CN110684996B - 一种烧结NdFeB磁体表面镍基超疏水耐蚀性涂层的制备方法 - Google Patents

一种烧结NdFeB磁体表面镍基超疏水耐蚀性涂层的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烧结NdFeB磁体表面镍基超疏水耐蚀性涂层的制备方法，采用电沉积和化学沉积相结合的方法，在烧结NdFeB磁体表面，制备了具有超疏水性的镍基涂层。首先通过电化学沉积形成表面镍锥的修饰阵列结构，然后通过镍‑磷合金的化学沉积对镍锥表面进行修饰，形成表面的微纳结构，在保持电镀镍高结合力的基础上，通过表面的微纳结构形成表面超疏水层，为烧结NdFeB磁体提供更长效的腐蚀防护作用。

Description

一种烧结NdFeB磁体表面镍基超疏水耐蚀性涂层的制备方法
技术领域
本发明属于磁性材料表面防护、耐蚀涂层领域，具体涉及一种烧结NdFeB磁体表面镍基超疏水耐蚀性涂层的制备方法。
背景技术
钕铁硼永磁材料自80年代问世以来，因其具有优异的磁性能，相对低廉的价格和充足的资源储备而迅速取代传统的Sm-Co系稀土永磁材料，在音圈电机、磁共振成像、电机、传感器、仪表等领域获得了广泛的应用。但是，NdFeB磁体存在着耐蚀性能差的缺点，严重影响了其应用，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。
近年来，润湿性设计与控制引起了很多的关注，许多方法最近开发以制造具有受控的表面，碳氟化合物、硅氧乙烷和硬脂酸是最常用的表面能降低剂，然而，应当注意的是，即使具有最低表面能的材料，水接触角也仅在120°左右，因此，表面的设计和控制形态学是至关重要的，迄今为止，已经有许多报告通过构造粗糙表面结构，将亲水/疏水性表面转化为超疏水的，诸如电化学的各种方法的粗糙度沉积，溶胶-凝胶涂层，化学气相沉积等。刘燕等公开了一种两步法形成镁合金超疏水耐腐蚀性表面的制备，先进行化学镀镍，将基体放置在由硫酸镍、柠檬酸钠、次亚磷酸钠、氨水、氢氟酸组成的溶液中，在基体表面预镀一层镍层，再将基体放置在氯化镍和硼酸组成的电化学镀液中，使基体表面通过两步处理形成微纳米尺度的双层分级结构，这种利用化学镀加电镀的方法使得镁合金表面镀层的润湿角达到了160°左右，并且有较高的耐蚀性和稳定性。作为镍锥电沉积产生的结构易于氧化，镍-磷合金沉积在镍锥结构上表面通过无电解电镀提供了明显的优点，例如，在复杂形状、低成本设备简单，具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优良特性和更好的装饰性能。
因此，开发一种烧结NdFeB磁体表面镍基超疏水性耐蚀涂层的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磁体耐蚀性能差的问题，提供一种烧结NdFeB磁体表面镍基超疏水耐蚀性涂层及其制备方法，以达到疏水性，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磁体表面镍基超疏水耐蚀性涂层的制备方法，具体步骤如下：
(1)电化学沉积：
以氯化镍、硼酸、盐酸乙二胺和去离子水为原料配制电化学沉积液I，分别以石墨和NdFeB磁体作为阳极和阴极，进行电化学沉积，干燥后待用；
(2)化学沉积：
以硫酸镍、柠檬酸钠、次亚磷酸钠、乙酸钠和去离子水为原料配制化学沉积液II，将步骤(1)的产物浸入化学沉积液II中进行化学沉积，干燥后待用；
(3)陈化处理：
将步骤(2)的产物于20-60℃陈化2-10天。
优选地，步骤(1)中电化学沉积液I的制备方法如下：
将氯化镍、硼酸、盐酸乙二胺置于烧杯中，加入去离子水后磁力搅拌15-25min，使其混合均匀，然后放入水浴锅中加热至58-62℃待用。
优选地，步骤(1)的电化学沉积液I中氯化镍的浓度为1.0-1.2mol/L，硼酸的浓度为0.5-0.7mol/L，盐酸乙二胺的浓度为1.5-1.8mol/L。
优选地，步骤(1)中沉积温度为60-70℃。
优选地，步骤(1)中的沉积电流密度为0.06-0.08A/cm2，沉积时间为5-15min。
优选地，步骤(2)中化学沉积液II的制备方法如下：
将硫酸镍、柠檬酸钠、次亚磷酸钠、乙酸钠置于烧杯中，加入去离子水后磁力搅拌15-25min，待其混合均匀后放入水浴锅中加热至68-72℃待用。
