專(zhuān)利名稱(chēng)：一種釹鐵硼永磁材料的機(jī)械鍍鋅鎳的表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種釹鐵硼永磁材料的表面處理方法，特別涉及一種釹鐵硼永磁材料的機(jī)械鍍鋅鎳的表面處理方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)釹鐵硼(NdFeB)永磁材料的應(yīng)用和發(fā)展十分迅速，而釹鐵硼永磁材料的防護(hù)是關(guān)系到釹鐵硼永磁材料能否推廣應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。釹鐵硼永磁材料主要是由稀土金屬釹(Nd)、鐵和硼等元素通過(guò)粉末冶金工藝制備而成的。作為目前最強(qiáng)的磁性材料，釹鐵硼永磁材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電鍍器件、機(jī)械、醫(yī)療、汽車(chē)等領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣闊。釹鐵硼永磁材料應(yīng)用的前提是首先要解決好釹鐵硼永磁材料的防腐問(wèn)題。作為一種由粉末冶金工藝制備而成的多孔材料，釹鐵硼永磁材料中的富釹相、釹鐵硼主相和邊界相很容易形成晶間腐蝕。由于釹鐵硼粉末合金中的稀土元素釹的性質(zhì)活潑，因而使整個(gè)釹鐵硼合金的耐蝕性能變得很差，特別是在濕熱的環(huán)境中極易生銹腐蝕，并因腐蝕失效造成磁性能的下降或損壞，嚴(yán)重影響了釹鐵硼永磁材料的使用壽命，降低了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。釹鐵硼永磁材料的磁性能與其組織結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系。釹鐵硼永磁材料的主相是其磁性能的主要來(lái)源，而對(duì)矯頑力貢獻(xiàn)最大的是富釹相。當(dāng)釹鐵硼永磁材料發(fā)生腐蝕以后，其磁性能將發(fā)生巨大的變化。因此，釹鐵硼永磁材料的防腐問(wèn)題一直是釹鐵硼永磁材料需要解決的主要問(wèn)題。目前，釹鐵硼永磁材料的防腐方法有很多種，例如電鍍鎳、電鍍鋅(CN142K47A、 CN1056133A)、電鍍多層鎳、鍍銅(CN1514889A)、磷化、電泳漆等。電鍍鋅是在直流電源的作用下，金屬鋅離子在陰極上被還原成金屬鋅，而機(jī)械鍍鋅則不需要直流電源，利用機(jī)械能量和化學(xué)促進(jìn)劑的作用，在金屬零件上沉積鋅。具體方法為在旋轉(zhuǎn)的滾筒內(nèi)放入被鍍零件、 玻璃珠、水、化學(xué)促進(jìn)劑和鋅粉，在滾筒達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后，零件表面便生成結(jié)合力良好的連續(xù)鋅層?？梢?jiàn)機(jī)械鍍鋅是物理和化學(xué)兩方面的作用所致。申請(qǐng)?zhí)枮?2110408. 5的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種機(jī)械鍍鋅工藝。該機(jī)械鍍鋅工藝以工業(yè)鋅粉(150 300目)為原料，借助于專(zhuān)用的活化分散助鍍劑，用玻璃微珠作為沖擊介質(zhì)，可對(duì)金屬結(jié)構(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件、鑄鐵管路等鐵基金屬工件進(jìn)行機(jī)械鍍鋅，得到外表具有銀白色光澤的均勻、致密、光滑的純鋅鍍層。該純鋅鍍層具有良好的耐蝕性能和穩(wěn)定性。另一方面，如何降低釹鐵硼永磁材料在表面處理過(guò)程中的磁通損失越來(lái)越成為一個(gè)尖銳的問(wèn)題。測(cè)量已經(jīng)成膜的釹鐵硼永磁材料的磁通，然后在150°C下將該釹鐵硼永磁材料放置1小時(shí)后降溫到常溫，如此重復(fù)2-3次后，再測(cè)量該釹鐵硼永磁材料的磁通值。根據(jù)這兩次測(cè)量的磁通值可以計(jì)算出高溫減磁。經(jīng)過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中的表面處理方法處理后的釹鐵硼永磁材料的高溫減磁通常為2-15%
