專利名稱：永磁材料的表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁材料的表面處理方法，屬于材料的表面處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來釹鐵硼(NdFeB)永磁材料的應(yīng)用和發(fā)展十分迅速，而能否有效防護(hù)釹鐵硼 永磁材料是關(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、鐵和硼等元素通過粉末冶金工藝制備而成。作為目前最強(qiáng)的磁性材料，已經(jīng) 廣泛應(yīng)用于電鍍器件、機(jī)械、醫(yī)療、汽車等諸領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣闊。釹鐵硼永磁材料廣泛應(yīng)用的前提是要解決好釹鐵硼永磁材料的防腐問題。作為一 種粉末冶金工藝制備而成的多孔材料，其中的富釹相、釹鐵硼主相及邊界相很容易形成晶 間腐蝕。同時(shí)，釹鐵硼粉末合金中的稀土元素釹，性質(zhì)活潑，使整個(gè)釹鐵硼合金的耐蝕性能 變得很差，在濕熱的環(huán)境中極易生銹腐蝕，因腐蝕失效造成磁性能的下降或損壞，嚴(yán)重影響 了釹鐵硼永磁體的使用壽命，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，其中，釹鐵硼永磁體的主相是磁體磁性能的主要來源，而富釹相 對矯頑力的貢獻(xiàn)最大。當(dāng)釹鐵硼永磁材料發(fā)生腐蝕以后，材料的磁性能將極大地被削弱。因 此，釹鐵硼永磁材料的防腐問題一直是需要解決的主要問題之一。目前釹鐵硼永磁材料的防腐方法有很多。其中有電鍍鎳、電鍍鋅(CN142K47A、 CN1056133A)、電鍍多層鎳、鍍銅(CN1514889A)，磷化、電泳漆等多種方法。公開號為CN1272212的日本住友特殊金屬株式會(huì)社申請的發(fā)明專利提供了一種 耐腐蝕性永磁體及其制造方法，通過離子鍍、離子濺射或者物理氣相沉積以及化學(xué)氣相沉 積等方法在清潔后的稀土永磁體表面鍍上厚度為0. 06 30 μ m的Al或者Ti膜，然后再通 入單一的化或者含量在10%以上的&以形成厚度為0. 1 10 μ m的非晶氧化鋁膜層。通過 這種方法改善了磁體的耐腐蝕性。永磁體經(jīng)過上述處理以后，在溫度80°C、相對濕度90% 的條件下，可以達(dá)到IOOOh內(nèi)不被腐蝕。但是經(jīng)過這種表面處理后的永磁體的中性鹽霧試 驗(yàn)的結(jié)果并不理想。同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)表面處理后的永磁體高溫減磁現(xiàn)象都比較嚴(yán)重。高溫減磁試驗(yàn)操 作方法是將已經(jīng)成膜的釹鐵硼永磁材料測完磁通后，在150°C，放置1小時(shí)后降溫到常溫， 這樣2 3次之后，再測釹鐵硼永磁材料的磁通值。這兩次磁通值的變化百分比就是高溫 減磁率。現(xiàn)有技術(shù)的高溫減磁率一般在2% 15%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種既耐鹽霧又耐濕熱，并且可 以降低高溫減磁率的永磁材料的表面處理方法。根據(jù)本發(fā)明一方面，本發(fā)明提供了 一種永磁材料的表面處理方法包括如下步驟(1)材料磨光對所述永磁材料進(jìn)行磨光；(2)脫脂除油加入堿性溶液對磨光后的永磁材料進(jìn)行脫脂除油；
