CN202463036U - 防腐蚀的钕铁硼永磁表面镀层材料 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于钕铁硼永磁材料表面防腐领域，更具体地说，是涉及防腐蚀的钕铁硼永磁表面镀层材料。本实用新型提供了一种防腐效果好、持久性的防腐蚀的钕铁硼永磁表面镀层材料。钕铁硼永磁材料表面的镀层由里往外依次为，电镀Ni层、化学镀Ni层、电镀Cu层、化学镀Ni层和电镀Ni层。

Description

防腐蚀的钕铁硼永磁表面镀层材料

技术领域：

本实用新型属于钕铁硼永磁材料表面防腐领域，更具体地说，是涉及防腐蚀的钕铁硼永磁表面镀层材料。

背景技术：

钕铁硼稀土永磁是继钐钴稀土永磁后的第三代稀土永磁材料，具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积。钕铁硼永磁材料的迅速发展，极大地促进了科学技术的进步。作为磁性功能材料被广泛地应用于电子产品、汽车工业、医疗设备、能源交通、永磁电机、风力发电等众多领域。

由于钕铁硼永磁体中的钕是一种稀土元素，化学活性很强，其标准平衡电位是-2.431V，在空气中易被氧化，耐蚀性差。并且在烧结钕铁硼永磁材料中富B相、富Nd相、Nd₂Fe₁₄B相的电化学电位各不相同，富Nd相的电极电位负于基体Nd₂Fe₁₄B相，晶界上数量众多的富钕相，在湿热的环境中形成腐蚀微电池，组成了许多大阴极(Nd₂Fe₁₄B相)与小阳极(Nd相)组成的微电池群。富Nd相首先被腐蚀，形成晶间腐蚀，严重时，产生大量Nd的氧化物和氢化物使材料粉化，从而导致磁性能下降。因此，一般都要对钕铁硼永磁体表面进行涂层处理，目前使用的涂层技术有：电镀Ni层、电镀Zn层、组合电镀NiCuNi层、化学镀Ni层、电泳以及真空溅射铝膜等技术。

采用上述方法获得的钕铁硼永磁体的表面涂层，不能完全满足钕铁硼永磁体的防腐和使用性能，限制了钕铁硼磁体在一些耐蚀性、稳定性方面有更高要求的领域的应用。

实用新型内容：

本实用新型就是针对上述问题，提供了一种防腐效果好、持久性的防腐蚀的钕铁硼永磁表面镀层材料。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型采用如下技术方案，钕铁硼永磁材料表面的镀层由里往外依次为，电镀Ni层、化学镀Ni层、电镀Cu层、化学镀Ni层和电镀Ni层。

镀层总厚度为16～35μm。

镀层中的化学镍层厚度为2～10μm。

镀层中的电镀Ni层的厚度3～15μm。

镀层中的电镀Cu层的厚度3～15μm。

加工时，其在钕铁硼永磁体表面依次进行电镀Ni、化学镀Ni、电镀Cu、化学镀Ni和电镀Ni。

钕铁硼永磁体在镀层前还进行了倒角、除油、酸洗和活化。

电镀Ni的加工工艺为，将经过前处理的钕铁硼永磁体置于镀镍溶液中，在温度为48～52℃，pH＝4.2～4.6的条件下进行电镀镍，电流密度为0.8～1A/dm²，电镀时间为30～60min；

镀Ni溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 220～250g/L；NiCL₂35～40g/L；H₃BO₃40～45g/L，溶剂为水。

化学镀Ni的加工工艺为，将镀层后的钕铁硼永磁体置于化学镀镍溶液中，在温度为65～75℃，pH＝4.8～5.0的条件下进行化学镀镍；

化学镀Ni溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 18～23g/L；NaC₂H₃O₂·3H₂O14～15g/L；Na₃C₆H₅O₇·2H₂O 9～10g/L；NaH₂PO₂·H₂O 20～25g/L；C₄H₆O₅10～20g/L，溶剂为水；

