专利名称：钕铁硼磁体材料表面镀锌／有机涂层双层防护的方法
技术领域：
本发明涉及钕铁硼磁体材料的表面防护技术，具体为一种钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法。
背景技术：
从1983年，佐川真人发现钕铁硼磁体以来，由于烧结钕铁硼磁体的特性和性价比较传统永磁材料优异，已被广泛应用于计算机、电动机、风力发电机、电动汽车、仪器仪表、 磁传动轴承、高保真扬声器、核磁共振成像仪和航天航空导航器等各行各业，在磁悬浮列车等新兴技术领域具有巨大的潜在应用前景。我国凭借稀土资源优势和生产成本优势，大力发展钕铁硼磁体产业，已成为世界第一生产大国和消费大国。但是，由于Nd-Fe-B材料化学活性强，耐腐蚀性差，易被氧化，导致其磁性能降低， 严重影响其应用范围。为了提高Nd-Fe-B稀土永磁体表面抗氧化耐腐蚀性能，人们也从改变微观结构、添加Mo或Co+V等成分入手，做了大量工作，但到目前为止，比较有效的方法还是采用表面涂层技术，即用涂层阻止空气、水分或其它腐蚀性物质渗透来提高磁体的抗腐蚀能力。现有的表面处理有电镀、化学镀、电泳、真空沉积、涂料涂装等，除了单一的保护层外，还有复合涂层的出现，例如卫国英、葛洪良等，一种烧结钕铁硼表面镀覆多层镀层的防护新工艺P，中国发明专利，申请号200810164199. 6，进行了钕铁硼表面多层镀层的防护研究，但是至少要在三层以上才能达到较好耐中性盐雾性能，工艺比较复杂。林福文、王岳等，一种钕铁硼表面电镀双层锌镍合金镀层的方法P，中国发明专利，申请号 200510048456. 6，进行了对钕铁硼表面双层电镀锌镍合金的研究，也是在两层电镀之后，进行钝化或者浸绝缘漆，操作起来比较复杂。目前，钕铁硼的表面处理主要是以电镀和化学镀为主，其涂层的耐蚀性能仍然处于较低的标准，但处理过程却较为严格和复杂。目前，一种要求工艺简单，涂层薄、耐蚀性能好、保证涂层与基体的结合力、磁性能不受影响的涂层有待开发。
发明内容
本发明的目的是针对目前电镀、化学镀、复合涂层等一些表面防护方法，无法满足钕铁硼在较为恶劣的环境应用。提供了一种钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法，采用镀锌/有机涂层双层防护的表面处理技术，解决了钕铁硼在应用上的限制，且在保证涂层与基体的结合力、磁性能不受影响的前提下，较大程度的提高涂层的耐中性盐雾腐蚀性能。本发明通过如下的技术方案实现—种钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法，首先对钕铁硼除油、 除锈、砂纸打磨；然后将钕铁硼进行镀锌处理，镀层厚度为5 20 μ m(优选为5 12 μ m) 之后，再涂覆一层有机涂料，固化形成有机涂层的厚度为3 15 μ m(优选为3 7 μ m)。本发明中，有机涂料固化温度为室温至300°C，时间为10分钟 48小时。
本发明所选用的除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、0P-10乳化剂等混合而成，各组分的含量如下氢氧化钠3 15g/L ；碳酸钠20 80g/L ；磷酸三钠50 100g/L ；硅酸钠5 15g/ L ；0P-10乳化剂0. 2 3g/L ；其余为水。本发明所选用的除锈液由盐酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下盐酸2 10g/L ；硝酸20 80g/L ；其余为水。本发明对钕铁硼表面用砂纸打磨先用150#粗磨，再用600#砂纸打磨。本发明中，有机涂料的组成和含量范围如下(按重量百分比计)树脂10 60 ；填料3 25 ；助剂0. 3 3 ；其余为溶剂。本发明所选用的有机涂料树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂、聚氨酯树脂中的一种或一种以上。本发明所选用的有机涂料填料为铝粉、钛粉、锌粉、二氧化硅、氧化铝、氧化锌、铁钛粉、氧化铁红、铜粉中的一种或一种以上无机填料。本发明所选用的溶剂为二甲苯、乙二醇醚类、丙二醇、丙二醇醚类、甲醇、乙醇、乙二醇脂类、丙二醇脂类中的一种或一种以上。本发明所选用的助剂为有机涂料中常用的助剂，如分散剂、流平剂、消泡剂等。本发明镀锌和有机涂层形成对钕铁硼磁体材料表面的双层防护，其中镀锌所起的作用是改变基体电位，且镀层与基体冶金结合有较好的结合力；有机涂层所起的作用是对底层封闭，与镀层产生电位差。二者协同作用下达到结合力好，涂层致密，耐中性盐雾良好的效果。本发明的优点1、本发明只需将目前工业化的镀锌涂覆一层有机薄涂层，就可以大幅度的提高涂层的耐中性盐雾性能，从而使钕铁硼磁体材料可以应用在环境较为恶劣的海洋环境气候中。2、本发明在涂层厚度在10 25 μ m时，在保证涂层与基体的结合力、磁性能不受影响的前提下，耐中性盐雾时间可达到1500h不发生锈蚀，具有较好耐腐蚀性能。3、本发明涂层配套体系完善，镀锌与基体冶金结合，结合力较好，但有机涂层与镀层之间的结合力要大于镀层与基体之间的结合力，表现出较好的性能。