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種釹鐵硼永磁材料的機(jī)械鍍鋅鎳方法，所述方法包括如下步驟(1)倒角磨光采用機(jī)械振磨或者滾磨倒角法對(duì)釹鐵硼永磁材料進(jìn)行常規(guī)磨光；(2)脫脂除油使用磷酸鈉、碳酸鈉或氫氧化鈉進(jìn)行常規(guī)脫脂除油；(3)酸洗除銹然后使用硝酸溶液對(duì)所述釹鐵硼永磁材料進(jìn)行常規(guī)酸洗除銹、水洗、硫酸活化；(4)閃鍍銅使用鍍銅液在釹鐵硼永磁材料表面進(jìn)行鍍銅層，所述鍍銅液包括 0. 03 0. 5摩爾/升的硫酸銅，0. 05 0. 7摩爾/升的乙二胺四乙酸和0. 02 0. 3摩爾 /升的亞硫酸鈉，且所述鍍銅液的pH為6. 5 7. 5 ；和(5)機(jī)械鍍鋅鎳采用鍍鋅鎳液對(duì)釹鐵硼永磁材料進(jìn)行鍍鋅鎳層，所述鍍鋅鎳液包括基礎(chǔ)液、分散劑、沖擊介質(zhì)、以及金屬粉末；其中，所述基礎(chǔ)液包括20-80克/升的磷酸錳、0. 5-5克/升的氯化亞錫、0. 2-10克/升的氟化鉀和0. 1-0. 5克/升的表面活性劑 0P-10，所述基礎(chǔ)液的pH為5. 0-6. 0 ；所述分散劑為1. 0-5. 0克/升的聚乙二醇水溶液；所述沖擊介質(zhì)為玻璃珠；所述金屬粉末為鋅和鎳金屬粉末。優(yōu)選地，鍍銅時(shí)間為1分鐘。所述銅層的厚度為3-5微米。優(yōu)選地，所述基礎(chǔ)液和所述分散劑的體積比為1 1-3。優(yōu)選地，所述玻璃珠的直徑為0.5-5微米，與磁體的重量百分比為1 1-4。優(yōu)選地，所述鋅和鎳金屬粉末的粒徑均為3-10微米。優(yōu)選地，所述鋅和鎳金屬粉末的質(zhì)量比為2-10 1。優(yōu)選地，所述鋅鎳層的厚度為8-20微米。優(yōu)選地，所述釹鐵硼永磁材料為燒結(jié)釹鐵硼永磁材料或粘結(jié)釹鐵硼永磁材料。在本發(fā)明的機(jī)械鍍鋅鎳方法中，首先對(duì)釹鐵硼永磁材料進(jìn)行表面處理，該表面處理可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的已知方法來(lái)進(jìn)行。例如，首先使用機(jī)械振磨或者滾磨倒角法對(duì)釹鐵硼永磁材料進(jìn)行磨光。然后使用堿性溶液對(duì)釹鐵硼永磁材料進(jìn)行脫脂除油，例如將釹鐵硼永磁材料放入由20g/升的磷酸鈉、IOg/升的碳酸鈉和IOg/升的氫氧化鈉組成的堿性溶液中進(jìn)行脫脂除油。接著對(duì)該釹鐵硼永磁材料進(jìn)行酸洗除銹，例如使用(體積比)的硝酸溶液清洗除去該釹鐵硼永磁材料表面的氧化物。最后用水沖洗掉釹鐵硼永磁材料表面的酸和雜質(zhì)。與現(xiàn)有技術(shù)中的電鍍和熱浸鍍相比，本發(fā)明的機(jī)械鍍鋅鎳方法可以節(jié)約電能達(dá) 80 %，鍍液配方無(wú)毒，且廢液處理簡(jiǎn)便。因此，本發(fā)明的機(jī)械鍍鋅鎳方法具有生產(chǎn)成本低、工藝簡(jiǎn)單便于掌握和環(huán)保優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)使用本發(fā)明的機(jī)械鍍鋅鎳方法可以使釹鐵硼永磁材料獲得優(yōu)良的耐腐蝕性能，并且使釹鐵硼永磁材料的無(wú)氫脆和熱浸鍍的退火軟化現(xiàn)象。與現(xiàn)有技術(shù)的表面處理方法相比，本發(fā)明的機(jī)械鍍鋅鎳方法的另一個(gè)有益效果是大大降低了釹鐵硼永磁材料的高溫減磁率，并將高溫減磁率控制在0. 15%以下。
具體實(shí)施例方式為了能夠進(jìn)一步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其他目的，現(xiàn)結(jié)合所附較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下，所說(shuō)明的較佳實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，并非限定本發(fā)明。實(shí)施例1