电镀Cu的加工工艺为，

钕铁硼永磁体在镀层后进行了热处理，热处理是在无氧条件下进行的，将镀层后的钕铁硼永磁体置于镀铜溶液中，在温度为44～46℃，pH＝8.0～8.5的条件下进行电镀铜，电流密度为0.6～0.8A/dm²，电镀时间为30～60min；

镀铜溶液的组成为，K₄P₂O₇ 270～300g/L；Cu₂P₂O₇ 40～60g/L，溶剂为水。

钕铁硼永磁体在镀层后进行了热处理，热处理是在无氧条件下进行的，热处理温度为600～850℃，热处理时间为1～2h。

所述的无氧条件为氩气气氛、氮气气氛或真空度为1～3×10^-3MPa。

本实用新型的有益效果：

(1)不同种类的镀层具有不同的微观组织结构，并且镀层之间存在高低不同的电位差，按照一定的次序进行组合可以显著的提高钕铁硼永磁体的耐腐蚀性能；

(2)镀层应力释放、镀层表层老化致密、Nd相析出并均布于磁体表面补充电镀过程中造成的富Nd相损失，对矫顽力的贡献。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图1中，1为钕铁硼永磁材料，2为电镀镍层，3为电镀铜层，4为化学镀镍层。

图2为热扩渗后磁体表面边界处Dy、Nd、Al元素分布图。

具体实施方式：

钕铁硼永磁材料表面的镀层由里往外依次为，电镀Ni层、化学镀Ni层、电镀Cu层、化学镀Ni层和电镀Ni层。

镀层总厚度为16～35μm。

镀层中的化学镍层厚度为2～10μm。

镀层中的电镀Ni层的厚度3～15μm。

镀层中的电镀Cu层的厚度3～15μm。

具体实施方式：

实施例1

选取牌号为45M，尺寸Φ30×7mm的五块钕铁硼永磁体，分别编号为1、2、3、4、5：

(1)首先对钕铁硼永磁体的性能进行检测，然后进行倒角、除油、酸洗、活化等的处理；

(2)采用电镀Ni+化学镀Ni+电镀Cu+化学镀Ni+电镀Ni的镀层组合进行镀覆，镀层总厚度分别为16μm，20μm，25μm，30μm，35μm；

(3)电镀Ni加工工艺为，将经过前处理的钕铁硼永磁体置于镀镍溶液中，在温度为48℃，pH＝4.2的条件下进行电镀镍，电流密度为0.8A/dm²，电镀时间为60min；

镀Ni溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 220g/L；NiCL₂ 35g/L；H₃BO₃45g/L，溶剂为水。

(4)化学镀Ni加工工艺为，将镀层后的钕铁硼永磁体置于化学镀镍溶液中，在温度为75℃，pH＝5.0的条件下进行化学镀镍60min；

化学镀Ni溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 18g/L；NaC₂H₃O₂·3H₂O15g/L；Na₃C₆H₅O₇·2H₂O 10g/L；NaH₂PO₂·H₂O 25g/L；C₄H₆O₅ 20g/L，CuSO₄·5H₂O 0.01g/L，溶剂为水；

(5)电镀Cu的加工工艺为将化学镀镍后的钕铁硼永磁体置于镀铜溶液中，在温度为46℃，pH＝8.0的条件下进行电镀铜，电流密度为0.8A/dm²，电镀时间为60min；

镀铜溶液的组成为，K₄P₂O₇ 270g/L；Cu₂P₂O₇ 40g/L，溶剂为水。

(6)第二层化学镀Ni按照步骤(4)进行。

(7)第二层电镀Ni按照步骤(3)进行。

(8)再将五块磁体置于真空热处理炉中在真空度为10^-3MPa，加热温度为750℃条件下进行热扩散处理1.5h，然后随炉冷却至50℃以下取出；

然后，测定五块磁体的磁性能并进行中性盐雾试验，试验条件如下：喷液为温度35℃、浓度5wt％、pH＝6.5～7.2的NaCl溶液，喷雾速度为1.5ml/Hr，结果如表1所示。