具体实施例方式实施例1 首先，准备样品，将钕铁硼(50mmX50mmX5mm)在碱性除油液中进行除油，之后用大量的水进行清洗，然后在酸性除锈液中进行除锈，大量水洗干燥后，用150#砂纸进行打磨，再用600#砂纸进行打磨，之后用酒精把钕铁硼表面擦拭干净。除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、0P-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下氢氧化钠10g/L ；碳酸钠20g/L ；磷酸三钠50g/L ；硅酸钠5g/L ；OP-IO乳化剂 0. 2g/L;其余为水。除锈液由盐酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下
盐酸2g/L ；硝酸80g/L ；其余为水。然后，对钕铁硼进行活化40秒(活化液由如下组分均勻混合而成水杨酸15g/L， 氟化氢氨12g/L，其余为水)，超声波清洗，电镀锌厚度为5 7 μ m。将表面有镀锌的钕铁硼样品涂覆一层有机铝涂料，按重量百分比计，本实施例有机铝涂料由如下组分均勻混合而成环氧树脂30 ；招粉15 ；分散剂(德国毕克化学公司BI-163)0. 3 ；流平剂(德国毕克化学公司BI-306)0. 4 ；消泡剂(德国毕克化学公司BI-141)0. 2 ；其余为乙二醇丁醚。然后，在240°C下固化30-60min，取出，涂层制备完毕，涂层的厚度为7 12 μ m，涂层总厚度在12 19μπι。用此方法制备的双层涂层结合力好，涂层致密，耐中性盐雾IOOOh不锈蚀。实施例2 首先，准备样品，将钕铁硼(50mmX50mmX5mm)在碱性除油液中进行除油，之后用大量的水进行清洗，然后在酸性除锈液中进行除锈，大量水洗干燥后，用150#砂纸进行打磨，再用600#砂纸进行打磨，之后用酒精把钕铁硼表面擦拭干净。除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、0P-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下氢氧化钠12g/L ；碳酸钠60g/L ；磷酸三钠70g/L ；硅酸钠10g/L ；OP-IO乳化剂2g/ L ；其余为水。除锈液由盐酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下盐酸6g/L ；硝酸70g/L ；其余为水。然后，对钕铁硼进行活化40秒(活化液由如下组分均勻混合而成水杨酸15g/L， 氟化氢氨12g/L，其余为水)，超声波清洗，电镀锌厚度为6 8 μ m。将表面有镀锌的钕铁硼样品涂覆一层有机锌、铝涂料，按重量百分比计，本实施例有机锌、铝涂料由如下组分均勻混合而成丙烯酸树脂20;环氧树脂20;锌粉7;铝粉13;分散剂(德国毕克化学公司 BI-161)0.4 ；流平剂(德国毕克化学公司BI-333)0.5 ；消泡剂(德国毕克化学公司 BYK-052)0. 3 ；其余为二甲苯。然后，在300°C下固化30-40min，取出，涂层制备完毕，涂层的厚度为9 11 μ m，涂层总厚度在15 19μπι。用此方法制备的双层涂层结合力好，涂层致密，耐中性盐雾1200h不锈蚀。实施例3 首先，准备样品，将钕铁硼(50mmX50mmX5mm)在碱性除油液中进行除油，之后用大量的水进行清洗，然后在酸性除锈液中进行除锈，大量水洗干燥后，用150#砂纸进行打磨，再用600#砂纸进行打磨，之后用酒精把钕铁硼表面擦拭干净。除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、0P-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下氢氧化钠10g/L ；碳酸钠50g/L ；磷酸三钠60g/L ；硅酸钠7g/L ；OP-IO乳化剂3g/ L ；其余为水。除锈液由盐酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下
盐酸8g/L ；硝酸60g/L ；其余为水。然后，对钕铁硼进行活化40秒(活化液由如下组分均勻混合而成水杨酸15g/L， 氟化氢氨12g/L，其余为水)，超声波清洗，电镀锌厚度为7 9 μ m。将表面有镀锌的钕铁硼样品涂覆一层有机钛涂料，按重量百分比计，本实施例有机钛涂料由如下组分均勻混合而成聚氨酯树脂10 ；丙烯酸树脂30 ；钛粉8 ；分散剂(德国毕克化学公司BI-110)0. 5 ； 流平剂(德国毕克化学公司BI-331)0.3 ；消泡剂(德国毕克化学公司BI-141)0.2;其余