(3)酸洗除銹加入酸性溶液對脫脂除油后的永磁材料進(jìn)行酸洗除銹；(4)真空鍍鋁在酸洗后的永磁材料表面進(jìn)行真空鍍鋁形成鍍鋁層；(5)電泳環(huán)氧漆通過電泳在永磁材料的鍍鋁層上涂鍍環(huán)氧樹脂層。優(yōu)選地，在步驟中采用真空蒸鍍、真空濺射鍍或多弧離子鍍在酸洗后的永磁 材料表面進(jìn)行真空鍍鋁；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述真空蒸鍍?yōu)檎婵针娀?、真空電子束、或真空?阻蒸鍍，所述真空濺射鍍?yōu)橹蓄l直流磁控濺射鍍；所述多弧離子鍍?yōu)樾D(zhuǎn)磁控多弧離子鍍。優(yōu)選地，在步驟(5)中所述電泳為陰極電泳，所述環(huán)氧樹脂層不含鉛；進(jìn)一步優(yōu)選 地，所述環(huán)氧樹脂層為環(huán)氧聚酰胺和聚氨酯的混和物。優(yōu)選地，在步驟中所述鍍鋁層的厚度為0. 2 ΙΟμπι，所述鍍鋁層中鋁的晶粒 大小為20 200nm ；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述鍍鋁層的厚度為0. 5 5 μ m，所述鍍鋁層中鋁的晶 粒大小為50 IOOnm0優(yōu)選地，所述環(huán)氧樹脂層的厚度為10 40 μ m ；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述環(huán)氧樹脂層的 厚度為20 30μπι。優(yōu)選地，所述永磁材料為燒結(jié)釹鐵硼永磁材料或粘結(jié)釹鐵硼永磁材料。優(yōu)選地，在步驟(1)中通過機(jī)械振磨或滾磨倒角法對永磁材料進(jìn)行磨光。優(yōu)選地，在步驟(1)中所述堿性溶液為磷酸鈉、碳酸鈉或氫氧化鈉溶液，所述酸性 溶液為硝酸。在本發(fā)明中，隨著鍍鋁層和環(huán)氧樹脂層的厚度的增加，永磁材料的防腐蝕性能也 隨之增加。但是鍍鋁層和環(huán)氧樹脂層的厚度也不是越大越好，因?yàn)檫@樣會(huì)增加成本，只要達(dá) 到防腐蝕的目的即可。因此，作為優(yōu)選的實(shí)施方式，鍍鋁層不超過 ο μ m,環(huán)氧樹脂層的厚度 不超過40 μ m。本發(fā)明所提供的永磁材料的表面處理方法中的磨光、脫脂除油和酸洗除銹均屬于 本領(lǐng)域常用的表面清潔技術(shù)?？梢允褂帽绢I(lǐng)域常用的任何技術(shù)手段來達(dá)到清潔表面的目 的。例如，本發(fā)明所使用的堿性溶液選自磷酸鈉溶液、碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液、氫氧化鈉 溶液或氫氧化鉀溶液中的一種或多種，但仍存在其它沒有列舉的堿性溶液，同樣能用來技 術(shù)脫脂除油。如果僅僅是使用不同的、已有的堿性溶液進(jìn)行脫脂除油，則只是對本發(fā)明的技 術(shù)特征的簡單替換。本發(fā)明所提供的永磁材料的表面處理方法中的真空鍍鋁技術(shù)和電泳涂鍍環(huán)氧樹 脂技術(shù)都屬于本領(lǐng)域中常用的技術(shù)，而本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)主要在于將上述兩種技術(shù)結(jié)合在一 起，并且先進(jìn)行真空鍍鋁、后進(jìn)行電泳涂鍍環(huán)氧樹脂。因此，例如，僅僅采用本領(lǐng)域某種常用 的鍍鋁技術(shù)來代替本發(fā)明所列舉的真空蒸鍍、真空濺射鍍或多弧離子鍍，則只是對本發(fā)明 的技術(shù)特征的簡單替換。本發(fā)明所提供的永磁材料的表面處理方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效 果1、本發(fā)明提供的表面處理方法處理后的永磁材料表面均勻，具有良好的防腐蝕性 能濕熱試驗(yàn)(溫度80°C、相對濕度90% )和中性鹽霧試驗(yàn)均能達(dá)到1700小時(shí)，高溫高壓 試驗(yàn)為500小時(shí)；2、本發(fā)明所提供的表面處理方法處理過的永磁材料的高溫減磁率很小， 僅為0. 0.5%，遠(yuǎn)低于現(xiàn)有技術(shù)同類產(chǎn)品的高溫減磁率2% 15%。
