專利名稱：一種提高釹鐵硼永磁體表面磷化膜耐蝕性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及釹鐵硼材料表面電鍍領(lǐng)域，具體的說是一種提高釹鐵硼材料永磁體表面磷化膜耐蝕性的方法。
背景技術(shù)：
釹鐵硼永磁材料以優(yōu)異的磁性能、價格比及豐富的資源儲備，迅速進入工業(yè)化社會。但釹鐵硼材料表面孔隙多、疏松粗糙、極易氧化生銹，導致耐腐蝕性差，嚴重限制了它的應用范圍。國內(nèi)外很多人為了提高釹鐵硼磁體的耐腐蝕性，已經(jīng)做了許多研究，如合金化處 理和表面處理，但通過添加合金元素雖然可以在一定程度上提高磁體的耐腐蝕性能，但效果非常有限，而且有時會以損害磁體的磁性能為代價，同時，合金化的方法也將提高材料成本，并且不能從根本上解決磁體腐蝕的固有缺陷。通過對釹鐵硼永磁體進行表面防護處理，可以在不損害磁性能的條件下，大大提高磁體的耐腐蝕性能，而且還可以降低釹鐵硼表面處理的成本。通過釹鐵硼永磁體表面磷化處理，可以提高釹鐵硼材料的防護性能，是一種比較簡單的防護手段。但目前磷化膜耐蝕性不高，通常只作為防護的底層使用，限制了它的應用。而目前通過改變磷化液的組成和工藝來提高膜層的耐蝕性的研究還比較少。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的
本發(fā)明提供了一種提高釹鐵硼永磁體表面磷化膜耐蝕性的方法，其目的是為了解決目前釹鐵硼磷化膜耐蝕性較低，以及為提高磷化膜耐蝕性傳統(tǒng)工藝磷化后還需要鉻酸鈍化處理的問題。技術(shù)方案
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
一種提高釹鐵硼永磁體表面磷化膜耐蝕性的方法，其特征在于采用復配的磷化液進行磷化，在磷化處理前還進行如下步驟(I)堿洗除油，(2)酸洗；磷化液組成和工藝為磷酸二氫鉀50-90 g/L、磷酸5-15mL/L、硝酸鋅l_3g/L、硝酸鈉O. 5-2. O g/L、鑰酸銨
O.5-2. 5g/L、十二烷基硫酸鈉 O. 1-0. 35 g/L、磺基水楊酸O. 1-0. 5 g/L ；pH=l. 5-2. 5，磷化溫度25-55 °C，磷化時間為20-40min。步驟(I)堿洗除油的配方及工藝條件為磷酸鈉60-80 g/L、碳酸鈉40-60 g/L、氫氧化鈉5-10 g/L、0P-10乳化劑O. 5-1.0 g/L、十二烷基硫酸鈉O. 1-0. 5 g/L ;溫度60-70°C、處理時間l-2min。步驟(2)酸洗的配方及工藝條件為硝酸40_60mL/L、六次甲基四胺I. 0-2. O g/L、十二烷基硫酸鈉O. 1-0. 5 g/L ;溫度為15-25°c，處理時間為15_25s。磷化后需要在60_70°C下進行烘干處理。
優(yōu)點及效果
本發(fā)明是一種提高釹鐵硼永磁體表面磷化膜耐蝕性的方法，具有如下優(yōu)點
(1)本發(fā)明利用可控的酸洗溶液獲得磷化所需表面，取消了常規(guī)酸洗后還要進行表面調(diào)整的工藝，具有工藝簡單，操作方便等優(yōu)點；
(2)雖然以硝酸為主要酸洗除銹成分，但酸洗效果一般不易控制，本發(fā)明通過加入適量緩蝕劑、潤濕劑等，可以控制酸洗后表面狀態(tài)，在適當?shù)臈l件下，使影響結(jié)合力的釹鐵硼表面氧化膜得以出去，使磷化后的膜層與基體結(jié)合良好；
(3)磷化液中的促進劑的種類及用量對燒結(jié)型釹鐵硼永磁材料表面磷化成膜過程影響較大；鑰酸銨作為促進劑，其強氧化性能在磷化過程中將Fe2+氧化成Fe3+，其強氧化性能促進磷化膜的形成，可獲得高均勻性、耐蝕性好的磷化膜層； (4)選取十二烷基硫酸鈉為促進劑，十二烷基硫酸鈉實際上是表面活性劑，表面活性劑并不直接參與成膜反應，但表面活性劑具有的潤濕性和滲透性，降低了金屬表面的界面張力，增加了磷化液與金屬表面的潤濕，加速了磷化過程中生成的氫氣從金屬表面逸出，起到了陰極去極化作用，促進了磷化的進行；