为乙二醇甲醚。然后，在120°C下固化20-40min，取出，涂层制备完毕，涂层的厚度为5 10 μ m，涂层总厚度在12 19μπι。用此方法制备的双层涂层结合力好，涂层致密，耐中性盐雾IOOOh不锈蚀。实施例4 首先，准备样品，将钕铁硼(50mmX50mmX5mm)在碱性除油液中进行除油，之后用大量的水进行清洗，然后在酸性除锈液中进行除锈，大量水洗干燥后，用150#砂纸进行打磨，再用600#砂纸进行打磨，之后用酒精把钕铁硼表面擦拭干净。除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、0P-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下氢氧化钠5g/L ；碳酸钠65g/L ；磷酸三钠80g/L ；硅酸钠10g/L ；OP-IO乳化剂 0. 7g/L;其余为水。除锈液由盐酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下盐酸3g/L ；硝酸75g/L ；其余为水。然后，对钕铁硼进行活化40秒(活化液由如下组分均勻混合而成水杨酸15g/L， 氟化氢氨12g/L，其余为水)，超声波清洗，电镀锌厚度为9 10 μ m。将表面有镀锌的钕铁硼样品涂覆一层有机铝、二氧化硅涂料，按重量百分比计，本实施例有机铝、二氧化硅涂料由如下组分均勻混合而成氟碳树脂20 ；招粉19 ；二氧化硅3 ；分散剂(德国毕克化学公司BI_163)0. 6 ；流平剂(德国毕克化学公司BI-310)0. 2 ；消泡剂(德国毕克化学公司BI-052)0. 3 ；其余为甲醇。然后，在100°C下固化20-30min，取出，涂层制备完毕，涂层的厚度为7 12 μ m，涂层总厚度在16 22μπι。用此方法制备的双层涂层结合力好，涂层致密，耐中性盐雾1300h不锈蚀。实施例5 首先，准备样品，将钕铁硼(50mmX50mmX5mm)在碱性除油液中进行除油，之后用大量的水进行清洗，然后在酸性除锈液中进行除锈，大量水洗干燥后，用150#砂纸进行打磨，再用600#砂纸进行打磨，之后用酒精把钕铁硼表面擦拭干净。除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、0P-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下氢氧化钠8g/L ；碳酸钠65g/L ；磷酸三钠85g/L ；硅酸钠9g/L ；OP-IO乳化剂0. 5g/ L ；其余为水。
除锈液由盐酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下盐酸5g/L ；硝酸60g/L ；其余为水。然后，对钕铁硼进行活化40秒(活化液由如下组分均勻混合而成水杨酸15g/L， 氟化氢氨12g/L，其余为水)，超声波清洗，电镀锌厚度为5 7 μ m。将表面有镀锌的钕铁硼样品涂覆一层有机铝、氧化铝涂料，按重量百分比计，本实施例有机铝、氧化铝涂料由如下组分均勻混合而成环氧树脂15 ；聚氨酯树脂10 ；铝粉15 ；氧化铝粉5 ；分散剂(德国毕克化学公司BI-161)0.4 ；流平剂(德国毕克化学公司BI-323)0.3 ；消泡剂(德国毕克化学公司 BYK-141)0. 3 ；其余为二甲苯。然后，在190°C下固化10-30min，取出，涂层制备完毕，涂层的厚度为6 12 μ m，涂层总厚度在12 19μπι。用此方法制备的双层涂层结合力好，涂层致密，耐中性盐雾IOOOh不锈蚀。实施例6 首先，准备样品，将钕铁硼(50mmX50mmX5mm)在碱性除油液中进行除油，之后用大量的水进行清洗，然后在酸性除锈液中进行除锈，大量水洗干燥后，用150#砂纸进行打磨，再用600#砂纸进行打磨，之后用酒精把钕铁硼表面擦拭干净。除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、0P-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下氢氧化钠7g/L ；碳酸钠30g/L ；磷酸三钠55g/L ；硅酸钠13g/L ；OP-IO乳化剂 0. 9g/L;其余为水。除锈液由盐酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下盐酸6g/L ；硝酸75g/L ；其余为水。然后，对钕铁硼进行活化40秒(活化液由如下组分均勻混合而成水杨酸15g/L， 氟化氢氨12g/L，其余为水)，超声波清洗，电镀锌厚度为6 9 μ m。将表面有镀锌的钕铁硼样品涂覆一层有机铝、钛涂料，按重量百分比计，本实施例有机铝、钛涂料由如下组分均勻混合而成聚氨酯树脂25 ；铝粉10 ；钛粉10 ；分散剂(德国毕克化学公司BI_110)0. 5 ；流平剂(德国毕克化学公司BI-310)0. 5 ；消泡剂(德国毕克化学公司BI-052)0. 5 ；其余为丙
二醇丁醚。然后，在180°C下固化30-40min，取出，涂层制备完毕，涂层的厚度为4 8μ m，涂层总厚度在10 17μπι。用此方法制备的双层涂层结合力好，涂层致密，耐中性盐雾900h不锈蚀。实施例7:首先，准备样品，将钕铁硼(50mmX50mmX5mm)在碱性除油液中进行除油，之后用大量的水进行清洗，然后在酸性除锈液中进行除锈，大量水洗干燥后，用150#砂纸进行打磨，再用600#砂纸进行打磨，之后用酒精把钕铁硼表面擦拭干净。除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、0P-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下氢氧化钠13g/L ；碳酸钠70g/L ；磷酸三钠55g/L ；硅酸钠6g/L ；OP-IO乳化剂2g/