优选地，步骤(2)的化学沉积液II中硫酸镍的浓度为5-20g/L，柠檬酸钠的浓度为5-15g/L，次亚磷酸钠的浓度为5-15g/L，乙酸钠的浓度为1-10g/L。
优选地，步骤(2)中的浸泡温度为50-90℃。
优选地，步骤(2)中的浸泡时间为3-5min。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明采用电沉积和化学沉积相结合的方法，在烧结NdFeB磁体表面，制备了具有超疏水性的镍基涂层，其润湿角为150±1°，在保持电镀镍高结合力的基础上，通过表面的微纳结构形成表面超疏水层，为烧结NdFeB磁体提供更长效的腐蚀防护作用。
附图说明
图1为对比例1得到的镀层的SEM相貌图；
图2为本发明制备的涂层SEM形貌图，从图中可以看出该镍涂层具有微纳米结构，且纳米片排列致密。
图3为涂层的润湿角图片；通过照片可以得出该涂层具有一定的疏水性能。
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。
对比例1：
(1)基体前处理：先将NdFeB样品碱洗除油12min，去离子水冲洗后，再用稀硝酸酸洗40s，在去离子水中超声清洗1min，最后弱酸活化处理20s，在去离子水中超声清洗1min后，干燥后待用；
(2)溶液配制：用电子天平分别称量50g氨基磺酸、4g氯化镍和4g的硼酸置于烧杯中，加入100mL去离子水后磁力搅拌20min，使其混合均匀，然后放入水浴锅中加热至50℃,待用；
(3)分别以前处理后的NdFeB基体和石墨电极作为阴、阳极，在50℃的沉积液中进行电化学沉积，其中电流密度0.15A/dm2，沉积时间为10h，之后将样品用去离子水冲洗干燥。
实施例1：
(1)溶液配制，具体来说：
首先配制电化学沉积液I，用电子天平分别称量23.77g氯化镍、19.95g盐酸乙二胺以及3.09g硼酸置于烧杯中，加入100mL去离子水后磁力搅拌20min，使其混合均匀，然后放入水浴锅中加热至60℃待用；
配制化学沉积液II：用电子天平分别称量0.625g硫酸镍、0.5g次亚磷酸钠、0.5g柠檬酸钠以及0.125g的乙酸钠置于烧杯中，加入50mL去离子水后磁力搅拌20min，待其混合均匀后放入水浴锅中加热至70℃待用。
(2)电化学沉积：分别以NdFeB磁体和石墨电极作为阴、阳极，在60℃的电化学沉积液I中进行电化学沉积，其中电流大小为0.1A，沉积时间为10min，之后将样品用去离子水冲洗，在60℃下干燥1h。
(3)化学沉积：将步骤(2)的产物置于70℃的化学沉积液II中，静置3min后取出，用去离子水冲洗，在60℃下干燥30min。
(4)陈化处理：将步骤(3)的产物放置在玻璃器皿中，置于干燥通风处，暴露在空气中10天，使其表面发生氧化。
经测试，按照上述步骤在基体上制备出了具有微纳米结构的超疏水耐蚀性镍涂层，在盐雾试验中经800小时不发生明显腐蚀。
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)中的电流大小为0.13A。
经测试，按照上述步骤在基体上制备出了具有微纳米结构的超疏水耐蚀性镍涂层，在盐雾试验中经800小时不发生明显腐蚀。
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)中的沉积时间为7min。
经测试，按照上述步骤在基体上制备出了具有微纳米结构的超疏水耐蚀性镍涂层，在盐雾试验中经800小时不发生明显腐蚀。
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)中的沉积时间为13min。
经测试，按照上述步骤在基体上制备出了具有微纳米结构的超疏水耐蚀性镍涂层，在盐雾试验中经800小时不发生明显腐蚀。
实施例5
本实施例的制备方法同实施例1，不同的是步骤(3)中的沉积时间为5min。
经测试，按照上述步骤在基体上制备出了具有微纳米结构的超疏水耐蚀性镍涂层，在盐雾试验中经800小时不发生明显腐蚀。
实施例6
本实施例的制备方法同实施例1，不同的是步骤(2)中电化学沉积液的温度为70℃。
经测试，按照上述步骤在基体上制备出了具有微纳米结构的超疏水耐蚀性镍涂层，在盐雾试验中经800小时不发生明显腐蚀。