將024*015* 18mm的釹鐵硼永磁材料2. 3公斤先在振磨機(jī)中磨光2小時(shí)。經(jīng)磷酸鈉20g/升，碳酸鈉IOg/升，氫氧化鈉IOg/升脫脂除油后，在硝酸中酸洗除去表面氧化物，水洗3次，再經(jīng)5%硫酸活化后進(jìn)行鍍銅。將上述預(yù)處理完的釹鐵硼永磁材料放入鍍銅液中，鍍銅液的組成為硫酸銅0. 03摩爾/升，亞硫酸鈉0. 02摩爾/升，EDTA0. 15摩爾/升， PH為6. 5。在滾桶中反應(yīng)1分鐘，在釹鐵硼永磁材料表面形成銅層，銅層厚度3.0微米?；A(chǔ)液成份為磷酸錳20克/升，氯化亞錫5克/升，氟化鉀0. 2克/升和表面活性劑0P-100. 1 克/升，PH= 5.0。分散劑成份為聚乙二醇5.0克/升的水溶液。其中基礎(chǔ)液和分散液的體積比為1 1。沖擊介質(zhì)為DO. 5 (直徑為0.5微米)的玻璃珠。加入鋅鎳的兩種金屬粉末的質(zhì)量比為10 1。將形成銅層的磁體水洗后，將2. 3公斤的玻璃珠、1公斤3微米的鋅粉和3微米的鎳粉。裝入滾桶浸入提前配好的基礎(chǔ)液和分散液的槽子中，滾鍍30分，涂層厚度8微米。滾鍍完畢后將珠子與工件分開(kāi)，干燥，包裝。然后進(jìn)行十字銼刀試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)和高溫減磁測(cè)定，經(jīng)鍍層未起剝落，不起皮，結(jié)合力很好，參見(jiàn)表1。實(shí)施例2將024*015* 18mm的釹鐵硼永磁材料3. 5公斤按實(shí)施例1方法磨光，脫脂除油，酸洗活化。將上述預(yù)處理完的釹鐵硼永磁材料放入鍍銅液中，鍍銅液的組成為硫酸銅0. 5摩爾/升，亞硫酸鈉0.30摩爾/升，EDTA0. 7摩爾/升，pH為7. 5。在滾桶中反應(yīng)1分鐘，在釹鐵硼永磁材料表面形成銅層，銅層厚度4. 0微米。基礎(chǔ)液成份為磷酸錳80克/升，氯化亞錫0. 5克/升，氟化鉀10克/升和表面活性劑0P-10 0. 5克/升，pH = 6. 0。分散劑成份為聚乙二醇1.0克/升的水溶液。其中基礎(chǔ)液和分散液的體積比為1 3。沖擊介質(zhì)為 D5(直徑為5微米)的玻璃珠。鋅鎳的兩種金屬粉末的質(zhì)量比為2 1。將形成銅層的磁體水洗后，將0. 5公斤的磁體與2. 0公斤的玻璃珠、0. 5公斤10微米的鋅粉和鎳粉裝入滾桶浸入提前配好的基礎(chǔ)液和分散液的槽子中，滾鍍60分，涂層厚度20微米。滾鍍完畢后將珠子與工件分開(kāi)，干燥，包裝。然后進(jìn)行十字銼刀試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)和高溫減磁測(cè)定， 經(jīng)鍍層未起剝落，不起皮，結(jié)合力很好，參見(jiàn)表1。實(shí)施例3將024*015* 18mm的釹鐵硼永磁材料3. 5公斤按實(shí)施例1方法磨光，脫脂除油，酸洗活化。將上述預(yù)處理完的釹鐵硼永磁材料放入鍍銅液中，鍍銅液的組成為硫酸銅0. 25摩爾/升，亞硫酸鈉0. 10摩爾/升，EDTA0. 47摩爾/升，pH為6. 8。在滾桶中反應(yīng)1分鐘，在釹鐵硼永磁材料表面形成銅層，銅層厚度5. 0微米。基礎(chǔ)液成份為磷酸錳60克/升，氯化亞錫2. 5克/升，氟化鉀7克/升和表面活性劑0P-10 0. 35克/升，pH = 5. 5。分散劑成份為聚乙二醇3.5克/升的水溶液。其中基礎(chǔ)液和分散液的體積比為1 2。沖擊介質(zhì)為 D3(直徑為3微米)的玻璃珠。鋅鎳的兩種金屬粉末的質(zhì)量比為5 1。將形成銅層的磁體水洗后，將1公斤的磁體與3. 0公斤的玻璃珠、1. 2公斤5微米的鋅粉和鎳粉按比例混和裝入滾桶浸入提前配好的基礎(chǔ)液和分散液的槽子中，滾鍍60分，涂層厚度12微米。滾鍍完畢后將珠子與工件分開(kāi)，干燥，包裝。