CN115274282A - 一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法 - Google Patents

一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法，先对钕铁硼磁体进行预处理，然后将预处理后的钕铁硼磁体进行金属干法镀膜处理，在钕铁硼磁体的表面形成金属干法镀膜膜层，所述的金属干法镀膜膜层将钕铁硼磁体表面具有的微孔结构封闭住，最后对金属干法镀膜处理后的钕铁硼磁体进行涂覆处理，在金属干法镀膜膜层表面形成涂覆层；优点是在提高钕铁硼磁体防腐蚀性能的同时，不会导致钕铁硼磁体磁性能下降太多，钕铁硼磁体磁性能够满足设计要求，从而在生产钕铁硼磁体的材料配方中可以少添加或不添加镝、铽等重稀土金属或战略金属钴，降低钕铁硼磁体成本的同时节约了稀有资源。

Description

一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法
技术领域
本发明涉及一种钕铁硼磁体表面防护方法，尤其是涉及一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法。
背景技术
钕铁硼磁体具有优异的磁性能和很高的性价比，广泛应用于电子、电机和通信等技术领域。但是，由于钕铁硼磁体的性质非常活泼，很容易被腐蚀而出现生锈、粉化或者失去磁性等问题，极大地限制了钕铁硼磁体的使用寿命和应用领域。
目前，主要通过对钕铁硼磁体的表面进行表面涂覆处理形成保护层来提高其防腐蚀性能。电镀处理是当前使用最为广泛的一种表面涂覆处理技术，在电镀处理后，钕铁硼磁体的表面形成电镀镀层。虽然电镀镀层在一定程度上隔离了钕铁硼磁体与外界环境的接触，提高了钕铁硼磁体的耐腐蚀性，但是由于电镀工艺的局限性，存在以下问题：钕铁硼磁体的主相和富钕相形成微电池，在电场下腐蚀加速；同时钕铁硼磁体具有微孔结构，直接对钕铁硼磁体进行电镀处理时，电镀药液会通过微孔渗入钕铁硼磁体内部，从而对钕铁硼磁体造成腐蚀损伤，引起磁性能的下降。
为了解决电镀工艺导致的钕铁硼磁体磁性能下降的问题，确保钕铁硼磁体在实施电镀工艺后的磁性能满足设计要求，目前主要通过在生产钕铁硼磁体的材料配方中添加镝、铽等重稀土金属或战略金属钴来抵御电镀药液的腐蚀。但是，该方法不但导致钕铁硼磁体成本的增加，而且耗费了我国宝贵的镝、铽等重稀土金属或战略金属钴，造成了稀有资源的浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法。该钕铁硼磁体表面防护方法在提高钕铁硼磁体防腐蚀性能的同时，不会导致钕铁硼磁体磁性能下降太多，钕铁硼磁体磁性能够满足设计要求，从而在生产钕铁硼磁体的材料配方中可以少添加或不添加镝、铽等重稀土金属或战略金属钴，降低钕铁硼磁体成本的同时节约了稀有资源。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法，包括以下步骤：
①对钕铁硼磁体进行预处理；
②将预处理后的钕铁硼磁体进行金属干法镀膜处理，在钕铁硼磁体的表面形成金属干法镀膜膜层，所述的金属干法镀膜膜层将钕铁硼磁体表面具有的微孔结构封闭住；
③对金属干法镀膜处理后的钕铁硼磁体进行涂覆处理，在金属干法镀膜膜层表面形成涂覆层。
所述的步骤②中的金属干法镀膜膜层的厚度至少为0.3μm。
所述的步骤③中的涂覆层的厚度为5～35μm。该方法中，由于金属干法镀膜膜层的存在，涂覆层的厚度可以较薄，为5～35μm即可，既可以提高涂覆处理的效率，又可以节约涂覆原辅材料，减少废液排放，经济环保。
所述的步骤①中的预处理包括除油、除锈和活化处理。
所述的预处理具体过程为：
①-1在温度为50～70℃条件下对钕铁硼磁体进行碱性脱脂(除油)，时间为5～15分钟；
①-2对脱脂后的钕铁硼磁体先后进行两次纯水洗；
①-3采用体积浓度为5％的硝酸酸洗液在室温条件下酸洗1～3分钟(除锈)；
①-4进行两次纯水洗；
①-5进行超声波水洗；
①-6进行纯水洗；
①-7采用浓度为15g/L的氟化氢铵溶液进行活化处理，其中温度为室温，时间为30秒；
