專利名稱：一種提高釹鐵硼永磁體表面化學鍍層結合力的方法
技術領域：
本發明涉及材料的表面處理領域，具體的說是一種提高釹鐵硼永磁體表面化學鍍層結合力的方法。
背景技術：
釹鐵硼磁體作為第三代稀土永磁材料，由于具有優異的磁性能、良好的機械加工特性和相對低廉的價格，在工業自動化、計算機、家電、通訊等諸多領域得到廣泛的應用。但釹鐵硼材料的化學穩定性差，在使用環境中容易發生氧化，而且在濕熱條件下會發生嚴重的電化學腐蝕，惡化了磁性能，大大影響了其使用壽命。因此對釹鐵硼材料的防護成功與否是關系到該材料能否推廣應用的關鍵。
在現有的技術中，對于釹鐵硼材料的表面處理方法主要有電鍍、化學鍍、有機涂覆、真空鍍膜等。從研究的進展來看，都取得了一定的效果，其中化學鍍技術所制備的防護層綜合性能最佳。但是由于釹鐵硼材料制備工藝的限制，會存在表面質量不均勻、孔隙多、疏松粗糙等諸多缺陷，在材料加工以及基體前處理等過程中，很容易在表面出現油污、殘留液等雜物而導致生成的化學鍍層與基體結合不牢，很容易出現鍍層起皮、脫落等現象，因此可以說，鍍層與磁體結合力差的問題，是影響化學鍍技術在NdFeB磁體防腐技術中推廣應用的最大阻礙。
發明內容
本發明的目的是提供一種提高釹鐵硼永磁體表面化學鍍層結合力的方法。
它是將釹鐵硼永磁體進行超聲波堿性除油、酸洗活化、超聲波預鍍、化學鍍處理；超聲波預鍍鍍液配方為硫酸鎳0.08～0.12mol/L、次磷酸鈉0.25～0.40mol/L、檸檬酸三鈉0.12～0.20mol/L、硫酸胺0.40～0.50mol/L、硫脲1～5mg/L，超聲波頻率為25～60kHz，功率為100～250W，超聲波預鍍溫度為40～70℃，pH值為8～9.5，超聲波預鍍時間為10～30min。
所述的釹鐵硼永磁體進行超聲波堿性除油的除油液配方為氫氧化鈉10～15g/L、磷酸三鈉50～70g/L、碳酸鈉15～30g/L、硅酸鈉5～10g/L、表面活性劑1～2g/L、OP-10乳化劑1～2g/L，用乙酸調節pH值至9～10，超聲波頻率為40kHz，功率為100～250W，除油溫度為50～70℃，除油時間為3～10min，釹鐵硼永磁體除油后，在50～70℃的去離子水中震蕩清洗3～5min。
釹鐵硼永磁體酸洗活化的活化液配方鹽酸1～5g/L、硝酸10～15g/L、表面活性劑1～2g/L、緩蝕劑1～2g/L，酸洗活化時間為10～60s，釹鐵硼永磁體酸洗活化后用去離子水清洗30～60s；釹鐵硼永磁體化學鍍處理的鍍液配方硫酸鎳0.08～0.12mol/L、次磷酸鈉0.2～0.40mol/L、乳酸0.10～0.20mol/L、丁二酸0.01～0.10mol/L、無水乙酸鈉0.20～0.30mol/L、硫脲1～5mg/L，化學鍍處理溫度為75～90℃，pH值為4.2～5.4，裝載比為0.5～1.5，化學鍍處理時間為1h。
本發明主要有如下優點(1)在超聲波清洗過程中，超聲波將高能量傳播給清洗液中的質點，質點再將能量傳到基體表面，與表面的污物粒子發生作用，使其解離分散。在超聲波預鍍時，超聲波的這種空化作用也有利于清除吸附在磁體表面微孔中的鍍前殘留液。
(2)由于超聲波是一種縱波，在鍍液中沿直線傳播時，到達與基體的界面會發生透射和反射運動，其中反射回來的超聲波與前進中的超聲波合成后，在某些位置產生共振和疊加作用，形成了一些高能量區域，于是導致了反應體系中大量活性自由基的產生，提高了基體表面的催化活性，加速化學反應，有利于鍍層的沉積。