(5)選用硝酸鈉為促進劑，是由于少量的硝酸根添加到磷化液中可以提高磷化成膜的速度和細化晶粒，改變磷化膜的組成，硝酸根是具有良好的載氧能力的促進劑，在其作用下，得到的磷化膜的耐蝕性能得到很大的提高；
(6)磺基水楊酸作為輔助促進劑，是因為其配位作用，可以很好的促進磷化膜的形成；
(7)硝酸鋅除了提供硝酸根之外，主要是可以提供少量鋅離子，通過與基體活性點接觸，改善表面的活性點分布，使表面活性趨于均勻一致。有利于膜層均勻致密。


圖I (a)為釹鐵硼基體樣品的形貌圖，圖I (b)為釹鐵硼磷化后樣品的形貌 圖2為釹鐵硼磷化后磷化膜的能譜分析圖。
具體實施例方式 下面結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明做進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍不受實施例的限制。本發(fā)明提出了一種提高釹鐵硼永磁體表面磷化膜耐蝕性的方法，其特征在于采用復配的磷化液進行磷化，在磷化處理前還進行如下步驟(I)堿洗除油，(2)酸洗除銹；具體如下在磷化之前，按順序用剛玉砂紙從400號到2000號將樣品打磨光亮，用去離子水沖洗，之后按以下步驟進行堿性除油一熱去離子水洗一流動冷水洗一酸洗一流動冷水洗一磷化一流動冷水洗一烘干一耐蝕性檢測(采用質(zhì)量分數(shù)5%的氯化鈉溶液中浸泡實驗評價磷化膜的耐蝕性)。(I)堿洗除油；將打磨光亮的樣品浸入包含磷酸鈉60-80 g/L、碳酸鈉40-60 g/L、氫氧化鈉5-10 g/L、0P-10乳化劑O. 5-1. O g/L、十二烷基硫酸鈉O. 1-0. 5 g/L的溶液中，溫度60-70°C，處理時間l_2min ;除油后先后進行熱去離子水洗和流動冷水洗。(2)酸洗；將除油并水洗后的樣品浸入硝酸40-60 mL/L、六次甲基四胺I. 0-2. O g/L、十二烷基硫酸鈉O. 1-0. 5 g/L，溫度為15-25°C，處理時間為15_25s，酸洗后要進行流動冷水洗。(3)磷化處理將酸洗并水洗后的樣品浸入包含磷酸二氫鉀50-90 g/L、磷酸5-15mL/L、硝酸鋅l_3g/L、硝酸鈉O. 5-2. O g/L、鑰酸銨O. 5-2. 5g/L、十二烷基硫酸鈉O. 1-0. 35 g/L、磺基水楊酸O. 1-0. 5 g/L的磷化溶液進行磷化處理；磷化溶液的pH為
I.5-2. 5，磷化溫度25-55°C，磷化時間為20_40min。磷化后經(jīng)流動冷水洗的樣品需要在60_70°C下進行烘干處理。處理后的樣品采用質(zhì)量分數(shù)為5%的氯化鈉溶液中浸泡實驗評價磷化膜的耐蝕性。就是將樣品浸入5%的氯化鈉溶液中，每隔30min觀察樣品的腐蝕情況，一旦出現(xiàn)銹蝕，浸泡實驗結(jié)束，記錄耐蝕時間。磷化液的配制方法如下
(a)取干凈容器，標定所要配制磷化液的體積，將量取的磷酸倒入1/3左右磷化液體積的蒸餾水中；
(b)將計算量的磷酸二氫鉀加入到步驟(a)的溶液中，邊攪拌邊加入，直到溶液澄清透 明；
(c)將計算量的其他組分分別溶于少量蒸餾水后加入到步驟(b)的溶液中，攪拌均勻。從圖I可以明顯發(fā)現(xiàn)經(jīng)過本發(fā)明的磷化工藝得到了表面均勻致密的膜層，對釹鐵硼基體可以起到保護作用。從圖2可知磷化膜的主要成分為磷和鐵及少量的基體元素，這說明本磷化工藝主要是通過磷化溶液與基體發(fā)生化學作用生成致密和均勻的氧化膜，可以保證膜層與基體的結(jié)合良好。實施例I