Claims (6)

1.一种烧结 NdFeB 磁体表面镍基超疏水耐蚀性涂层的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）电化学沉积：以氯化镍、硼酸、盐酸乙二胺和去离子水为原料配制电化学沉积液I，分别以石墨和 NdFeB 磁体作为阳极和阴极，进行电化学沉积，沉积电流密度为 0.06-0.08A/cm2，沉积时间为 5-15min，干燥后待用，其中，电化学沉积液I中氯化镍的浓度为1.0-1.2mol/L，硼酸的浓度为 0.5-0.7mol/L，盐酸乙二胺的浓度为 1.5-1.8mol/L；
（2）化学沉积：以硫酸镍、柠檬酸钠、次亚磷酸钠、乙酸钠和去离子水为原料配制化学沉积液II，将步骤（1）的产物浸入化学沉积液 II 中进行化学沉积，浸泡温度为50-90℃，干燥后待用；
（3）陈化处理：将步骤（2）的产物于20-60℃陈化2-10 天 。
2.如权利要求 1 所述的一种烧结 NdFeB 磁体表面镍基超疏水耐蚀性涂层的制备方法，其特征在于：步骤（1）中电化学沉积液 I 的制备方法如下：将氯化镍、硼酸、盐酸乙二胺置于烧杯中，加入去离子水后磁力搅拌 15-25min，使其混合均匀，然后放入水浴锅中加热至 58-62℃待用。
3.如权利要求 1 所述的一种烧结NdFeB磁体表面镍基超疏水耐蚀性涂层的制备方法，其特征在于：步骤（1）中沉积温度为 60-70℃。
4.如权利要求 1 所述的一种烧结 NdFeB 磁体表面镍基超疏水耐蚀性涂层的制备方法，其特征在于：步骤（2）中化学沉积液 II 的制备方法如下：将硫酸镍、柠檬酸钠、次亚磷酸钠、乙酸钠置于烧杯中，加入去离子水后磁力搅拌 15-25min，待其混合均匀后放入水浴锅中加热至 68-72℃待用。
5.如权利要求 1 所述的一种烧结 NdFeB 磁体表面镍基超疏水耐蚀性涂层的制备方法，其特征在于：步骤（2）的化学沉积液 II 中硫酸镍的浓度为 5-20 g/L，柠檬酸钠的浓度为 5-15 g/L，次亚磷酸钠的浓度为 5-15 g/L，乙酸钠的浓度为 1-10 g/L。
6.如权利要求 1 所述的一种烧结 NdFeB 磁体表面镍基超疏水耐蚀性涂层的制备方法，其特征在于：步骤（2）中的浸泡时间为3-5min。
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