具體實(shí)施例方式為使貴審查員能進(jìn)一步了解本發(fā)明的技術(shù)方案及其目的，現(xiàn)結(jié)合所附較佳實(shí)施例 詳細(xì)說明如下，所說明的較佳實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，并非限定本發(fā)明。實(shí)施例1先將2. 5kg的<2 MX <2 15 X 18mm的燒結(jié)釹鐵硼永磁材料在振磨機(jī)中機(jī)械振磨2 小時(shí)，然后用堿性溶液(磷酸鈉20g/L、碳酸鈉10g/L和氫氧化鈉10g/L)脫脂除油，隨后在 1 %的硝酸溶液中酸洗，以除去永磁材料表面的氧化物，最后清水沖洗、吹干，得到表面清潔 的永磁材料。采用真空電弧真空蒸鍍的方法在永磁材料清潔的表面上進(jìn)行真空鍍鋁，鍍鋁 層的厚度為 ο μ m，鍍鋁層中鋁的晶粒大小為200nm;采用常規(guī)的陰極電泳方法在永磁材料 的鍍鋁層上涂鍍厚度為10 μ m的環(huán)氧樹脂層即環(huán)氧聚酰胺和聚氨酯的混和物，處理完畢。實(shí)施例2按照實(shí)施例1的方法對2. 5kg的<2 MX C 15X 18mm的粘結(jié)釹鐵硼永磁材料進(jìn) 行表面清潔。采用真空電子束真空蒸鍍的方法在永磁材料清潔的表面上進(jìn)行真空鍍鋁，鍍 鋁層的厚度為0. 2 μ m，鍍鋁層中鋁的晶粒大小為IOOnm ；采用常規(guī)的陰極電泳方法在永磁 材料的鍍鋁層上涂鍍厚度為30 μ m的環(huán)氧樹脂層即環(huán)氧聚酰胺和聚氨酯的混和物，處理完 畢。實(shí)施例3按照實(shí)施例1的方法對2. ^g的<2 M X C 15 X 18mm的燒結(jié)釹鐵硼永磁材料進(jìn)行 表面清潔。采用旋轉(zhuǎn)磁控多弧離子鍍的方法在永磁材料清潔的表面上進(jìn)行真空鍍鋁，鍍鋁 層的厚度為0. 5 μ m，鍍鋁層中鋁的晶粒大小為20nm ；采用常規(guī)的陰極電泳方法在永磁材料 的鍍鋁層上涂鍍厚度為40 μ m的環(huán)氧樹脂層即環(huán)氧聚酰胺和聚氨酯的混和物，處理完畢。實(shí)施例4按照實(shí)施例1的方法對2. ^g的<2 M X C 15 X 18mm的粘結(jié)釹鐵硼永磁材料進(jìn)行 表面清潔。采用中頻直流磁控濺射鍍的方法在永磁材料清潔的表面上進(jìn)行真空鍍鋁，鍍鋁 層的厚度為2μπι，鍍鋁層中鋁的晶粒大小為50nm;采用常規(guī)的陰極電泳方法在永磁材料的 鍍鋁層上涂鍍厚度為20 μ m的環(huán)氧樹脂層即環(huán)氧聚酰胺和聚氨酯的混和物，處理完畢。實(shí)施例5按照實(shí)施例1的方法對2. ^g的<2 M X C 15 X 18mm的粘結(jié)釹鐵硼永磁材料進(jìn)行 表面清潔。采用真空電阻蒸鍍的方法在永磁材料清潔的表面上進(jìn)行真空鍍鋁，鍍鋁層的厚 度為5 μ m，鍍鋁層中鋁的晶粒大小為IOOnm ；采用常規(guī)的陰極電泳方法在永磁材料的鍍鋁 層上涂鍍厚度為25 μ m的環(huán)氧樹脂層即環(huán)氧聚酰胺和聚氨酯的混和物，處理完畢。實(shí)施例6按照實(shí)施例1的方法對2. ^g的<2 M X C 15 X 18mm的粘結(jié)釹鐵硼永磁材料進(jìn)行 表面清潔。采用射頻直流磁控濺射的方法在永磁材料清潔的表面上進(jìn)行真空鍍鋁，鍍鋁層 的厚度為2 μ m，鍍鋁層中鋁的晶粒大小為60nm;采用常規(guī)的陰極電泳方法在永磁材料的鍍 鋁層上涂鍍厚度為30 μ m的環(huán)氧樹脂層即環(huán)氧聚酰胺和聚氨酯的混和物，處理完畢。實(shí)施例7按照實(shí)施例1的方法對2. ^g的<2 M X C 15 X 18mm的粘結(jié)釹鐵硼永磁材料進(jìn)行表面清潔。采用真空陰極多弧離子鍍采用非磁控旋轉(zhuǎn)的方法在永磁材料清潔的表面上進(jìn)行真空鍍鋁，鍍鋁層的厚度為5 μ m，鍍鋁層中鋁的晶粒大小為30nm;采用常規(guī)的陰極電泳方 法在永磁材料的鍍鋁層上涂鍍厚度為20 μ m的環(huán)氧樹脂層即環(huán)氧聚酰胺和聚氨酯的混和 物，處理完畢。