基材為燒結(jié)型釹鐵硼永磁體(樣品來源安泰科技股份有限公司，主要成分63. 95%Fe, 29% Nd，I. 1% B及少量其他元素)，樣品尺寸5 cm XlcmXO. 25cm。(I)堿洗除油工藝條件磷酸鈉60 g/L、碳酸鈉40 g/L、氫氧化鈉5g/L、0P-10乳化劑O. 5g/L、十二烷基硫酸鈉O. I g/L，溫度70°C，處理時間lmin ；
(2)酸洗在堿洗并清洗后進行，硝酸40mL/L、六次甲基四胺2. O g/L、十二烷基硫酸鈉O. 5 g/L，溫度為25°C，處理時間為15s ；
(3)磷化液組成和工藝為磷酸二氫鉀508/1、磷酸5!11171、硝酸鋅18/1、硝酸鈉0.5 g/L、鑰酸銨0.5g/L、十二烷基硫酸鈉O. I g/L、磺基水楊酸O. I g/L,pH = I. 5，磷化溫度25°C，磷化時間為30min ；
(4)磷化后需要在65°C下進行烘干處理。獲得的磷化膜層呈亮灰色，膜層色澤均勻，膜層致密，在質(zhì)量分數(shù)為5%的氯化鈉溶液中腐蝕浸泡實驗時間超過50h。實施例2
基材為燒結(jié)型釹鐵硼永磁體(樣品來源安泰科技股份有限公司，主要成分63. 95%Fe, 29% Nd，I. 1% B及少量其他元素)，樣品尺寸5 cm XlcmXO. 25cm。(I)堿洗除油工藝條件磷酸鈉80 g/L、碳酸鈉60 g/L、氫氧化鈉10g/L、0P_10乳化劑I. Og/L、十二烷基硫酸鈉O. 5 g/L，溫度60°C，處理時間2min ；
(2)酸洗在堿洗并清洗后進行，硝酸601^/1，六次甲基四胺1.0 g/L，十二烷基硫酸鈉O. I g/L，溫度為15°C，處理時間為25s ；
(3)磷化液組成和工藝為磷酸二氫鉀90g/L，磷酸15mL/L，硝酸鋅3g/L，硝酸鈉2.Og/L，鑰酸銨2. 5g/L，十二烷基硫酸鈉O. 35 g/L，磺基水楊酸O. 5 g/L, pH = 2. 5，磷化溫度55 °C，磷化時間為20min ；(4)磷化后需要在60°C下進行烘干處理。獲得的磷化膜層呈亮灰色，膜層色澤均勻，膜層致密，在質(zhì)量分數(shù)為5%的氯化鈉溶液中腐蝕浸泡實驗時間超過50h。實施例3
基材為燒結(jié)型釹鐵硼永磁體(樣品來源安泰科技股份有限公司，主要成分63. 95%Fe, 29% Nd，I. 1% B及少量其他元素)，樣品尺寸5 cm XlcmXO. 25cm。(I)堿洗除油工藝條件磷酸鈉70 g/L、碳酸鈉50 g/L、氫氧化鈉7g/L、OP-IO乳化劑O. 8g/L、十二烷基硫酸鈉O. 3 g/L，溫度65°C，處理時間1. 5min ；
(2)酸洗在堿洗并清洗后進行，硝酸501^/1，六次甲基四胺1.5 g/L，十二烷基硫酸鈉O. 3 g/L，溫度為20°C，處理時間為20s ；
(3)磷化液組成和工藝為磷酸二氫鉀70g/L，磷酸10mL/L，硝酸鋅2g/L，硝酸鈉I.O g/L，鑰酸銨1.5g/L，十二烷基硫酸鈉O. 2 8/1，磺基水楊酸0.3 g/L, pH = 2. 0，磷化溫度35°C，磷化時間為40min ；
(4)磷化后需要在70°C下進行烘干處理。獲得的磷化膜層呈亮灰色，膜層色澤均勻，膜層致密，在質(zhì)量分數(shù)為5%的氯化鈉溶液中腐蝕浸泡實驗時間超過50h。實施例4
基材為燒結(jié)型釹鐵硼永磁體(樣品來源安泰科技股份有限公司，主要成分63. 95%Fe, 29% Nd，I. 1% B及少量其他元素)，樣品尺寸5 cm XlcmXO. 25cm。(I)堿洗除油工藝條件磷酸鈉65 g/L、碳酸鈉45 g/L、氫氧化鈉8g/L、OP-IO乳化劑O. 6g/L、十二烷基硫酸鈉O. 2 g/L，溫度68°C，處理時間2min ；
(2)酸洗在堿洗并清洗后進行，硝酸551^/1，六次甲基四胺1.0 g/L，十二烷基硫酸鈉