(3)在超聲波預鍍過程中，鍍液會發生運動，相當于攪拌，但與普通的攪拌不同，超聲波因具有沖擊力作用，能對磁體表面較深的或形狀復雜的孔隙產生效果。而且超聲波的震蕩增加了分子碰撞幾率，使附著在基體表面和孔隙中的氣泡能夠及時排出，一方面可避免殘留的氣泡影響鍍層的結合使鍍層起皮；另一方面，鍍液能夠及時、充分地進入表面孔隙內，形成均勻、致密無孔隙的鍍層。
(4)本發明中采用超聲波堿液除油，強化除油效果，提高工藝質量，除油液中表面活性劑的加入使得磁體表面除油更加均勻。
(5)本發明中采用的酸洗活化配方中表面活性劑和緩蝕劑的加入，使磁體表面酸洗更加均勻，而且能夠避免磁體發生過腐蝕。
(6)化學鍍采用酸性配方，容易獲得高P非晶態鍍層，具有優良的耐腐蝕性能。
具體實施例方式
本發明的原理超聲波在預鍍過程中主要起到了活化作用、空化作用和攪拌作用，一方面有利于清除在磁體表面微孔中的鍍前殘留液，另一方面可避免殘留的氣泡影響鍍層的結合，使鍍層起皮，而且鍍液能夠及時、充分地進入表面孔隙內，形成均勻、致密無孔隙的鍍層。
下面結合具體實施例對本發明的內容進行詳細描述，以作為音響器件應用的釹鐵硼磁片為例，磁體尺寸規格為Φ12×3.5(mm)。
實施例1(1)將磁體進行超聲波堿性除油，除油液的配方為氫氧化鈉12g/L、磷酸三鈉50g/L、碳酸鈉15g/L、硅酸鈉10g/L、表面活性劑1.5g/L、OP-10乳化劑1g/L，用乙酸將除油液的pH值調至pH＝10；除油溫度為50℃，超聲波頻率為40kHz，功率為100W，除油時間10min。磁體除油后，在50℃的去離子水中震蕩5min。
(2)磁體酸洗活化，活化液的配方配方鹽酸5g/L、硝酸10g/L、表面活性劑1.5g/L、緩蝕劑1g/L，室溫下處理，時間為10s；磁體酸洗活化后用去離子水沖洗60s，立即置于鍍液中施鍍。
(3)超聲波預鍍，鍍液配方為硫酸鎳0.08mol/L、次磷酸鈉0.25mol/L、檸檬酸三鈉0.12mol/L、硫酸胺0.50mol/L、硫脲5mg/L；超聲波頻率為25kHz，功率為100W，超聲波預鍍溫度為70℃，pH值為9，超聲波預鍍時間為10min。
(4)預鍍后用70℃去離子水清洗30s，立即進行化學鍍處理，鍍液配方為硫酸鎳0.08mol/L、次磷酸鈉0.20mol/L、乳酸0.10mol/L、丁二酸0.01mol/L、無水乙酸鈉0.30mol/L、硫脲5mg/L；鍍液pH值為5.4，裝載比0.5，施鍍溫度為75℃，時間1h。
實施例2(1)將磁體進行超聲波堿性除油，除油液的配方為氫氧化鈉10g/L、磷酸三鈉70g/L、碳酸鈉20g/L、硅酸鈉8g/L、表面活性劑2g/L、OP-10乳化劑1.5g/L，用乙酸將除油液的pH值調至pH＝9；除油溫度為70℃，超聲波頻率為40kHz，功率為250W，除油時間3min。磁體除油后，在70℃的去離子水中震蕩5min。
(2)磁體酸洗活化，活化液的配方配方鹽酸1g/L、硝酸15g/L、表面活性劑2g/L、緩蝕劑1.5g/L，室溫下處理，時間為60s；磁體酸洗活化后用去離子水沖洗60s，立即置于鍍液中施鍍。
(3)超聲波預鍍，鍍液配方為硫酸鎳0.12mol/L、次磷酸鈉0.40mol/L、檸檬酸三鈉0.20mol/L、硫酸胺0.40mol/L、硫脲1mg/L；超聲波頻率為60kHz，功率為150W，超聲波預鍍溫度為60℃，pH值為9.5，超聲波預鍍時間為30min。
(4)預鍍后用60℃去離子水清洗30s，立即進行化學鍍處理，鍍液配方為硫酸鎳0.12mol/L、次磷酸鈉0.40mol/L、乳酸0.20mol/L、丁二酸0.10mol/L、無水乙酸鈉0.20mol/L、硫脲1mg/L；鍍液pH值為4.2，裝載比1.5，施鍍溫度為90℃，時間1h。