然后進(jìn)行十字銼刀試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)和高溫減磁測(cè)定，經(jīng)鍍層未起剝落，不起皮，結(jié)合力很好，參見(jiàn)表1。實(shí)施例4將( 24、15* 18mm的釹鐵硼永磁材料3. 5公斤按實(shí)施例1方法磨光，脫脂除油，酸洗活化。將上述預(yù)處理完的釹鐵硼永磁材料放入鍍銅液中，鍍銅液的組成為硫酸銅0. 4摩爾/升，亞硫酸鈉0. 16摩爾/升，EDTA0. 36摩爾/升，pH為7. 0。在滾桶中反應(yīng)30秒，在釹鐵硼永磁材料表面形成銅層厚度3. 5微米。基礎(chǔ)液成份為磷酸錳55克/升，氯化亞錫 2. 8克/升，氟化鉀1克/升和表面活性劑0P-10 0. 4克/升，pH = 5. 5。分散劑成份為聚乙二醇3.0克/升的水溶液。其中基礎(chǔ)液和分散液的體積比為1 1。沖擊介質(zhì)為D2(直徑為2微米)的玻璃珠。鋅鎳的兩種金屬粉末的質(zhì)量比為8 1。將形成銅層的磁體水洗后，將1. 5公斤的磁體與3. 0公斤的玻璃珠、1. 2公斤10微米的鋅粉和3微米的鎳粉裝入滾桶浸入提前配好的基礎(chǔ)液和分散液的槽子中，滾鍍60分，涂層厚度15微米。滾鍍完畢后將珠子與工件分開(kāi)，干燥，包裝。然后進(jìn)行十字銼刀試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)和高溫減磁測(cè)定，經(jīng)鍍層未起剝落，不起皮，結(jié)合力很好，參見(jiàn)表1。實(shí)施例5將024*015* 18mm的釹鐵硼永磁材料3. 5公斤按實(shí)施例1方法磨光，脫脂除油，酸洗活化。將上述預(yù)處理完的釹鐵硼永磁材料放入鍍銅液中，鍍銅液的組成為硫酸銅0. 35摩爾/升，亞硫酸鈉0. 23摩爾/升，EDTA0. 05摩爾/升，pH為6. 8。在滾桶中反應(yīng)15秒，在釹鐵硼永磁材料表面形成銅層，銅層厚度4. 5微米。基礎(chǔ)液成份為磷酸錳55克/升，氯化亞錫1.5克/升，氟化鉀0.8克/升和表面活性劑0P-10 0. 2克/升，pH = 6.0。分散劑成份為聚乙二醇4.0克/升的水溶液。其中基礎(chǔ)液和分散液的體積比為1 3。沖擊介質(zhì)為 D4(直徑為4微米)的玻璃珠。鋅鎳的兩種金屬粉末的質(zhì)量比為7 1。將形成銅層的磁體水洗后，將2. 0公斤的磁體與2. 0公斤的玻璃珠、0. 5公斤3微米的鋅粉和10微米的鎳粉裝入滾桶浸入提前配好的基礎(chǔ)液和分散液的槽子中，滾鍍70分，涂層厚度17微米。滾鍍完畢后將珠子與工件分開(kāi)，干燥，包裝。然后進(jìn)行十字銼刀試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)和高溫減磁測(cè)定，經(jīng)鍍層未起剝落，不起皮，結(jié)合力很好，參見(jiàn)表1。對(duì)比實(shí)施例1將024*015* 18mm的釹鐵硼永磁材料2. 3公斤先在振磨機(jī)中磨光2小時(shí)。經(jīng)磷酸鈉20g/升，碳酸鈉IOg/升，氫氧化鈉IOg/升脫脂除油后，在硝酸中酸洗除去表面氧化物，水洗吹干。電鍍鋅，鋅層厚度10微米。然后進(jìn)行十字銼刀試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)和高溫減磁測(cè)定，防腐蝕性能參見(jiàn)表1。對(duì)比實(shí)施例2將024*015* 18mm的釹鐵硼永磁材料2. 3公斤先在振磨機(jī)中磨光2小時(shí)。經(jīng)磷酸鈉20g/升，碳酸鈉IOg/升，氫氧化鈉IOg/升脫脂除油后，在硝酸中酸洗除去表面氧化物，水洗吹干。將上述預(yù)處理完的釹鐵硼永磁材料放入鍍銅液中，鍍銅液的組成為硫酸銅 0. 03摩爾/升，亞硫酸鈉0. 02摩爾/升，EDTA0. 15摩爾/升，pH為6. 5。在滾桶中反應(yīng)1 分鐘，在釹鐵硼永磁材料表面形成銅層?；A(chǔ)液成份為磷酸錳20克/升，氯化亞錫5克/ 升，氟化鉀0. 2克/升和表面活性劑0P-10 0. 1克/升，pH5. 0。分散劑成份為1聚乙二醇 5.0克/升的水溶液。其中基礎(chǔ)液和分散液的體積比為1 1。沖擊介質(zhì)為DO. 5的玻璃珠。 將形成銅層的磁體水洗后，將2. 0公斤的磁體與2. 0公斤的玻璃珠、0. 5公斤7微米的鋅粉裝入滾桶浸入提前配好的基礎(chǔ)液和分散液的槽子中，滾鍍70分，涂層厚度20微米。滾鍍完畢后將珠子與工件分開(kāi)，干燥，包裝。然后進(jìn)行十字銼刀試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)和高溫減磁測(cè)定，防腐蝕性能參見(jiàn)表1。表 權(quán)利要求
