專利名稱：一種用于釹鐵硼永磁材料的無鉻鋅涂層的表面處理方法
技術領域：
本發明涉及材料的表面處理領域，尤其是涉及釹鐵硼永磁材料的表面處理技術， 具體地說，本發明涉及一種用于釹鐵硼永磁材料的無鉻鋅涂層的表面處理方法。
背景技術：
近年來釹鐵硼(NdFeB)永磁材料的應用和發展十分迅速，而釹鐵硼永磁材料的防護成功與否關系到材料能否推廣應用的關鍵技術之一。該材料主要是由稀土金屬釹Nd、鐵和硼等元素通過粉末冶金工藝制備而成。作為目前最強的磁性材料，已經廣泛應用于電鍍器件、機械、醫療、汽車等諸領域，應用前景十分廣闊。釹鐵硼永磁材料應用的前提是首先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，因其中的富釹相，釹鐵硼主相及邊界相很容易形成晶間腐蝕。釹鐵硼粉末合金中的稀土元素釹，性質活潑，使整個釹鐵硼合金的耐蝕性能變得很差，在濕熱的環境中極易生銹腐蝕，因腐蝕失效造成磁性能的下降或損壞，嚴重影響了釹鐵硼永磁體的使用壽命，降低了產品的穩定性和可靠性。釹鐵硼永磁材料的磁性能與其組織結構有很大的關系。釹鐵硼永磁體的主相是磁體磁性能的主要來源。對矯頑力貢獻最大的是富釹相。當釹鐵硼永磁材料發生腐蝕以后材料的磁性能將發生巨大的變化。因此，釹鐵硼永磁材料的防腐問題一直是釹鐵硼永磁材料需要解決的主要問題。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(200510020633X)、電泳漆等多種方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種用于釹鐵硼永磁材料的無鉻鋅涂層的表面處理方法，所述方法包括如下步驟(1)倒角磨光采用機械振磨或者滾磨倒角法對釹鐵硼永磁材料進行常規磨光；(2)脫脂除油使用磷酸鈉、碳酸鈉或氫氧化鈉進行常規脫脂除油；(3)噴砂除銹采用常規干法噴砂除銹；和(4)無鉻鋅鋁涂層處理使用無鉻鋅鋁液對釹鐵硼永磁材料表面進行鋅鋁涂層處理，其中，所述無鉻鋅鋁液包括金屬粉、無機粉、有機粉、烴甲基纖維素、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、環氧樹脂、硅烷偶聯劑、植酸，和余量的乙醇；其中，金屬粉包括鋅粉和鋁粉，無機粉包括鎂粉、錫粉、二氧化錫或氧化鎂，有機粉包括聚四氟乙烯。優選地，金屬粉的含量為30-40wt%，其中鋅粉的含量為20-35wt%，鋁粉的含量為10-20wt%，無機粉的含量為0. 3-5wt%，有機粉的含量為0. 3-5wt%，烴甲基纖維素的含量為l-3wt%，聚乙二醇的含量為Iwt%，烷基酚聚氧乙烯醚的含量為1 2wt%，環氧樹脂的含量為6 15wt%，硅烷偶聯劑的含量為0. 3-lwt%，植酸的含量為1 2wt%。金屬粉、 無機粉和有機粉的粒度均不小于100目。
