專利名稱：釹鐵硼永磁材料表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法
技術領域：
本發明涉及材料的表面電化學處理領域，尤其是釹鐵硼永磁材料表面顆粒增強有機防腐涂層的陰極電泳涂裝方法。
背景技術：
NdFeB永磁體自1983年誕生以來由于其突出的磁性能而在微波技術、音像技術、 電機工程、儀表技術、計算機技術、磁分離技術、生物技術、汽車工業等領域得到了廣泛的應用，NdFeB產業已成為國民經濟發展的重要組成部分。但是其抗腐蝕性能較差，大大地限制了它的應用范圍。因此，如何改善其抗腐蝕性能成為釹鐵硼材料生產和使用的重要問題。 目前提高NdFeB永磁材料耐腐蝕性能的處理方法歸結起來主要有兩類一是對磁粉進行直接處理，即合金化；二是對成品進行涂覆，即表面防護處理。合金化的效果比較有限，而且添加合金元素會一定程度降低磁體磁性能，如Co可形成穩定晶界相提高耐蝕性但Co的加入會降低了磁體本身的矯頑力和磁能積。所以，表面防護處理成為提高NdFeB永磁材料耐腐蝕性能最為有效的辦法。目前，主要有磷化處理、電鍍、電泳涂覆、化學鍍、磁控濺射、離子鍍、稀土轉化膜、溶膠-凝膠等表面技術單獨或復合地運用于NdFeB永磁材料的防護中，其中電泳涂裝技術已成功商業化，有效地提高了釹鐵硼的耐蝕性。本發明通過在環氧樹脂、丙烯酸、聚氨酯等電泳液中添加微納米級二氧化鈦、氧化鋁、石墨、鋁等顆粒對電泳有機涂層進行顆粒增強，可進一步提高磁體的耐蝕性和提高涂層的使用溫度，延長釹鐵硼材料的使用壽命。
發明內容
本發明的目的在于提供了一種釹鐵硼永磁體表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法，為了解決釹鐵硼的耐蝕性差和進一步提高電泳有機涂層的耐蝕性和使用溫度的問題。本發明是這樣來實現的，所述制備方法包括如下步驟
(一)倒角磨光采用機械振磨、滾磨倒角法對釹鐵硼永磁材料進行表面磨光處理；
(二)脫脂除油將倒角磨光后的磁體放入堿性除油劑進行脫脂除油；
(三)酸洗除銹放入酸性溶液進行酸洗除銹；
(四)表面磷化將酸洗除銹后的永磁體放入磷化液中進行表面磷化處理，磷化采用中溫磷化，溫度為5(T75°C，處理時間為5 15min ；
(五)陰極電泳將磷化處理后的永磁體放入電泳液中進行陰極電泳涂裝； (六)高溫固化涂裝后的磁體在潔凈環境中室溫靜置15min后，進行高溫固化，最終在釹鐵硼永磁體表面形成顆粒增強有機涂層。所述釹鐵硼可以是燒結釹鐵硼或粘結釹鐵硼。所述酸性溶液可以是鹽酸或硫酸或硝酸或其他混合酸，濃度質量分數1(T40%HC1 酸洗5 60s，質量分數1(Γ40%ΗΝ03酸洗10 60s，質量分數10 40%H2S04酸洗5 60s。
所述磷化液可以是鋅系、鋅鈣系、鋅錳系、錳系、鐵系和非晶相鐵中的任意一種。所述電泳液為環氧樹脂或丙烯酸或聚氨酯電泳用有機物和經表面活性劑活化的顆粒組成的水溶液，其有機物與水的質量比是1:2 1:8，顆粒濃度為3(T200g/L。所述顆粒為二氧化鈦、三氧化二鋁、石墨或鋁，顆粒的粒徑為5(T200nm。所述電泳液中還存在一些流平劑、消泡劑和表面活性劑等有機物，占總原料的量分數是0. 1 1%的丙烯酸酯類流平劑，0. 1%-0. 3%聚丙烯酸鈉鹽分散劑，0. 5^0. 8%磷酸酯類消泡劑。所述陰極電泳涂裝的電泳電壓為2(Γ60 V，電泳時間為1(T60 s,電泳液溫度控制在 20 35°C。