一种提高钕铁硼磁体耐蚀性能的锌基复合涂层

摘要

本发明涉及一种提高钕铁硼磁体耐蚀性能的锌基复合涂层，其特征是：所述锌基复合涂层包括锌基涂层和增强保护涂层，锌基涂层由片状锌粉、片状铝粉和无定型复合铬盐化合物构成，无定型复合铬盐化合物的分子式为：nCrO3·mCr2O3，n、m为自然数，其中：锌粉的含量占涂层质量分数的65％～95％之间，铝粉的含量占涂层质量分数的1％～30％之间，无定型复合铬盐化合物的含量占涂层质量分数的0％～5％之间；增强保护涂层为耐磨有机硅树脂涂层、聚四氟乙烯涂层、环氧树脂涂层中的一种。其优点是：涂层结构均匀致密，与基体结合性好，不易起皮脱落，对磁性能影响小，厚度均匀，不存在边角效应，涂层极为致密，孔隙率低，耐蚀性极强，无氢脆，工艺无污染。

说明书

技术领域：

本发明涉及钕铁硼磁体的表面防腐蚀领域，特别是一种提高钕铁硼磁体耐 蚀性能的锌基复合涂层，其作用是提高钕铁硼磁体表面耐腐蚀性能。

技术背景：

钕铁硼磁体是已经产业化生产的磁性能最高、应用最广、发展最快的新一 代永磁材料，是计算机、信息通讯、航天航空、交通运输(汽车)、办公自动化、 家电等现代科学技术领域最为重要的一种功能材料。目前我国已发展成为世界 上最大的钕铁硼磁体生产国。2008年我国烧结钕铁硼磁体产量已占世界烧结钕 铁硼磁体总产量的80％左右，总产值达140～200亿元，带动相关应用产值1000 亿元以上。

钕铁硼磁体一般都是处于一定的温度环境及介质(气氛)下工作，很少在 真空和室温条件下使用，因此如何保证钕铁硼磁体在长期使用过程中保持其磁 性能的稳定及外形尺寸的完整，提高其耐腐蚀性、做好其表面的防腐蚀工作一 直是钕铁硼磁体生产及使用的重要问题。在烧结钕铁硼磁体的表面防腐蚀方面， 国内外基本一直采用电镀工艺对磁体表面进行防护，如表面钝化、电镀Zn、Ni、 Ni-Cu-Ni、Ni-P等，镀层质量一直不理想，存在诸多问题，如镀层太厚影响磁 体性能，边角效应明显(特别是对大尺寸磁体)，镀层结合力不够，镀层中性盐 雾一般难于达到1000小时。同时电镀废液对环境的污染也比较严重。

发明内容：

本发明的目的是为了提高钕铁硼磁体表面耐蚀性，解决钕铁硼磁体电镀Zn、 Ni、Ni-Cu-Ni、Ni-P及环氧镀中存在的镀层太厚影响磁体性能，边角效应明显 (特别是对大尺寸磁体)，镀层结合力不够，耐蚀性不理想，同时电镀废液对环 境的污染较严重等问题，提供一种用于钕铁硼磁体的锌基复合涂层及其制备方 法，锌基复合涂层不仅可以使钕铁硼磁体的表面耐蚀性大幅提高，同时能够杜 绝电镀废液对环境的污染。

本发明的技术方案如下：

本发明的锌基复合涂层包括锌基涂层和增强保护涂层，锌基涂层由片状锌 粉、片状铝粉和无定型复合铬盐化合物构成，无定型复合铬盐化合物的分子式 为：nCrO₃·mCr₂O₃，n、m为自然数，其中：锌粉的含量占涂层质量分数的 65％～95％之间，铝粉的含量占涂层质量分数的1％～30％之间，无定型复合铬盐 化合物的含量占涂层质量分数的0％～5％之间；增强保护涂层为耐磨有机硅树脂 涂层、聚四氟乙烯涂层、环氧树脂涂层中的一种。

所述锌基涂层中的锌、铝粉均呈鳞片状，以平铺方式层层交错贴附于被涂 基底金属表面；

所述增强保护涂层覆盖于锌基涂层之外，作为外表面层；

所述增强保护涂层的厚度为1～10μm；

所述锌基复合涂层的总厚度为5～30μm。

本发明所述锌基复合涂层的制备方法为：

1)锌基涂液的配制：其成分按质量百分比为：锌粉20～30％，铝粉1～10％， CrO₃ 0％～10％；聚丙醇1％～2％，聚乙二醇2％～4％，丙烯酸0.1％～1％，羟乙基 纤维素0.1％～1％，异辛醇0.1％～0.5％，余量为去离子水；

2)涂覆前钕铁硼磁体预处理：包括磁体倒角、脱脂、除锈、清洗；

3)在钕铁硼磁体表面施覆锌基涂液：可采用浸渍、刷涂或喷涂等方法，并 去除多余的涂液；

4)施覆后烘烤干燥：先在50～100℃烘干10～30分钟，然后在200～350℃烘 烤20～60分钟，即得到良好的锌基涂层；

5)视对涂层厚度及耐蚀性要求，可重复2)、3)步骤；

6)锌基涂层外表面覆以耐磨增强保护层。

本发明的优点在于：

1.涂层结构均匀致密，与基体结合性好，不易起皮脱落；

2.以电镀层相比，本发明所述涂层较薄，对磁性能影响小。同时厚度均匀， 不存在边角效应，尤其适用于较大尺寸磁体；

3.耐蚀性得到极大提高，盐雾试验最高达1500小时；具有优异的耐候性与 化学稳定性，经锌基复合涂层处理后的磁体可长期在海洋气候、或大气污染较 严重的地区使用而不易腐蚀；