優選地，所述鋅粉、鋁粉分別為鱗片狀金屬粉形式的單質，鋅粉的含量為 20-35wt%，鋁粉的含量為10-20wt%。優選地，所述鋅鋁涂層中鋅的含量為65-87wt%，鋁的含量為13-35wt%。優選地，所述鋅鋁涂層中片狀鋅鋁晶粒的厚度為0. 1 0. 4微米，長度為3 10 微米，所述鋅鋁涂層的厚度為5 30微米。所述鋅鋁涂層的處理的方法包括浸涂，噴涂和刷涂。所述永磁材料為燒結釹鐵硼永磁材料或粘結釹鐵硼永磁材料。根據本發明的另一方面，本發明還提供了一種在所述表面處理方法中使用的無鉻鋅鋁液，所述無鉻鋅鋁液包括金屬粉、無機粉、有機粉、烴甲基纖維素、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、環氧樹脂、硅烷偶聯劑、植酸，和余量的乙醇；其中，金屬粉包括鋅粉和鋁粉，無機粉包括鎂粉、錫粉、二氧化錫或氧化鎂，有機粉包括聚四氟乙烯。優選地，金屬粉的含量為30-40wt%，其中鋅粉的含量為20-35wt%，鋁粉的含量為10-20wt%，無機粉的含量為0. 3-5wt%，有機粉的含量為0. 3-5wt%，烴甲基纖維素的含量為l-3wt%，聚乙二醇的含量為Iwt%，烷基酚聚氧乙烯醚的含量為1 2wt%，環氧樹脂的含量為6 15wt%，硅烷偶聯劑的含量為0. 3-lwt%，植酸的含量為1 2wt%。金屬粉、 無機粉和有機粉的粒度均不小于100目。優選地，所述鋅粉、鋁粉分別為鱗片狀金屬粉形式的單質，鋅粉的含量為 20-35wt%，鋁粉的含量為10-20wt%。本發明具有處理簡單，快速環保，耐蝕性高的性能。無鉻鋅鋁是一種新型的表面處理技術，是目前達可羅技術的進一步改良。達克羅涂層具有許多優異性能，但也有缺點，如鉻的污染問題、能耗較高、涂層硬度低等。其中，由于含有鉻毒性強而且具有致癌作用，目前世界各國都在限制它的使用。無鉻鋅鋁涂層是為滿足世界各國的VOC法規和汽車行業規定的環保要求而開發出的表面處理新概念，無鉻鋅鋁涂層作為鋅鉻涂層(達克羅)的更新換代產品已經首先被汽車制造行業普遍認可和接受。無鉻鋅鋁涂層采用水性涂料，不使用有機溶劑，不含有毒的金屬(如鎳、鉛、鋇和汞)以及六價鉻或三價鉻，符合美國環保署(EPA)、 美國職業安全和健康行政部門(OSHA)的相應規范和世界各大汽車制造廠商的標準要求。 將無鉻鋅鋁涂層在釹鐵硼永磁材料上的研究應用，填補了國內永磁材料表面處理行業的一項空白，并且極大的提高了材料的防腐性能。
圖1為本發明實施例1的鋅鋁涂層的元素分析圖。
具體實施例方式為了能夠進一步了解本發明的結構、特征及其他目的，現結合所附較佳實施例詳細說明如下，所說明的較佳實施例僅用于說明本發明的技術方案，并非限定本發明。實施例1將8*8*7mm的燒結釹鐵硼永磁材料2. 3公斤先在振磨機中磨光2小時。經磷酸鈉 20g/升，碳酸鈉IOg/升，氫氧化鈉IOg/升脫脂除油后，吹干。進行噴砂處理，請參閱本發明人在2007年申請的干法噴砂式釹鐵硼永磁材料的表面前處理方法(CN101373650A)超聲波水洗。無鉻鋅鋁液按重量百分比為鱗片狀鋅粉35% (鋅粉的粒度為800目)，鱗片狀鋁粉5% (鋁粉的粒度為800目)，聚四氟乙烯0.15% (聚四氟乙烯的粒度為400目)，氧化鎂0. 15% (氧化鎂的粒度為120目)，烴甲基纖維素3%，聚乙二醇1%，烷基酚聚氧乙烯醚 2%,601環氧樹脂8%，硅烷偶聯劑KH-5501 %，植酸1 %，其余為乙醇，混合均勻后使用。采用浸涂的方式，進行無鉻達可羅處理即鋅鋁涂層處理。鋅鋁涂層厚度5微米，鋅鋁涂層中鋅含量為87重量％，鋁含量為13重量％，其中鋅鋁涂層中片狀鋅鋁晶粒的厚度為 0. 1微米，長度為10微米。然后進行鹽霧試驗和高溫減磁測定，涂層結合力好，劃格試驗合格，防腐蝕性能參見表1。實施例2將M*99*7mm的燒結釹鐵硼永磁材料2. 3公斤先在振磨機中磨光2小時。