①-8进行纯水洗，预处理完成。该预处理工艺通过采用化学试剂除油，同时采用体积浓度为5％的硝酸酸洗液除锈，相对于现有技术中采用有机溶剂进行预处理的工艺，成本低，同时环境友好，采用浓度为15g/L的氟化氢铵溶液进行活化，氟化氢铵溶液中的氨基和氟具备缓蚀作用，从而能够降低预处理工艺对钕铁硼磁体的腐蚀，减少预处理工艺中钕铁硼磁体的磁损耗。
所述的步骤②中的金属干法镀膜处理过程中使用的金属为镍、铜、钛、镍铁、铁、铝、锌、银、不锈钢和铬中的任意一种或者两种及两种以上的复合。
所述的步骤③中的涂覆处理为电镀、电泳和喷涂中的任意一种或者两种及两种以上的复合。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过先对钕铁硼磁体进行预处理，使钕铁硼磁体表面具有较高的清洁度，增强后续金属干法镀膜膜层能与钕铁硼磁体表面结合力，然后对预处理后的钕铁硼磁体进行金属干法镀膜处理，在钕铁硼磁体的表面形成金属干法镀膜膜层，金属干法镀膜膜层将钕铁硼磁体表面具有的微孔结构封闭住，却不会对钕铁硼磁体造成损伤而引起磁性能的下降，最后对金属干法镀膜处理后的钕铁硼磁体进行涂覆处理，在金属干法镀膜膜层表面形成涂覆层。在进行涂覆处理时，金属干法镀膜膜层一方面阻挡了涂覆处理时的涂覆液对钕铁硼磁体的腐蚀路径，另一方面也大幅改善了后续涂覆层的孔隙缺陷，使外部环境难以通过涂覆层的孔隙与钕铁硼磁体接触，金属干法镀膜膜层和涂覆层对钕铁硼磁体形成双重防护，在大大提高了钕铁硼磁体的耐腐蚀性的同时，涂覆处理时的涂覆液由于金属干法镀膜膜层的阻挡，不能进入钕铁硼磁体的微孔结构中对钕铁硼磁体进行腐蚀，不会导致钕铁硼磁体磁性能下降，由此本发明在提高钕铁硼磁体防腐蚀性能的同时，不会导致钕铁硼磁体磁性能下降太多，钕铁硼磁体磁性能满足设计要求，从而在生产钕铁硼磁体的材料配方中可以少添加或不添加镝、铽等重稀土金属或战略金属钴，降低钕铁硼磁体成本的同时节约了稀有资源；经测试，采用本发明的方法处理的钕铁硼磁体相对于现有的钕铁硼磁体，其磁损降低了40-80％、耐高温高湿试验经受时间提高了2-6倍。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法，包括以下步骤：
①对钕铁硼磁体进行预处理，其中预处理具体过程为：
①-1在温度为50～70℃条件下对钕铁硼磁体进行碱性脱脂(除油)，时间为5～15分钟；
①-2对脱脂后的钕铁硼磁体先后进行两次纯水洗；
①-3采用体积浓度为5％的硝酸酸洗液在室温条件下酸洗1～3分钟(除锈)；
①-4进行两次纯水洗；
①-5进行超声波水洗；
①-6进行纯水洗；
①-7采用浓度为15g/L的氟化氢铵溶液进行活化处理，其中温度为室温，时间为30秒；
①-8进行纯水洗，预处理完成；
②将预处理后的钕铁硼磁体进行金属干法镀膜处理，在钕铁硼磁体的表面形成金属干法镀膜膜层，金属干法镀膜膜层将钕铁硼磁体表面具有的微孔结构封闭住，其中金属干法镀膜处理过程中采用的金属为镍，靶功率为300W，气压为0.2Pa，金属干法镀膜膜层的厚度为0.3～3μm；
③对金属干法镀膜处理后的钕铁硼磁体进行电镀处理，在金属干法镀膜膜层表面形成电镀镀层，其中电镀镀层厚度为8～25μm，电镀处理温度为55℃，电镀处理采用硫酸镍溶液作为电镀药液，硫酸镍溶液由浓度为330g/L的硫酸镍、浓度为50g/L的氯化镍、浓度为40g/L的硼酸、浓度为0.08g/L的十二烷基硫酸钠和水组成，硫酸镍溶液的PH值为3.5。
对采用本实施例的方法处理的钕铁硼磁体与仅进行电镀处理(与本实施例的电镀处理工艺完全一样)的钕铁硼磁体分别进行压力容器试验(PCT)测试及磁性能磁通的测试。测试结果表明：采用本实施例的方法处理的钕铁硼磁体的经受时间为240小时，而仅进行电镀处理的钕铁硼磁体的经受时间仅为72小时。
实施例二：一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法，包括以下步骤：
①对钕铁硼磁体进行预处理，其中预处理具体过程为：
①-1在温度为50～70℃条件下对钕铁硼磁体进行碱性脱脂(除油)，时间为5～15分钟；
①-2对脱脂后的钕铁硼磁体先后进行两次纯水洗；
①-3采用体积浓度为5％的硝酸酸洗液在室温条件下酸洗1～3分钟(除锈)；