表1

由表1可知，镀后的磁体经真空热处理后，随着镀层厚度的增加磁体的内禀矫顽力增加，耐腐蚀能力提高。

实施例2

选取牌号为45M，尺寸Φ30×7mm的三块钕铁硼永磁体，分别编号为1、2、3；

(1)首先对钕铁硼永磁体的性能进行检测，然后进行倒角、除油、酸洗、活化的前处理；

(2)采用电镀Ni+化学镀Ni+电镀Cu+化学镀Ni+电镀Ni的镀层组合进行镀覆，镀层总厚度为30μm；

(3)电镀Ni加工工艺为，将经过前处理的钕铁硼永磁体置于镀镍溶液中，在温度为48℃，pH＝4.2的条件下进行电镀镍，电流密度为0.8A/dm²，电镀时间为60min；

镀Ni溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 220g/L；NiCL₂35g/L；H₃BO₃45g/L，溶剂为水。

(4)化学镀Ni加工工艺为，将镀层后的钕铁硼永磁体置于化学镀镍溶液中，在温度为75℃，pH＝5.0的条件下进行化学镀镍60min；

化学镀Ni溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 18g/L；NaC₂H₃O₂·3H₂O15g/L；Na₃C₆H₅O₇·2H₂O 10g/L；NaH₂PO₂·H₂O 25g/L；C₄H₆O₅ 20g/L，CuSO₄·5H₂O 0.01g/L，溶剂为水；

(5)电镀Cu的加工工艺为将化学镀镍后的钕铁硼永磁体置于镀铜溶液中，在温度为46℃，pH＝8.0的条件下进行电镀铜，电流密度为0.8A/dm²，电镀时间为60min；

镀铜溶液的组成为，K₄P₂O₇ 270g/L；Cu₂P₂O₇ 40g/L，溶剂为水。

(6)第二层化学镀Ni按照步骤(4)进行。

(7)第二层电镀Ni按照步骤(3)进行。

(8)再将三块磁体分别置于真空热处理炉中在氩气保护、氮气保护以及真空度为10^-3MPa的三种状态下，加热温度为750℃条件下进行热扩散处理1.5h，然后随炉冷却至50℃以下取出；

然后，测定三块磁体的磁性能并进行中性盐雾试验，试验条件如下：喷液为温度35℃、浓度5wt％、pH＝6.5～7.2的NaCl溶液，喷雾速度为1.5ml/Hr，结果如表2所示。

表2

由表2可知，在高真空热处理的条件下，磁体获得更高的内禀矫顽力和耐蚀性。

实施例3

选取牌号为45M，尺寸Φ30×7mm的六块钕铁硼永磁体，分别编号为1、2、3、4、5、6；

(1)首先对钕铁硼永磁体的性能进行检测，然后进行倒角、除油、酸洗、活化的前处理；

(2)采用电镀Ni+化学镀Ni+电镀Cu+化学镀Ni+电镀Ni的镀层组合进行镀覆，镀层总厚度为30μm；

(3)电镀Ni加工工艺为，将经过前处理的钕铁硼永磁体置于镀镍溶液中，在温度为48℃，pH＝4.2的条件下进行电镀镍，电流密度为0.8A/dm²，电镀时间为60min；

镀Ni溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 220g/L；NiCL₂ 35g/L；H₃BO₃45g/L，溶剂为水。

(4)化学镀Ni加工工艺为，将镀层后的钕铁硼永磁体置于化学镀镍溶液中，在温度为75℃，pH＝5.0的条件下进行化学镀镍60min；

化学镀Ni溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 18g/L；NaC₂H₃O₂·3H₂O15g/L；Na₃C₆H₅O₇·2H₂O 10g/L；NaH₂PO₂·H₂O 25g/L；C₄H₆O₅ 20g/L，CuSO₄·5H₂O 0.01g/L，溶剂为水；

(5)电镀Cu的加工工艺为将化学镀镍后的钕铁硼永磁体置于镀铜溶液中，在温度为46℃，pH＝8.0的条件下进行电镀铜，电流密度为0.8A/dm²，电镀时间为60min；