1.一種釹鐵硼永磁材料的機(jī)械鍍鋅鎳的表面處理方法，所述方法包括如下步驟(1)倒角磨光采用機(jī)械振磨或者滾磨倒角法對(duì)釹鐵硼永磁材料進(jìn)行常規(guī)磨光；(2)脫脂除油使用磷酸鈉、碳酸鈉或氫氧化鈉進(jìn)行常規(guī)脫脂除油；(3)酸洗除銹然后使用硝酸溶液對(duì)所述釹鐵硼永磁材料進(jìn)行常規(guī)酸洗除銹、水洗、硫酸活化；(4)閃鍍銅使用鍍銅液在釹鐵硼永磁材料表面進(jìn)行鍍銅層，所述鍍銅液包括0.03 0. 5摩爾/升的硫酸銅，0. 05 0. 7摩爾/升的乙二胺四乙酸和0. 02 0. 3摩爾/升的亞硫酸鈉，且所述鍍銅液的pH為6. 5 7. 5 ；和(5)機(jī)械鍍鋅鎳采用鍍鋅鎳液對(duì)釹鐵硼永磁材料進(jìn)行鍍鋅鎳層，所述鍍鋅鎳液包括基礎(chǔ)液、分散劑、沖擊介質(zhì)、以及金屬粉末；其中，所述基礎(chǔ)液包括20-80克/升的磷酸錳、 0. 5-5克/升的氯化亞錫、0. 2-10克/升的氟化鉀和0. 1-0. 5克/升的表面活性劑0P-10， 所述基礎(chǔ)液的pH為5. 0-6. 0 ；所述分散劑為1. 0-5. 0克/升的聚乙二醇水溶液；所述沖擊介質(zhì)為玻璃珠；所述金屬粉末為鋅和鎳金屬粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，鍍銅時(shí)間為1分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述銅層的厚度為3-5微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基礎(chǔ)液和所述分散劑的體積比為 1 1-3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃珠的直徑為0.5-5微米，其與磁體的重量比為1 1-4。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鋅和鎳金屬粉末的粒徑均為3-10微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鋅和鎳金屬粉末的質(zhì)量比為 2-10 1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鋅鎳層的厚度為8-20微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述釹鐵硼永磁材料為燒結(jié)釹鐵硼永磁材料或粘結(jié)釹鐵硼永磁材料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種釹鐵硼永磁材料的機(jī)械鍍鋅鎳的表面處理方法，所述方法包括如下步驟(1)倒角磨光；(2)脫脂除油；(3)酸洗除銹；(4)閃鍍銅和(5)機(jī)械鍍鋅鎳采用鍍鋅鎳液對(duì)釹鐵硼永磁材料進(jìn)行鍍鋅鎳層，所述鍍鋅鎳液包括基礎(chǔ)液、分散劑、沖擊介質(zhì)、以及金屬粉末。通過(guò)使用本發(fā)明的機(jī)械鍍鋅鎳方法可以使釹鐵硼永磁材料獲得優(yōu)良的耐腐蝕性能，并大大降低了釹鐵硼永磁材料的高溫減磁率。
文檔編號(hào)C23C18/40GK102400144SQ201010280078
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者潘廣麾, 白曉剛 申請(qǐng)人:北京中科三環(huán)高技術(shù)股份有限公司, 天津三環(huán)樂(lè)喜新材料有限公司