①-4进行两次纯水洗；
①-5进行超声波水洗；
①-6进行纯水洗；
①-7采用浓度为15g/L的氟化氢铵溶液进行活化处理，其中温度为室温，时间为30秒；
①-8进行纯水洗，预处理完成；
②将预处理后的钕铁硼磁体进行金属干法镀膜处理，在钕铁硼磁体的表面形成金属干法镀膜膜层，金属干法镀膜膜层将钕铁硼磁体表面具有的微孔结构封闭住；金属干法镀膜处理过程中采用的金属为不锈钢，靶功率为300W，气压为0.2Pa，金属干法镀膜膜层的厚度为0.3～3μm；
③将金属干法镀膜处理后的钕铁硼磁体进行电镀处理，在金属干法镀膜膜层表面形成电镀镀层，其中电镀镀层厚度为5～15μm，电镀温度为55℃，电镀处理采用硫酸镍溶液作为电镀药液，硫酸镍溶液由浓度为330g/L的硫酸镍、浓度为50g/L的氯化镍、浓度为40g/L的硼酸、浓度为0.08g/L的十二烷基硫酸钠和水组成，硫酸镍溶液的PH值为3.8。
对采用本实施例的方法处理的钕铁硼磁体与仅进行电镀处理(与本实施例的电镀处理工艺完全一样)的钕铁硼磁体分别进行压力容器试验(PCT)测试及磁性能磁通的测试。测试结果表明：采用本实施例的方法处理的钕铁硼磁体的经受时间为216小时，而仅进行电镀处理的钕铁硼磁体得经受时间仅为36小时。
实施例三：一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法，包括以下步骤：
①将钕铁硼磁体进行预处理，预处理的具体过程为：
①-1在温度为50～70℃条件下对钕铁硼磁体进行碱性脱脂(除油)，时间为5～15分钟；
①-2对脱脂后的钕铁硼磁体先后进行两次纯水洗；
①-3采用体积浓度为5％的硝酸酸洗液在室温条件下酸洗1～3分钟(除锈)；
①-4进行两次纯水洗；
①-5进行超声波水洗；
①-6进行纯水洗；
①-7采用浓度为15g/L的氟化氢铵溶液进行活化处理，其中温度为室温，时间为30秒；
②-8进行纯水洗，预处理完成；
②将预处理后的钕铁硼磁体进行金属干法镀膜处理，在钕铁硼磁体的表面形成金属干法镀膜膜层，金属干法镀膜膜层将钕铁硼磁体表面具有的微孔结构封闭住；金属干法镀膜处理过程中采用的金属为钛，靶功率为300W，气压为0.2Pa，金属干法镀膜膜层的厚度为0.3～3μm；
③将金属干法镀膜处理后的钕铁硼磁体进行电镀处理，在金属干法镀膜膜层表面形成电镀镀层，其中电镀镀层厚度为8～20μm，电镀温度为55℃，电镀处理采用硫酸镍溶液作为电镀药液，硫酸镍溶液由浓度为330g/L的硫酸镍、浓度为50g/L的氯化镍、浓度为40g/L的硼酸、浓度为0.08g/L的十二烷基硫酸钠和水组成，硫酸镍溶液的PH值为4.0。
对采用本实施例的方法处理的钕铁硼磁体与仅进行电镀处理(与本实施例的电镀处理工艺完全一样)的钕铁硼磁体分别进行压力容器试验(PCT)测试及磁性能磁通的测试。测试结果表明：采用本实施例的方法处理的钕铁硼磁体的经受时间为144小时，而仅进行电镀处理的钕铁硼磁体得经受时间仅为48小时。
实施例四：一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法，包括以下步骤：
①将钕铁硼磁体进行预处理，其中预处理具体过程为：
①-1在温度为50～70℃条件下对钕铁硼磁体进行碱性脱脂(除油)，时间为5～15分钟；
①-2对脱脂后的钕铁硼磁体先后进行两次纯水洗；
①-3采用体积浓度为5％的硝酸酸洗液在室温条件下酸洗1～3分钟(除锈)；
①-4进行两次纯水洗；
①-5进行超声波水洗；
①-6进行纯水洗；
①-7采用浓度为15g/L的氟化氢铵溶液进行活化处理，其中温度为室温，时间为30秒；
①-8进行纯水洗，预处理完成；
②将预处理后的钕铁硼磁体进行金属干法镀膜处理，在钕铁硼磁体的表面形成金属干法镀膜膜层，金属干法镀膜膜层将钕铁硼磁体表面具有的微孔结构封闭住；金属干法镀膜处理过程中采用的金属为铜，靶功率为300W，气压为0.2Pa，金属干法镀膜膜层的厚度为1～5μm；
③将金属干法镀膜处理后的钕铁硼磁体进行电镀处理，在金属干法镀膜膜层表面形成电镀镀层，其中电镀镀层厚度为17-35μm，电镀温度为55℃，电镀处理采用硫酸镍溶液作为电镀药液，硫酸镍溶液由浓度为330g/L的硫酸镍、浓度为50g/L的氯化镍、浓度为40g/L的硼酸、浓度为0.08g/L的十二烷基硫酸钠和水组成，硫酸镍溶液的PH值为3.5。