O.2 g/L，溫度為22°C，處理時間為18s ；
(3)磷化液組成和工藝為磷酸二氫鉀60g/L，磷酸8mL/L，硝酸鋅2.5g/L，硝酸鈉I. 5g/L，鑰酸銨I. Og/L，十二烷基硫酸鈉O. 25 g/L，磺基水楊酸O. 2 g/L, pH = I. 5，磷化溫度45 °C，磷化時間為35min ；
(4)磷化后需要在60°C下進行烘干處理。獲得的磷化膜層呈亮灰色，膜層色澤均勻，膜層致密，在質(zhì)量分數(shù)為5%的氯化鈉溶液中腐蝕浸泡實驗時間超過50h。結(jié)論本發(fā)明采用復配的磷化液進行磷化，為了獲得好的結(jié)合力和適合磷化的表面，在磷化之前還進行如下步驟堿性除油，酸洗除銹，磷化后烘干。本發(fā)明主要解決目前釹鐵硼磷化膜耐蝕性較低，以及為提高磷化膜耐蝕性，傳統(tǒng)工藝磷化后還需要鉻酸鈍化處理的問題。本發(fā)明利用可控的酸洗溶液獲得磷化所需表面，取消了常規(guī)酸洗后還要進行表面調(diào)整的工藝，工藝簡單，操作方便，環(huán)境友好，獲得的磷化膜層呈亮灰色，膜層色澤均勻，膜層致密。在質(zhì)量分數(shù)為5%的氯化鈉溶液中腐蝕浸泡實驗時間超過50h。
權(quán)利要求
1.一種提高釹鐵硼永磁體表面磷化膜耐蝕性的方法，其特征在于采用復配的磷化液進行磷化，在磷化處理前還進行如下步驟(1)堿洗除油，(2)酸洗；磷化液組成和工藝為磷酸二氫鉀50-90 g/L、磷酸5-15mL/L、硝酸鋅l_3g/L、硝酸鈉O. 5-2. O g/L、鑰酸銨O.5-2. 5g/L、十二烷基硫酸鈉 O. 1-0. 35 g/L、磺基水楊酸O. 1-0. 5 g/L ；pH=l. 5-2. 5，磷化溫度25-55 °C，磷化時間為20-40min。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高釹鐵硼永磁體表面磷化膜耐蝕性的方法，其特征在于步驟(I)堿洗除油的配方及工藝條件為磷酸鈉60-80 g/L、碳酸鈉40-60 g/L、氫氧化鈉 5-10 g/L、OP-IO 乳化劑 O. 5-1. O g/L、十二烷基硫酸鈉 O. 1-0. 5 g/L ;溫度 60-70。。、處理時間l_2min。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高釹鐵硼永磁體表面磷化膜耐蝕性的方法，其特征在 于步驟(2)酸洗的配方及工藝條件為硝酸40-60mL/L、六次甲基四胺I. 0-2. O g/L、十二烷基硫酸鈉O. 1-0. 5 g/L ;溫度為15-25°C，處理時間為15_25s。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高釹鐵硼永磁體表面磷化膜耐蝕性的方法，其特征在于磷化后需要在60-70°C下進行烘干處理。
全文摘要
本發(fā)明屬于釹鐵硼材料表面電鍍領(lǐng)域，主要涉及一種提高釹鐵硼永磁體表面磷化膜耐蝕性的方法，在磷化之前進行堿性除油，酸洗除銹，磷化后烘干；利用可控的酸洗溶液獲得磷化所需表面，取消了常規(guī)酸洗后還要進行表面調(diào)整的工藝，解決了目前釹鐵硼磷化膜耐蝕性較低，以及為提高磷化膜耐蝕性，傳統(tǒng)工藝磷化后還需要鉻酸鈍化處理的問題，得到的膜層表面均勻致密，對釹鐵硼基體起到保護作用。是一種工藝流程簡單，操作方便，環(huán)境友好的制備方法。
文檔編號C23C22/42GK102965655SQ20121048148
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者孫碩, 蘇博, 張有平, 王勇, 劉磊, 婁桂艷, 遲松江 申請人:沈陽工業(yè)大學