所述高溫固化的固化溫度為160 180°C，固化時間為30 60min。本發明可在釹鐵硼永磁體表面獲得顆粒增強有機防腐涂層，涂層對釹鐵硼永磁體固有的磁性能無影響、厚度均勻為10 30 μ m，表面無縮孔、氣孔、針孔、橘皮和顆粒等缺陷，涂層與釹鐵硼永磁材料的劃格法附著力可達0級，涂層粘結力可達15MPa以上，鉛筆硬度為2H 4H，耐鹽霧試驗>600h，耐PCT試驗>600h，濕熱試驗>700h。本發明制備方法實現工業應用簡單易行，生產成本低，產品性價比高，涂裝不受磁體材料外形結構的影響，對環境無污染，能有效地提高釹鐵硼磁體的耐蝕性和提高有機涂層的使用溫度，延長磁體的使用壽命。
圖1為實施例2所獲得的表面SEM照片。
具體實施例方式實施例1
本實施方式釹鐵硼永磁體表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法按以下步驟進行 (一)倒角磨光采用機械振磨、滾磨倒角法對38SH燒結釹鐵硼永磁體進行表面磨光處理，最終尺寸為25 X 12 X 3謹；
(二 )脫脂除油將倒角磨光后的磁體放入60°C堿性除油劑(主要成分為碳酸鈉、磷酸鈉、硅酸鈉和乳化劑等)進行5min脫脂除油；
(三)酸洗除銹放入10%HNO3溶液進行酸洗除銹IOs ；
(四)表面磷化把酸洗除銹后的永磁體放入鋅系磷化液中進行60 70°C中溫磷化處理2 min ；
(五)陰極電泳將磷化處理后的永磁體放入電泳液中進行陰極電泳涂裝，其中電泳液的環氧樹脂與蒸餾水的質量比為1:3，二氧化鈦顆粒濃度為50g/L，粒徑為10(T200nm，電泳電壓為50V，電泳時間為50s，通過水浴加熱控制電泳液溫度為30士2°C ；
(六)高溫固化涂裝后的磁體在潔凈環境中室溫靜置15min后，進行160°C高溫固化 50min，最終在釹鐵硼永磁體表面形成白色二氧化鈦顆粒增強環氧樹脂涂層。本實施方式獲得的涂層厚度為 20 μ m，表面無縮孔、氣孔、針孔、橘皮和顆粒等缺陷，涂層與磁體材料的劃格法附著力可達到0級，涂層的粘結力可達20MPa，鉛筆硬度為;3H， 耐鹽霧試驗>1000h，耐PCT試驗>1000h，濕熱試驗>1000h。
實施例2
本實施方式釹鐵硼永磁體表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法按以下步驟進行 (一)倒角磨光采用機械振磨、滾磨倒角法對30EH燒結釹鐵硼永磁體進行表面磨光處理，最終尺寸為40 X 50 X IOmm ；
(二 )脫脂除油將倒角磨光后的磁體放入60°C堿性除油劑(主要成為為碳酸鈉、磷酸鈉、硅酸鈉和乳化劑等)進行5min脫脂除油；
(三)酸洗除銹放入0.25mol/L硫酸溶液進行酸洗除銹IOs ；
(四)表面磷化對酸洗除銹后的永磁體放入鋅系磷化液中進行表面采用60 70°C 中溫磷化處理2 min ；
(五)陰極電泳將磷化處理后的永磁體放入電泳液中進行表面進行陰極電泳涂裝，其中電泳液的丙烯酸與蒸餾水的質量比為1:8，二氧化鈦顆粒濃度為120g/L，粒徑為 10(T200nm，電泳電壓為60V，電泳時間為50s，通過水浴加熱控制電泳液溫度為30士2°C ；
(六)高溫固化涂裝后的磁體在潔凈環境中室溫靜置15min后，進行170°C高溫固化 50min，最終在釹鐵硼永磁體表面形成白色二氧化鈦顆粒增強丙烯酸涂層。本實施方式獲得的涂層厚度為 25 μ m，表面無縮孔、氣孔、針孔、橘皮和顆粒等缺陷，涂層與磁體材料的劃格法附著力可達到0級，涂層的粘結力可達16MPa，鉛筆硬度為4H， 耐鹽霧試驗>800h，耐PCT試驗>800h，濕熱試驗>900h，見圖2所示。實施例3