对采用本实施例的方法处理的钕铁硼磁体与仅进行电镀处理(与本实施例的电镀处理工艺完全一样)的钕铁硼磁体分别进行压力容器试验(PCT)测试及磁性能磁通的测试。测试结果表明：采用本实施例的方法处理的钕铁硼磁体的经受时间为360小时，而仅进行电镀处理的钕铁硼磁体得经受时间仅为96小时。
上述所有实施例中，钕铁硼磁体的材料配方均不添加镝、铽等重稀土金属或战略金属钴。
每个实施例中，采用该实施例的方法进行处理的钕铁硼磁体样品(称为实施例样品)和仅采用本实施例中的电镀方法进行处理的钕铁硼磁体样品(称为实施例对比样品)各选20只测得其中的磁通最大值、最小值和平均值，并选择未经过表面处理的钕铁硼磁体样品20只测得其中的磁通最大值、最小值和平均值，然后分别得出各实施例样品和各实施例对比样品相对于未经过表面处理的钕铁硼磁体样品的磁衰减，磁衰减表示各实施例样品和各实施例对比样品的平均磁通衰减率，磁通测试数据如表1所示，其中磁通单位为10-3mwb：
表1：磁通测试数据表
Figure BDA0003747723670000071
从表1中我们可以看出，按照本发明的方法对烧结钕铁硼磁体进行表面复合防护处理后，烧结钕铁硼磁体的磁衰减很小，基本保持该烧结钕铁硼磁体未经表面防护处理前的磁性能。本发明的表面复合防护方法对烧结钕铁硼磁体的损伤很小，其相对于仅通过电镀处理的表面防护处理方法，显著的减少了对烧结钕铁硼磁体的损伤；从而在生产钕铁硼磁体的材料配方中可以少添加或不添加镝、铽等重稀土金属或战略金属钴，降低钕铁硼磁体成本的同时节约了稀有资源。

Claims (7)

1.一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法，其特征在于包括以下步骤：
①对钕铁硼磁体进行预处理；
②将预处理后的钕铁硼磁体进行金属干法镀膜处理，在钕铁硼磁体的表面形成金属干法镀膜膜层，所述的金属干法镀膜膜层将钕铁硼磁体表面具有的微孔结构封闭住；
③对金属干法镀膜处理后的钕铁硼磁体进行涂覆处理，在金属干法镀膜膜层表面形成涂覆层。
2.根据权利要求1所述的一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法，其特征在于所述的步骤②中的金属干法镀膜膜层的厚度至少为0.3μm。
3.根据权利要求1或2所述的一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法，其特征在于所述的步骤③中的涂覆层的厚度为5～35μm。
4.根据权利要求1所述的一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法，其特征在于所述的步骤①中的预处理包括除油、除锈和活化处理。
5.根据权利要求4所述的一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法，其特征在于所述的预处理具体过程为：
①-1在温度为50～70℃条件下对钕铁硼磁体进行碱性脱脂(除油)，时间为5～15分钟；
①-2对脱脂后的钕铁硼磁体先后进行两次纯水洗；
①-3采用体积浓度为5％的硝酸酸洗液在室温条件下酸洗1～3分钟(除锈)；
①-4进行两次纯水洗；
①-5进行超声波水洗；
①-6进行纯水洗；
①-7采用浓度为15g/L的氟化氢铵溶液进行活化处理，其中温度为室温，时间为30秒；
①-8进行纯水洗，预处理完成。
6.根据权利要求1所述的一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法，其特征在于所述的步骤②中的金属干法镀膜处理过程中使用的金属为镍、铜、钛、镍铁、铁、铝、锌、银、不锈钢和铬中的任意一种或者两种及两种以上的复合。
7.根据权利要求1所述的一种低磁损的钕铁硼磁体表面防护方法，其特征在于所述的步骤③中的涂覆处理为电镀、电泳和喷涂中的任意一种或者两种及两种以上的复合。
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