7L ；其余为水。除锈液由盐酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下盐酸4g/L ；硝酸70g/L ；其余为水。然后，对钕铁硼进行活化40秒(活化液由如下组分均勻混合而成水杨酸15g/L， 氟化氢氨12g/L，其余为水)，超声波清洗，电镀锌厚度为8 10 μ m。将表面有镀锌的钕铁硼样品涂覆一层有机铝、铁钛涂料，按重量百分比计，本实施例有机铝、铁钛涂料由如下组分均勻混合而成环氧树脂10 ；丙烯酸树脂20 ；铝粉15 ；铁钛粉5 ；分散剂(德国毕克化学公司 BYK-110) 0. 4 ；流平剂(德国毕克化学公司BI-333) 0. 4 ；消泡剂(德国毕克化学公司 BYK-141)0. 2 ；其余为甲醇和乙二醇丁醚混合物(甲醇20、乙二醇丁醚28)。然后，在220°C下固化30-40min，取出，涂层制备完毕，涂层的厚度为10 15μπι， 涂层总厚度在18 25μπι。用此方法制备的双层涂层结合力好，涂层致密，耐中性盐雾1500h不锈蚀。
权利要求
1.一种钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法，其特征是，首先，对钕铁硼除油、除锈、砂纸打磨；然后，将钕铁硼进行镀锌处理；之后，再涂覆一层有机涂料，形成有机涂层。
2.按照权利要求1所述的钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法，其特征是，除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、0P-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下氢氧化钠3 15g/L ；碳酸钠20 80g/L ；磷酸三钠50 100g/L ；硅酸钠5 15g/L ； 0P-10乳化剂0. 2 3g/L ；其余为水。
3.按照权利要求1所述的钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法，其特征是，除锈液由盐酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下盐酸2 10g/L ；硝酸20 80g/L ；其余为水。
4.按照权利要求1所述的钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法，其特征是，砂纸打磨先用150#粗磨，再用600#砂纸打磨。
5.按照权利要求1所述的钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法，其特征是，其特征是，按重量百分比计，有机涂料的组成和含量范围如下树脂10 60 ；填料3 25 ；助剂0. 3 3 ；其余为溶剂。
6.按照权利要求5所述的钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法，其特征是，有机涂料填料为铝粉、钛粉、锌粉、二氧化硅、氧化铝、氧化锌、铁钛粉、氧化铁红、铜粉中的一种或一种以上无机填料。
7.按照权利要求5所述的钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法，其特征是，有机涂料树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂、聚氨酯树脂中的一种或一种以上。
8.按照权利要求5所述的钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法，其特征是，溶剂为二甲苯、乙二醇醚类、丙二醇、丙二醇醚类、甲醇、乙醇、乙二醇脂类、丙二醇脂类中的一种或一种以上。
9.按照权利要求1所述的钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法，其特征是，镀锌层的厚度为5 20 μ m，有机涂层的厚度为3 15 μ m。
全文摘要
本发明涉及钕铁硼磁体材料的表面防护技术，具体为一种钕铁硼磁体材料表面镀锌/有机涂层双层防护的方法。首先，对钕铁硼除油、除锈、砂纸打磨；然后，将钕铁硼进行镀锌处理；之后，再涂覆一层有机涂料，形成有机涂层。本发明针对目前电镀、化学镀、有机涂层等一些单层表面防护的防腐性能差问题，采用镀锌/有机涂层双层防护的表面处理技术，解决了钕铁硼在应用上的限制，且在保证涂层与基体的结合力、磁性能不受影响的前提下，较大程度的提高涂层的耐中性盐雾腐蚀性能。
文档编号C23C28/00GK102418097SQ20111040594
公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者严川伟, 刘建国, 李庆鹏 申请人:中国科学院金属研究所