這里需要指出的是，實(shí)施例1 7中的磨光、脫脂除油和酸洗除銹均為本領(lǐng)域常用 的現(xiàn)有技術(shù)，且不是本發(fā)明的重點(diǎn)，因此實(shí)施例1 7采用了完全相同的方法和操作條件進(jìn) 行磨光、脫脂除油和酸洗除銹，這并不意味著只能按照這些方法和操作條件進(jìn)行磨光、脫脂 除油和酸洗除銹，而是可以按照本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉和獲知的任何可能方法和操作條件 進(jìn)行磨光、脫脂除油和酸洗除銹。對比實(shí)施例1按照實(shí)施例1的方法對2. 3kg的<2 M X C 15 X 18mm的釹鐵硼永磁材料進(jìn)行表面 清潔。采用真空電弧真空蒸鍍的方法在永磁材料清潔的表面上進(jìn)行真空鍍鋁，鍍鋁層的厚 度為5 μ m，鍍鋁層中鋁的晶粒大小為200nm，處理完畢。對比實(shí)施例2按照實(shí)施例1的方法對2. 3kg的<2 M X C 15 X 18mm的釹鐵硼永磁材料進(jìn)行表面 清潔。采用真空電子束真空蒸鍍的方法在永磁材料清潔的表面上進(jìn)行真空鍍鋁，鍍鋁層的 厚度為5 μ m，鍍鋁層中鋁的晶粒大小為lOOnm，處理完畢。對比實(shí)施例3按照實(shí)施例1的方法對2. 3kg的<2 M X C 15 X 18mm的釹鐵硼永磁材料進(jìn)行表面 清潔。采用中頻直流磁控濺射鍍的方法在永磁材料清潔的表面上進(jìn)行真空鍍鋁，鍍鋁層的 厚度為5 μ m，鍍鋁層中鋁的晶粒大小為60nm，處理完畢。對比實(shí)施例4按照實(shí)施例1的方法對2. 3kg的<2 M X C 15 X 18mm的釹鐵硼永磁材料進(jìn)行表面 清潔。采用旋轉(zhuǎn)磁控多弧離子鍍的方法在永磁材料清潔的表面上進(jìn)行真空鍍鋁，鍍鋁層的 厚度為5 μ m，鍍鋁層中鋁的晶粒大小為lOOnm，處理完畢。對比實(shí)施例5
先將2. 3kg的<2 MX <2 15 X 18mm的釹鐵硼永磁材料在振磨機(jī)中機(jī)械振磨2小時(shí)， 然后用堿性溶液(磷酸鈉20g/L、碳酸鈉10g/L和氫氧化鈉10g/L)脫脂除油，隨后在的 硝酸溶液中酸洗，以除去永磁材料表面的氧化物，清水沖洗3次后再用5%的硫酸溶液進(jìn)行 活化，得到表面清潔的永磁材料。在永磁材料清潔的表面上進(jìn)行鍍鎳；采用常規(guī)的陰極電泳 方法在永磁材料的鍍鎳層上涂鍍厚度為40 μ m的環(huán)氧樹脂層即環(huán)氧聚酰胺和聚氨酯的混 和物，處理完畢。對實(shí)施例1 7以及對比實(shí)施例1 5所得的永磁材料進(jìn)行防腐性能試驗(yàn)以及 高溫減磁試驗(yàn)，并將試驗(yàn)結(jié)果記錄在表1中。其中，防腐性能試驗(yàn)包括中性鹽霧試驗(yàn)、濕熱 試驗(yàn)(溫度80°C、相對濕度90% )和高溫高壓試驗(yàn)(即PCT試驗(yàn)，試驗(yàn)條件為PH = 12. 5、 148°C、70Mpa)。中性鹽霧試驗(yàn)按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 6458-86上記載的方法進(jìn)行將5%的氯化鈉水溶 液(pH為6. 5 7. 2)，在溫度為35°C 士2°C、相對濕度大于95%的條件下，以一定的降霧量 [1 2mL/(80cm2 · h)]噴灑在鈍化膜上，采用連續(xù)噴霧的方式，每24h為一個(gè)周期。高溫減磁試驗(yàn)按照以下方法進(jìn)行測量已用本發(fā)明所提供的表面處理方法進(jìn)行處理的釹鐵硼永磁材料的磁通，然后將該永磁材料在150°C的環(huán)境中放置1小時(shí)，隨后降溫到 常溫(20°C )，如此處理共反復(fù)進(jìn)行3次，然后再次測量釹鐵硼永磁材料的磁通，通過計(jì)算得 到高溫減磁率。高溫減磁率=(高溫減磁試驗(yàn)前的永磁材料的磁通-高溫減磁試驗(yàn)后的永磁材料 的磁通)/高溫減磁試驗(yàn)前的永磁材料的磁通X100。