經磷酸鈉20g/升，碳酸鈉IOg/升，氫氧化鈉IOg/升脫脂除油后，吹干。進行噴砂處理，請參閱本發明人在2007年申請的干法噴砂式釹鐵硼永磁材料的表面前處理方法(CN101373650A)超聲波水洗。無鉻鋅鋁液按重量百分比為鱗片狀鋅粉含量20% (鋅粉的粒度為1000目)， 鱗片狀鋁粉含量10% (鋁粉的粒度為1000目)，錫粉(錫粉的粒度為400目)，聚四氟乙烯4% (聚四氟乙烯的粒度為200目)，烴甲基纖維素1%，聚乙二醇1%，烷基酚聚氧乙烯醚2 %，604環氧樹脂14%，硅烷偶聯劑KH-5601 %，植酸2 %，其余為乙醇，混合均勻后使用。采用刷涂的方式，進行無鉻達可羅處理即鋅鋁涂層處理。鋅鋁涂層厚度5微米，鋅鋁涂層中鋅含量為65重量％，鋁含量為35重量％，其中鋅鋁涂層中片狀鋅鋁晶粒的厚度為 0. 4微米，長度為3微米。然后進行鹽霧試驗和高溫減磁測定，涂層結合力好，劃格試驗合格，防腐蝕性能參見表1。實施例3將D24. 99*7mm的燒結釹鐵硼永磁材料2. 3公斤先在振磨機中磨光2小時。經磷酸鈉20g/升，碳酸鈉IOg/升，氫氧化鈉IOg/升脫脂除油后，吹干。進行噴砂處理，請參閱本發明人在2007年申請的干法噴砂式釹鐵硼永磁材料的表面前處理方法(CN101373650A)超聲波水洗。無鉻鋅鋁液按重量百分比為鱗片狀鋅粉含量為30% (鋅粉的粒度為900目)， 鱗片狀鋁粉含量10% (鋁粉的粒度為900目)，鎂粉含量0.15% (鎂粉的粒度為150目)， 聚四氟乙烯4. 5% (聚四氟乙烯的粒度為300目)，烴甲基纖維素3%，聚乙二醇1%，烷基酚聚氧乙烯醚2%，607環氧樹脂15%，硅烷偶聯劑KH-5501 %，植酸1 %，其余為乙醇，混合均勻后使用。采用噴涂的方式，進行無鉻達可羅處理即鋅鋁涂層處理。鋅鋁涂層厚度15微米， 按重量百分比計，鋅鋁涂層中鋅含量為82重量％，鋁含量為18重量％，其中鋅鋁涂層中片狀鋅鋁晶粒的厚度為0. 3微米，長度為7微米。然后進行鹽霧試驗和高溫減磁測定，涂層結合力好，劃格試驗合格，防腐蝕性能參見表1。實施例4將8*8*7mm的粘結釹鐵硼永磁材料2. 3公斤先在振磨機中磨光2小時。經磷酸鈉 20g/升，碳酸鈉IOg/升，氫氧化鈉IOg/升脫脂除油后，吹干。進行噴砂處理，請參閱本發明人在2007年申請的干法噴砂式釹鐵硼永磁材料的表面前處理方法(CN101373650A)超聲波水洗。無鉻鋅鋁液按重量百分比為鱗片狀鋅粉含量20% (鋅粉的粒度為500目)，鱗片狀鋁粉含量15% (鋁粉的粒度為500目)，二氧化錫含量0.1% (二氧化錫的粒度為300目)，聚四氟乙烯3. 2% (聚四氟乙烯的粒度為300目)，烴甲基纖維素3%，聚乙二醇1%， 烷基酚聚氧乙烯醚2 %，601環氧樹脂6 %，硅烷偶聯劑KH-5501 %，植酸1 %，其余為乙醇，混合均勻后使用。采用浸涂的方式，進行無鉻達可羅處理即鋅鋁涂層處理。鋅鋁涂層厚度30微米， 鋅鋁涂層中鋅含量為80重量％，鋁含量為20重量％，其中鋅鋁涂層中片狀鋅鋁晶粒的厚度為0. 3微米，長度為6微米。然后進行鹽霧試驗和高溫減磁測定，涂層結合力好，劃格試驗合格，防腐蝕性能參見表1。實施例5將觀*15*3讓的燒結釹鐵硼永磁材料2. 3公斤先在振磨機中磨光2小時。經磷酸鈉20g/升，碳酸鈉IOg/升，氫氧化鈉IOg/升脫脂除油后，吹干。進行噴砂處理。