镀铜溶液的组成为，K₄P₂O₇ 270g/L；Cu₂P₂O₇ 40g/L，溶剂为水。

(6)第二层化学镀Ni按照步骤(4)进行。

(7)第二层电镀Ni按照步骤(3)进行。

(8)再将六块磁体分别置于真空热处理炉中在真空度为10^-3MPa下，加热温度分别为600、650、700、750、800、850℃条件下进行热扩散处理1.5h，然后随炉冷却至50℃以下取出；

然后，测定六块磁体的磁性能并进行中性盐雾试验，试验条件如下：喷液为温度35℃、浓度5wt％、pH＝6.5～7.2的NaCl溶液，喷雾速度为1.5ml/Hr，结果如表3所示。

表3

由表3可知，热处理温度小于750℃时，耐盐雾试验时间变化不大，当真空热处理温度在750℃时磁体获得更高的内禀矫顽力和良好的耐蚀性。

实施例4

选取牌号为45M，尺寸Φ30×7mm的六块钕铁硼永磁体，分别编号为1、2、3、4、5、6：

(1)首先对钕铁硼永磁体的性能进行检测，然后进行倒角、除油、酸洗、活化的前处理；

(2)采用电镀Ni+化学镀Ni+电镀Cu+化学镀Ni+电镀Ni的镀层组合进行镀覆，镀层总厚度为30μm；

(3)电镀Ni加工工艺为，将经过前处理的钕铁硼永磁体置于镀镍溶液中，在温度为48℃，pH＝4.2的条件下进行电镀镍，电流密度为0.8A/dm²，电镀时间为60min；

镀Ni溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 220g/L；NiCL₂ 35g/L；H₃BO₃45g/L，溶剂为水。

(4)化学镀Ni加工工艺为，将镀层后的钕铁硼永磁体置于化学镀镍溶液中，在温度为75℃，pH＝5.0的条件下进行化学镀镍60min；

化学镀Ni溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 18g/L；NaC₂H₃O₂·3H₂O15g/L；Na₃C₆H₅O₇·2H₂O 10g/L；NaH₂PO₂·H₂O 25g/L；C₄H₆O₅ 20g/L，CuSO₄·5H₂O 0.01g/L，溶剂为水；

(5)电镀Cu的加工工艺为将化学镀镍后的钕铁硼永磁体置于镀铜溶液中，在温度为46℃，pH＝8.0的条件下进行电镀铜，电流密度为0.8A/dm²，电镀时间为60min；

镀铜溶液的组成为，K₄P₂O₇ 270g/L；Cu₂P₂O₇ 40g/L，溶剂为水。

(6)第二层化学镀Ni按照步骤(4)进行。

(7)第二层电镀Ni按照步骤(3)进行。

(8)再将六块磁体分别置于真空热处理炉中在真空度为10^-3MPa下，加热温度为750℃条件下进行热扩散处理，处理时间分别为1、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0h，然后随炉冷却至50℃以下取出；

然后，测定六块磁体的磁性能并进行中性盐雾试验，试验条件如下：喷液为温度35℃、浓度5wt％、pH＝6.5～7.2的NaCl溶液，喷雾速度为1.5ml/Hr，结果如表4所示。

表4

由表4可知，当真空热处理时间高于1.6h时，磁体具有高的内禀矫顽力和优良的耐蚀性。

Claims (5)

1.防腐蚀的钕铁硼永磁表面镀层材料，其特征在于，钕铁硼永磁材料表面的镀层由里往外依次为，电镀Ni层、化学镀Ni层、电镀Cu层、化学镀Ni层和电镀Ni层。

2.根据权利要求1所述的防腐蚀的钕铁硼永磁表面镀层材料，其特征在于，镀层总厚度为16~35μm。

3.根据权利要求1所述的防腐蚀的钕铁硼永磁表面镀层材料，其特征在于，镀层中的化学镍层厚度为2~10μm。

4.根据权利要求1所述的防腐蚀的钕铁硼永磁表面镀层材料，其特征在于，镀层中的电镀Ni层的厚度3~15 μm。

5.根据权利要求1所述的防腐蚀的钕铁硼永磁表面镀层材料，其特征在于，镀层中的电镀Cu层的厚度3~15 μm。

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