表1實(shí)施例1 7以及對比實(shí)施例1 5所得的永磁材料的防腐性能試驗(yàn)以及高 溫減磁試驗(yàn)的結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種永磁材料的表面處理方法，其特征在于，所述表面處理方法包括如下步驟(1)材料磨光對所述永磁材料進(jìn)行磨光；(2)脫脂除油加入堿性溶液對磨光后的永磁材料進(jìn)行脫脂除油；(3)酸洗除銹加入酸性溶液對脫脂除油后的永磁材料進(jìn)行酸洗除銹；(4)真空鍍鋁在酸洗后的永磁材料表面進(jìn)行真空鍍鋁形成鍍鋁層；(5)電泳環(huán)氧漆通過電泳在永磁材料的鍍鋁層上涂鍍環(huán)氧樹脂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面處理方法，其特征在于，在步驟(4)中采用真空蒸鍍、真 空濺射鍍或多弧離子鍍在酸洗后的永磁材料表面進(jìn)行真空鍍鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面處理方法，其特征在于，所述真空蒸鍍?yōu)檎婵针娀?、真?電子束、或真空電阻蒸鍍；所述真空濺射鍍?yōu)橹蓄l直流磁控濺射鍍；所述多弧離子鍍?yōu)樾?轉(zhuǎn)磁控多弧離子鍍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面處理方法，其特征在于，在步驟( 中所述電泳為陰極電 泳，所述環(huán)氧樹脂層不含鉛。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的表面處理方法，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂層為環(huán)氧聚酰 胺和聚氨酯的混和物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面處理方法，其特征在于，在步驟(4)中所述鍍鋁層的厚度 為0. 2 10 μ m，所述鍍鋁層中鋁的晶粒大小為20 200nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的表面處理方法，其特征在于，所述鍍鋁層的厚度為0.5 5 μ m，所述鍍鋁層中鋁的晶粒大小為50 lOOnm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的表面處理方法，其特征在于，步驟( 中所述環(huán)氧樹脂層的厚 度為10 40μπι。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的表面處理方法，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂層的厚度為20 30 μ m0
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面處理方法，其特征在于，所述永磁材料為燒結(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)明涉及一種永磁材料的表面處理方法，所述表面處理方法包括如下步驟(1)對永磁材料進(jìn)行磨光；(2)加入堿性溶液對永磁材料進(jìn)行脫脂除油；(3)加入酸性溶液對永磁材料進(jìn)行酸洗除銹；(4)對永磁材料表面進(jìn)行真空鍍鋁；(5)通過電泳在永磁材料的鍍鋁層上涂鍍環(huán)氧樹脂層。經(jīng)過本發(fā)明所提供的表面處理方法處理過的永磁材料具有良好的防腐性能，濕熱試驗(yàn)和中性鹽霧試驗(yàn)均能達(dá)到1700小時(shí)，高溫高壓試驗(yàn)為500小時(shí)；并且磁性能在高溫時(shí)只有很小的退化，其高溫減磁僅為0.1％～0.5％，遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)中的2％～15％。
文檔編號C23C28/00GK102041506SQ20091023574
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者白曉剛 申請人:北京中科三環(huán)高技術(shù)股份有限公司, 天津三環(huán)樂喜新材料有限公司