請參閱本發明人在2007年申請的干法噴砂式釹鐵硼永磁材料的表面前處理方法(CN101373650A)超聲波水洗。無鉻鋅鋁液按重量百分比為鱗片狀鋅粉含量32% (鋅粉的粒度為600目)，鱗片狀鋁粉含量8% (鋁粉的粒度為600目)，氧化鎂(氧化鎂的粒度為400目)，聚四氟乙烯0. 1 % (聚四氟乙烯的粒度為400目)，烴甲基纖維素3%，聚乙二醇1 %，烷基酚聚氧乙烯醚1 %，609環氧樹脂7 %，硅烷偶聯劑KH-5501 %，植酸2 %，其余為乙醇，混合均勻后使用。采用噴涂的方式，進行無鉻達可羅處理即鋅鋁涂層處理。鋅鋁涂層厚度12微米， 鋅鋁涂層中鋅含量為78重量％，鋁含量為22重量％，其中鋅鋁涂層中片狀鋅鋁晶粒的厚度為0. 3微米，長度為4微米。然后進行鹽霧試驗和高溫減磁測定，涂層結合力好，劃格試驗合格，防腐蝕性能參見表1。實施例6將8*8*7mm的粘釹鐵硼永磁材料2. 3公斤先在振磨機中磨光2小時。經磷酸鈉 20g/升，碳酸鈉IOg/升，氫氧化鈉IOg/升脫脂除油后，吹干。進行噴砂處理，請參閱本發明人在2007年申請的干法噴砂式釹鐵硼永磁材料的表面前處理方法(CN101373650A)，超聲波水洗。無鉻鋅鋁液按重量百分比為鱗片狀鋅粉含量觀％ (鋅粉的粒度為700目)，鱗片狀鋁粉含量12% (鋁粉的粒度為700目)，二氧化錫含量0.5% (二氧化錫的粒度為500 目)，聚四氟乙烯0.4% (聚四氟乙烯的粒度為300目)，烴甲基纖維素1%，聚乙二醇1%， 烷基酚聚氧乙烯醚1. 5%,609環氧樹脂8%，硅烷偶聯劑KH-5501%，植酸1. 5%，其余為乙醇，混合均勻后使用。采用浸涂的方式，進行無鉻達可羅處理即鋅鋁涂層處理。鋅鋁涂層厚度25微米， 鋅鋁涂層中鋅含量為77重量％，鋁含量為33重量％，其中鋅鋁涂層中片狀鋅鋁晶粒的厚度為0. 4微米，長度為8微米。然后進行鹽霧試驗和高溫減磁測定，涂層結合力好，劃格試驗合格，防腐蝕性能參見表1。對比實施例1將0 24* Φ 15*18mm的燒結釹鐵硼永磁材料2. 3公斤先在振磨機中磨光2小時。 經磷酸鈉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，表調，運用常規方法進行鍍鋅。涂層結合力好，劃格試驗合格，防腐蝕性能參見表1。(詳情參閱王錫貞，霍桂英等的公開號為CN1056133的專利)。下面，表1說明通過對上述實施例1 6得到的鍍層進行物理參數的實驗數據。
表 權利要求
1.一種用于釹鐵硼永磁材料的無鉻鋅涂層的表面處理方法，所述方法包括如下步驟(1)倒角磨光采用機械振磨或者滾磨倒角法對釹鐵硼永磁材料進行常規磨光；(2)脫脂除油使用磷酸鈉、碳酸鈉或氫氧化鈉進行常規脫脂除油；(3)噴砂除銹采用常規干法噴砂除銹；和(4)無鉻鋅鋁涂層處理使用無鉻鋅鋁液對釹鐵硼永磁材料表面進行鋅鋁涂層處理， 所述無鉻鋅鋁液包括金屬粉、無機粉、有機粉、烴甲基纖維素、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、環氧樹脂、硅烷偶聯劑、植酸，和余量的乙醇；其中，金屬粉包括鋅粉和鋁粉，無機粉包括鎂粉、錫粉、二氧化錫或氧化鎂，有機粉包括聚四氟乙烯。