本實施方式釹鐵硼永磁體表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法按以下步驟進行 (一)倒角磨光采用機械振磨、滾磨倒角法對30EH燒結釹鐵硼永磁體進行表面磨光處理，最終尺寸為40 X 50 X IOmm ；
(二 )脫脂除油將倒角磨光后的磁體放入60°C堿性除油劑(主要成為為碳酸鈉、磷酸鈉、硅酸鈉和乳化劑等)進行5min脫脂除油；
(三)酸洗除銹放入0.25mol/L硫酸溶液進行酸洗除銹IOs ；
(四)表面磷化對酸洗除銹后的永磁體放入鋅系磷化液中進行表面采用60 70°C 中溫磷化處理2 min ；
(五)陰極電泳將磷化處理后的永磁體放入電泳液中進行表面進行陰極電泳涂裝，其中電泳液的丙烯酸與蒸餾水的質量比為1:8，氧化鋁顆粒濃度為150g/L，粒徑為 10(Tl50nm，電泳電壓為70V，電泳時間為50s，通過水浴加熱控制電泳液溫度為30士2°C ；
(六)高溫固化涂裝后的磁體在潔凈環境中室溫靜置15min后，進行170°C高溫固化 50min，最終在釹鐵硼永磁體表面形成白色氧化鋁顆粒增強丙烯酸涂層。本實施方式獲得的涂層厚度為 25 μ m，表面無縮孔、氣孔、針孔、橘皮和顆粒等缺陷，涂層與磁體材料的劃格法附著力可達到0級，涂層的粘結力可達16MPa，鉛筆硬度為4H， 耐鹽霧試驗>800h，耐PCT試驗>900h，濕熱試驗>1000h。實施例4
本實施方式釹鐵硼永磁體表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法按以下步驟進行
(一)倒角磨光采用機械振磨、滾磨倒角法對^AH燒結釹鐵硼永磁體進行表面磨光處理，最終尺寸為Φ 30 X 50mm;
(二)脫脂除油將倒角磨光后的磁體放入60°C堿性除油劑(主要成為為碳酸鈉、磷酸鈉、硅酸鈉和乳化劑等)進行5min脫脂除油；
(三)酸洗除銹放入15%HNO3溶液進行酸洗除銹IOs ；
(四)表面磷化對酸洗除銹后的永磁體放入鋅系磷化液中進行表面采用60 70°C 中溫磷化處理2 min ；
(五)陰極電泳將磷化處理后的永磁體放入電泳液中進行表面進行陰極電泳涂裝，其中電泳液的聚氨酯與蒸餾水的質量比為1:7，二氧化鈦顆粒濃度為150g/L，粒徑為 10(T200nm，電泳電壓為50V，電泳時間為60s，通過水浴加熱控制電泳液溫度為30士2°C ；
(六)高溫固化涂裝后的磁體在潔凈環境中室溫靜置15min后，進行170°C高溫固化 60min，最終在釹鐵硼永磁體表面形成白色二氧化鈦顆粒增強聚氨酯涂層。本實施方式獲得的涂層厚度為 20 μ m，表面無縮孔、氣孔、針孔、橘皮和顆粒等缺陷，涂層與磁體材料的劃格法附著力可達到0級，涂層的粘結力可達16MPa，鉛筆硬度為3H， 耐鹽霧試驗>700h，耐PCT試驗>700h，濕熱試驗>700h。實施例5
本實施方式釹鐵硼永磁體表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法按以下步驟進行 (一)倒角磨光采用機械振磨、滾磨倒角法對^AH燒結釹鐵硼永磁體進行表面磨光處理，最終尺寸為Φ 30 X 50mm;