4.无氢脆，锌基复合涂层在除油和除锈过程中不需要用酸处理，而且不存 在电镀过程，避免了渗氢对钕铁硼磁体基体的危害，同时涂层无氢脆问题；

5.锌基涂层是经200～350℃高温烧结形成的，因此在较高温度下长期使用， 外观可基本保持不变，并能保持良好的抗蚀性能；

6.锌基复合涂层工艺无污染，不存在污水、有害废气的排放，属于环保技 术：

具体实施方式：

实施例1：

本实施例为一电机用烧结钕铁硼磁体，尺寸为56*25*4mm。具体涂覆步骤 如下：

1)涂覆前处理倒角：手工倒角至R＝0.3mm；在40～50℃下浸泡于专用碱性 脱脂剂中脱脂10分钟左右，干燥；在抛丸机中进行抛丸除锈，超声波清洗。

2)将锌基复合母液(主要由CrO₃、聚丙醇、聚乙二醇、丙烯酸组成)和基 料(主要由片状铝粉和锌粉组成)在20℃充分混合，连续搅拌，防止基料沉降； 用喷枪对处理过的磁体进行喷涂，喷枪压力为0.4MPa、角度为60°；开动喷雾 过滤系统，确保溶液捕集于旋转室的水池中，控制流平时间约1小时。

3)经流平后将磁体放入固化炉烘烤固化，随炉升温，在80℃保温20分钟左 右。之后继续随炉升温至320℃保温40分钟，停电后继续保温10分钟后，打开 炉门，冷却后出炉。

4)重复2)、3)的喷涂和烘烤工序之涂层厚度达到13～15μm。

5)在经过锌基复合涂覆处理过的磁体表面喷涂喷涂耐磨有机硅树脂，厚度 为0.2-0.5μm，100℃固化10小时。

6)用拉剥法测定涂覆后磁体与涂层间的结合力，胶带上未发现有锌铝颗粒。 用方格法测定涂覆后磁体与涂层间的结合力，未发现有涂层脱落。

7)将上述涂覆后磁体在放入盐雾试验箱，中性盐雾试验1500小时，涂层无 脱落、无锈斑。

实施例2：

本实施烧结钕铁硼磁体尺寸为4*4*2mm。具体涂覆步骤如下：

1)将磁体在装有磨料的倒角机中滚光并倒角至R＝0.1mm；在40～50℃下浸 泡于碱性脱脂液中脱脂15分钟左右，干燥；在抛丸机中进行抛丸除锈，超声波 清洗。

2)将无铬锌基复合涂液在20℃充分混合，连续搅拌，防止基料沉降；将处 理过的磁体放入锌铝复合槽液中浸涂三分钟，然后进行离心甩干，一般为200 转/分钟，去处多余的液滴。

3)将磁体放入固化炉烘烤固化，随炉升温，在约60℃保温10分钟左右。之 后继续随炉升温至300℃保温40分钟，停电后继续保温10分钟后，打开炉门， 冷却后出炉。

4)重复2)、3)的喷涂和烘烤工序一次，至涂层厚度达到8～10μm。

5)将经过锌铝复合涂覆处理过的磁体涂覆聚四氟乙烯涂层，涂层厚度为 0.1～0.3μm，280℃固化3小时。

6)用拉剥法测定涂覆后磁体与涂层间的结合力，胶带上未发现有锌铝颗粒。 用方格法测定涂覆后磁体与涂层间的结合力，未发现有涂层脱落。

7)将上述涂覆后磁体在放入盐雾试验箱，中性盐雾试验720小时，涂层无 锈斑，无脱落。

实施例3：

本实施烧结钕铁硼磁体尺寸为60*50*26mm。具体涂覆步骤如下：

1)将磁体在装有磨料的倒角机中滚光并倒角至R＝0.5mm；在40～50℃下浸 泡于碱性脱脂液中脱脂20分钟左右，干燥；在抛丸机中进行抛丸除锈，冷却后 超声波清洗。

2)将锌基复合母液(主要由CrO₃、聚丙醇、聚乙二醇、丙烯酸组成)和基 料(主要由片状铝粉和锌粉组成)在20℃充分混合，连续搅拌，防止基料沉降； 用喷枪对处理过的磁体进行喷涂，喷枪压力为0.4MPa、角度为60°；开动喷雾 过滤系统，确保溶液捕集于旋转室的水池中，控制流平时间约1小时。

3)经流平后将磁体放入固化炉烘烤固化，随炉升温，在80℃保温20分钟左 右。之后继续随炉升温至320℃保温120分钟，停电后继续保温30分钟后，打 开炉门，冷却后出炉。

4)重复2)、3)的喷涂和烘烤工序使涂层厚度达到15～18μm。

5)在经过锌基复合涂覆处理过的磁体表面喷涂环氧树脂，厚度为0.3～0.8μm， 180℃固化2小时。

6)用拉剥法测定涂覆后磁体与涂层间的结合力，胶带上未发现有锌铝颗粒。 用方格法测定涂覆后磁体与涂层间的结合力，未发现有涂层脱落。

7)将上述涂覆后磁体放入盐雾试验箱，中性盐雾试验1000小时，涂层无脱 落、无锈斑。

实施例结果表明：

与通常钕铁硼磁体表面防腐采用的电镀锌、镍-镍、镍-铜-镍相比，本发明 涂层结构均匀致密，与基体结合性好；耐蚀性得到极大提高，盐雾试验最高达 1500小时，可长期在海洋气候、或大气污染较严重的地区使用而不易腐蚀；同 时涂层较薄，对磁性能影响小，厚度均匀不存在边角效应，尤其适用于较大尺 寸磁体；锌基复合涂层工艺不存在废水排放，属于环保技术。