實施例3(1)將磁體進行超聲波堿性除油，除油液的配方為氫氧化鈉15g/L、磷酸三鈉60g/L、碳酸鈉30g/L、硅酸鈉5g/L、表面活性劑1g/L、OP-10乳化劑2g/L，用乙酸將除油液的pH值調至pH＝9.5；除油溫度為65℃，超聲波頻率為40kHz，功率為200W，除油時間5min。磁體除油后，在65℃的去離子水中震蕩5min。
(2)磁體酸洗活化，活化液的配方配方鹽酸2g/L、硝酸12g/L、表面活性劑1g/L、緩蝕劑2g/L，室溫下處理，時間為40s；磁體酸洗活化后用去離子水沖洗60s，立即置于鍍液中施鍍。
(3)超聲波預鍍，鍍液配方為硫酸鎳0.10mol/L、次磷酸鈉0.30mol/L、檸檬酸三鈉0.15mol/L、硫酸胺0.45mol/L、硫脲3mg/L；超聲波頻率為40kHz，功率為100W，超聲波預鍍溫度為55℃，pH值為9.0，超聲波預鍍時間為20min。
(4)預鍍后用55℃去離子水清洗30s，立即進行化學鍍處理，鍍液配方為硫酸鎳0.10mol/L、次磷酸鈉0.30mol/L、乳酸0.15mol/L、丁二酸0.05mol/L、無水乙酸鈉0.25mol/L、硫脲3mg/L；鍍液pH值為4.6，裝載比1，施鍍溫度為82℃，時間1h。
實施例4(1)磁體除油采用實施例1中的除油工藝。
(2)磁體酸洗活化采用實施例1中的酸洗活化工藝(3)超聲波預鍍采用實施例1中的預鍍配方；超聲波頻率為40kHz，功率為200W，超聲波預鍍溫度為45℃，pH值為8.0，超聲波預鍍時間為20min。
(4)預鍍后用45℃去離子水清洗30s，立即進行化學鍍處理，配方采用實施例1中的鍍液配方。
實施例5(1)磁體除油采用實施例2中的除油工藝。
(2)磁體酸洗活化采用實施例2中的酸洗活化工藝
(3)超聲波預鍍采用實施例2中的預鍍配方；超聲波頻率為60kHz，功率為250W，超聲波預鍍溫度為40℃，pH值為8.5，超聲波預鍍時間為30min。
(4)預鍍后用40℃去離子水清洗30s，立即進行化學鍍處理，配方采用實施例2中的鍍液配方。
實施例6(1)磁體除油采用實施例3中的除油工藝。
(2)磁體酸洗活化采用實施例3中的酸洗活化工藝(3)超聲波預鍍采用實施例3中的預鍍配方；超聲波頻率為25kHz，功率為200W，超聲波預鍍溫度為50℃，pH值為9.0，超聲波預鍍時間為10min。
(4)預鍍后用50℃去離子水清洗30s，立即進行化學鍍處理，配方采用實施例3中的鍍液配方。
實施例7(1)磁體除油采用實施例3中的除油工藝。
(2)磁體酸洗活化采用實施例3中的酸洗活化工藝(3)超聲波預鍍采用實施例3中的預鍍配方；超聲波頻率為40kHz，功率為100W，超聲波預鍍溫度為65℃，pH值為8.5，超聲波預鍍時間為20min。
(4)預鍍后用65℃去離子水清洗30s，立即進行化學鍍處理，配方采用實施例3中的鍍液配方。
實施例8(1)磁體除油采用實施例3中的除油工藝。
(2)磁體酸洗活化采用實施例3中的酸洗活化工藝(3)超聲波預鍍采用實施例3中的預鍍配方；超聲波頻率為40kHz，功率為150W，超聲波預鍍溫度為55℃，pH值為9，超聲波預鍍時間為20min。
(4)預鍍后用55℃去離子水清洗30s，立即進行化學鍍處理，配方采用實施例3中的鍍液配方。
上述各實施例所獲得的鍍層厚度約為20微米，鹽霧試驗均能達到200h以上。參考標準GB/T 5270中規定的熱震試驗進行結合力測試，鍍層無剝落；參考標準GB 5270-85和標準GB/T 13913-92中規定的劃痕試驗進行結合力測試，鍍層無起皮、無脫落現象，鍍層與基體結合良好。