(二 )脫脂除油將倒角磨光后的磁體放入60°C堿性除油劑(主要成為為碳酸鈉、磷酸鈉、硅酸鈉和乳化劑等)進行5min脫脂除油；
(三)酸洗除銹放入15%HNO3溶液進行酸洗除銹IOs ；
(四)表面磷化對酸洗除銹后的永磁體放入鋅系磷化液中進行表面采用60 70°C 中溫磷化處理2 min ；
(五)陰極電泳將磷化處理后的永磁體放入電泳液中進行表面進行陰極電泳涂裝，其中電泳液的環氧樹脂與蒸餾水的質量比為1:2. 5，石墨顆粒濃度為180g/L，粒徑為 10(Tl50nm，電泳電壓為40V，電泳時間為30s，通過水浴加熱控制電泳液溫度為30士2°C ；
(六)高溫固化涂裝后的磁體在潔凈環境中室溫靜置15min后，進行180°C高溫固化 40min，最終在釹鐵硼永磁體表面形成黑色的石墨顆粒增強環氧樹脂涂層。
本實施方式獲得的涂層厚度為 20 μ m，表面無縮孔、氣孔、針孔、橘皮和顆粒等缺陷，涂層與磁體材料的劃格法附著力可達到0級，涂層的粘結力可達17MPa，鉛筆硬度為2H， 耐鹽霧試驗>1000h，耐PCT試驗>1000h，濕熱試驗>1000h。實施例6
本實施方式釹鐵硼永磁體表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法按以下步驟進行 (一)倒角磨光采用機械振磨、滾磨倒角法對^AH燒結釹鐵硼永磁體進行表面磨光處理，最終尺寸為Φ 30 X 50mm;
(二 )脫脂除油將倒角磨光后的磁體放入60°C堿性除油劑(主要成為為碳酸鈉、磷酸鈉、硅酸鈉和乳化劑等)進行5min脫脂除油；
(三)酸洗除銹放入15%HNO3溶液進行酸洗除銹IOs ；
(四)表面磷化對酸洗除銹后的永磁體放入鋅系磷化液中進行表面采用60 70°C 中溫磷化處理2 min ；
(五)陰極電泳將磷化處理后的永磁體放入電泳液中進行表面進行陰極電泳涂裝，其中電泳液的環氧樹脂與蒸餾水的質量比為1:3，鋁顆粒濃度為100g/L，粒徑為 50(Tl00nm，電泳電壓為50V，電泳時間為30s，通過水浴加熱控制電泳液溫度為30士2°C ；
(六)高溫固化涂裝后的磁體在潔凈環境中室溫靜置15min后，進行170°C高溫固化 40min，最終在釹鐵硼永磁體表面形成銀灰色的鋁顆粒增強環氧樹脂涂層。本實施方式獲得的涂層厚度為 25 μ m，表面無縮孔、氣孔、針孔、橘皮和顆粒等缺陷，涂層與磁體材料的劃格法附著力可達到0級，涂層的粘結力可達18MPa，鉛筆硬度為3H， 耐鹽霧試驗>1000h，耐PCT試驗>1000h，濕熱試驗>1000h。雖然介紹和描述了本發明的具體實施方式
，但是本發明并不局限于此，而是還能以處于所附權利要求中定義的技術方案的范圍內的其他方式來具體實現。
權利要求
1.一種釹鐵硼永磁材料表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法，其特征是所述制備方法包括如下步驟(一)倒角磨光采用機械振磨、滾磨倒角法對釹鐵硼永磁材料進行表面磨光處理；(二)脫脂除油將倒角磨光后的磁體放入堿性除油劑進行脫脂除油；(三)酸洗除銹放入酸性溶液進行酸洗除銹；(四)表面磷化將酸洗除銹后的永磁體放入磷化液中進行表面磷化處理，磷化采用中溫磷化，溫度為5(T75°C，處理時間為5 15min ；(五)陰極電泳將磷化處理后的永磁體放入電泳液中進行陰極電泳涂裝；(六)高溫固化涂裝后的磁體在潔凈環境中室溫靜置15min后，進行高溫固化，最終在釹鐵硼永磁體表面形成顆粒增強有機涂層。