2.如權利要求1所述的方法，其中，金屬粉的含量為30-40wt%，其中鋅粉的含量為20-35wt %，鋁粉的含量為10-20wt %，無機粉的含量為0. 3-5wt %，有機粉的含量為 0. 3-5wt%，烴甲基纖維素的含量為l-3wt%，聚乙二醇的含量為Iwt%，烷基酚聚氧乙烯醚的含量為1 2wt %，環氧樹脂的含量為6 15wt %，硅烷偶聯劑的含量為0. 3-lwt %，植酸的含量為1 ；金屬粉、無機粉和有機粉的粒度均不小于100目。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述鋅粉、鋁粉分別為鱗片狀金屬粉形式的單質， 鋅粉的含量為20-35wt%，鋁粉的含量為10-20wt%。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述鋅鋁涂層中鋅的含量為65-87wt%，鋁的含量為 13-35wt%。
5.如權利要求1所述的方法，其中，所述鋅鋁涂層中片狀鋅鋁晶粒的厚度為0.1 0.4 微米，長度為3 10微米，所述鋅鋁涂層的厚度為5 30微米。
6.如權利要求1所述的方法，其中，所述鋅鋁涂層的處理的方法包括浸涂，噴涂和刷涂。
7.如權利要求1所述的方法，其中，所述永磁材料為燒結釹鐵硼永磁材料或粘結釹鐵硼永磁材料。
8.—種在權利要求1 7任一項所述的表面處理方法中使用的無鉻鋅鋁液，所述無鉻鋅鋁液包括金屬粉、無機粉、有機粉、烴甲基纖維素、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、環氧樹脂、硅烷偶聯劑、植酸，和余量的乙醇；其中，金屬粉包括鋅粉和鋁粉，無機粉包括鎂粉、錫粉、二氧化錫或氧化鎂，有機粉包括聚四氟乙烯。
9.如權利要求8所述的無鉻鋅鋁液，其中，金屬粉的含量為30-40wt%，其中鋅粉的含量為20-35wt %，鋁粉的含量為10-20wt %，無機粉的含量為0. 3-5wt %，有機粉的含量為 0. 3-5wt%，烴甲基纖維素的含量為l-3wt%，聚乙二醇的含量為Iwt%，烷基酚聚氧乙烯醚的含量為1 2wt %，環氧樹脂的含量為6 15wt %，硅烷偶聯劑的含量為0. 3-lwt %，植酸的含量為1 ；金屬粉、無機粉和有機粉的粒度均不小于100目。
10.如權利要求8或9所述的無鉻鋅鋁液，其中，所述鋅粉、鋁粉分別為鱗片狀金屬粉形式的單質，鋅粉的含量為20-35Wt%，鋁粉的含量為10-20Wt%。
全文摘要
本發明一種用于釹鐵硼永磁材料的無鉻鋅涂層的表面處理方法，所述方法包括如下步驟倒角磨光、脫脂除油、噴砂除銹和無鉻鋅鋁涂層處理，使用無鉻鋅鋁液對釹鐵硼永磁材料表面進行鋅鋁涂層處理，所述無鉻鋅鋁液包括金屬粉、無機粉、有機粉、烴甲基纖維素、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、環氧樹脂、硅烷偶聯劑、植酸，和余量的乙醇；其中，金屬粉包括鋅粉和鋁粉，無機粉包括鎂粉、錫粉、二氧化錫或氧化鎂，有機粉包括聚四氟乙烯。本發明具有處理簡單，快速環保，耐蝕性高的性能。
文檔編號C09D5/08GK102464909SQ20101054718
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月16日 優先權日2010年11月16日
發明者仉新功, 馮志兵, 潘廣麾, 白曉剛 申請人:北京中科三環高技術股份有限公司, 天津三環樂喜新材料有限公司