比表
实施例2
本实施例的制备方法同实施例1，不同的是步骤(2)中的加热温度是325℃。
经测试，按照上述步骤形成的NiP合金涂层电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-0.39V，自腐蚀电流密度为5.09μA·cm-2，其综合耐蚀性能明显优于对照实施例；
实施例3
本实施例的制备方法同实施例1，不同的是步骤(2)中的加热温度是350℃。
经测试，按照上述步骤形成的NiP合金涂层电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-0.36V，自腐蚀电流密度为1.07μA·cm-2，其综合耐蚀性能明显优于对照实施例；
实施例4
本实施例的制备方法同实施例1，不同的是步骤(2)中的保温时间为120min。
经测试，按照上述步骤形成的NiP合金涂层电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-0.51V，自腐蚀电流密度为1.91μA·cm-2，其综合耐蚀性能明显优于对照实施例。
实施例5
本实施例的制备方法同实施例1，不同的是步骤(2)中的保温时间为30min。
经测试，按照上述步骤形成的NiP合金涂层电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-0.29V，自腐蚀电流密度为1.29μA·cm-2，其综合耐蚀性能明显优于对照实施例。

Claims (8)

1.一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法，其特征在于：具体步骤包括：对烧结NdFeB磁体电镀镍镀层，通过高温气相法，实现金属Ni镀层的磷化，形成NiP合金镀层。
2.根据权利要求1所述的一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)采用电镀法在烧结NdFeB表面制备纯Ni镀层；
(2)将镀Ni的NdFeB磁体和含磷物质置于密封式炉内，通入惰性气体排除炉内空气，加热进行高温处理，保温一定时间后随炉缓慢冷却，完成NiP合金镀层的制备。
3.根据权利要求2所述的一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法，其特征在于：步骤(1)中Ni镀层为单一的Ni镀层或者NiCuNi复合镀层。
4.根据权利要求2所述的一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法，其特征在于：步骤(1)中反应条件如下：沉积时间2.8-3.2h，Ni涂层厚度为23-26μm。
5.根据权利要求2所述的一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的含磷物质为单质磷、次亚磷酸钠中的一种或者两种混合物。
6.根据权利要求2所述的一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法，其特征在于：步骤(2)中含磷物质的量根据P与Ni的元素比为1:100-20:100来确定。
7.根据权利要求2所述的一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法，其特征在于：步骤(2)的惰性气体为氩气、氮气中的一种或者两种混合气体。
8.根据权利要求2所述的一种烧结NdFeB磁体表面NiP合金镀层的制备方法，其特征在于：步骤(2)的加热温度为300-500℃，保温时间为0.5-2h。
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