2.根據權利要求1所述的釹鐵硼永磁體表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法，其特征在于所述釹鐵硼可以是燒結釹鐵硼或粘結釹鐵硼。
3.根據權利要求1所述的釹鐵硼永磁體表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法，其特征在于所述酸性溶液可以是鹽酸或硫酸或硝酸或其他混合酸，濃度質量分數1(T40%HC1酸洗5 60s，質量分數1(Γ40%ΗΝ03酸洗10 60s，質量分數10 40%H2S04酸洗5 60s。
4.根據權利要求1所述的釹鐵硼永磁體表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法，其特征在于所述磷化液可以是鋅系、鋅鈣系、鋅錳系、錳系、鐵系和非晶相鐵中的任意一種。
5.根據權利要求1所述的釹鐵硼永磁體表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法，其特征是所述電泳液為環氧樹脂或丙烯酸或聚氨酯電泳用有機物和經表面活性劑活化的顆粒組成的水溶液，其有機物與水的質量比是1:2 1:8，顆粒濃度為3(T200g/L。
6.根據權利要求5所述的釹鐵硼永磁體表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法，其特征是所述顆粒為二氧化鈦、三氧化二鋁、石墨或鋁，顆粒的粒徑為5(T200nm。
7.根據權利要求1所述的釹鐵硼永磁體表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法，其特征是所述電泳液中還存在一些流平劑、消泡劑和表面活性劑等有機物，占總原料的量分數是0. 1 1%的丙烯酸酯類流平劑，0. 1%-0. 3%聚丙烯酸鈉鹽分散劑，0. 5^0. 8%磷酸酯類消泡劑。
8.根據權利要求1所述的釹鐵硼永磁體表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法，其特征是所述陰極電泳涂裝的電泳電壓為2(Γ60 V，電泳時間為1(T60 s，電泳液溫度控制在 20H
9.根據權利要求1所的釹鐵硼永磁體表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方法，其特征是所述高溫固化的固化溫度為160 180°C，固化時間為30 60min。
全文摘要
釹鐵硼永磁材料表面顆粒增強有機防腐涂層的制備方，具體是釹鐵硼永磁材料表面顆粒增強有機防腐涂層的陰極電泳涂裝方法。根據本發明，首先將釹鐵硼永磁材料表面磨光，再經脫脂除油、酸洗除銹、表面磷化、陰極電泳涂裝和高溫固化，在釹鐵硼永磁體表面形成顆粒增強的有機物涂層。本發明制備的涂層是以環氧樹脂、丙烯酸、聚氨酯為基，以微納米級氧化鈦、氧化鋁、石墨、鋁等顆粒為增強相的復合有機涂層，涂層對磁體固有磁性能無影響，與磁體結合力好、與粘結膠的粘結性強、厚度均勻、表面光滑平整、耐蝕性強、制備成本低。
文檔編號C25D13/06GK102443834SQ20111041182
公開日2012年5月9日 申請日期2011年12月12日 優先權日2011年12月12日
發明者徐吉林, 羅軍明, 鐘震晨, 馬勝燦 申請人:南昌航空大學