相關的實施例比較分別采用常規的化學鍍工藝和本發明所提供的施鍍工藝，在釹鐵硼磁體表面制備約20微米的Ni-P化學鍍層。分別參考標準GB/T 5270中規定的熱震試驗，以及標準GB 5270-85和標準GB/T 13913-92中規定的劃痕試驗，對鍍層的結合力進行比較，如表1和表2所示。
比較例1釹鐵硼磁體樣品尺寸規格為Φ10×3(mm)，密度為7.38g/cm-3，表面粗糙有氧化物層，需長時間打磨才能施鍍。
表1 比較例1
比較例2釹鐵硼磁體樣品尺寸規格為Φ12×3.5(mm)，密度7.61g/cm-3，表面光滑，無需打磨，可直接施鍍。
表2 比較例2
以上實施例的比較進一步說明，采用本發明提供的工藝在堿性鍍浴中超聲波預鍍，能夠顯著提高釹鐵硼磁體表面鎳基化學鍍層的結合力，解決了釹鐵硼表面防護的技術難題。
權利要求
1.一種提高釹鐵硼永磁體表面化學鍍層結合力的方法，其特征在于，將釹鐵硼永磁體進行超聲波堿性除油、酸洗活化、超聲波預鍍、化學鍍處理，超聲波預鍍鍍液配方為硫酸鎳0.08～0.12mol/L、次磷酸鈉0.25～0.40mol/L、檸檬酸三鈉0.12～0.20mol/L、硫酸胺0.40～0.50mol/L、硫脲1～5mg/L，超聲波頻率為25～60kHz，功率為100～250W，超聲波預鍍溫度為40～70℃，pH值為8～9.5，超聲波預鍍時間為10～30min。
2.根據權利要求1所述的一種提高釹鐵硼永磁體表面化學鍍層結合力的方法，其特征在于，所述的釹鐵硼永磁體進行超聲波堿性除油的除油液配方為氫氧化鈉10～15g/L、磷酸三鈉50～70g/L、碳酸鈉15～30g/L、硅酸鈉5～10g/L、表面活性劑1～2g/L、OP-10乳化劑1～2g/L，用乙酸調節pH值至9～10，超聲波頻率為40kHz，功率為100～250W，除油溫度為50～70℃，除油時間為3～10min，釹鐵硼永磁體除油后，在50～70℃的去離子水中震蕩清洗3～5min。
3.根據權利要求1所述的一種提高釹鐵硼永磁體表面化學鍍層結合力的方法，其特征在于，所述的釹鐵硼永磁體酸洗活化的活化液配方鹽酸1～5g/L、硝酸10～15g/L、表面活性劑1～2g/L、緩蝕劑1～2g/L，酸洗活化時間為10～60s，釹鐵硼永磁體酸洗活化后用去離子水清洗30～60s。
4.根據權利要求1所述的一種提高釹鐵硼永磁體表面化學鍍層結合力的方法，其特征在于，所述的釹鐵硼永磁體化學鍍處理的鍍液配方硫酸鎳0.08～0.12mol/L、次磷酸鈉0.2～0.40mol/L、乳酸0.10～0.20mol/L、丁二酸0.01～0.10mol/L、無水乙酸鈉0.20～0.30mol/L、硫脲1～5mg/L，化學鍍處理溫度為75～90℃，pH值為4.2～5.4，裝載比為0.5～1.5，化學鍍處理時間為1h。
全文摘要
本發明提供了一種提高釹鐵硼永磁材料表面化學鍍層結合力的處理方法。本發明采用超聲波輔助的工藝方法將釹鐵硼磁體在堿性鍍液中進行預鍍，利用超聲波的活化、空化和攪拌作用，在磁體表面獲得一層均勻、致密的初始沉積層，從而顯著提高釹鐵硼磁體表面鎳基化學鍍層的結合力，減少了鍍層的孔隙。本發明還提供了一種適合于釹鐵硼磁體的鍍前除油、酸洗活化處理工藝，和以超聲波預鍍層為基底的常規化學鍍工藝，既得到了高耐蝕性的鍍層，也保證了鍍層與基體的結合力，解決了釹鐵硼表面防護的技術難題。
文檔編號C23C18/36GK1847451SQ20061005067
公開日2006年10月18日 申請日期2006年5月11日 優先權日2006年5月11日
發明者嚴密, 羅偉, 吳磊, 應華根, 吳進明, 賀雪峰, 齊娜喬 申請人:浙江大學