一種納米晶復(fù)合稀土永磁材料及其表面處理的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種納米晶復(fù)合稀土永磁材料及其表面處理的方法，包括(1)納米晶復(fù)合稀土永磁材料的制備；(2)表面清洗；(3)噴丸處理；(4)活化處理；(5)表面鍍膜處理；(6)二次鍍膜處理；(7)鈍化處理；(8)陳化處理。本發(fā)明材料的矯頑力和最大磁能積比明顯提高，熱處理工藝可以獲得更合理的微結(jié)構(gòu)，這種合理的微結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了性能的提高，本發(fā)明的稀土永磁材料表面處理方法分層次、分步驟由內(nèi)而外在基體表面鍍覆一層均勻致密的、無孔隙的鍍層，使基體表面鍍覆一層均勻致密的、低孔隙的鍍層，對(duì)基體起到阻斷作用，而后，再進(jìn)行鈍化老化過程，使得鍍層和基體結(jié)合更緊密，鍍層更加致密，更好地起到對(duì)基體的防護(hù)作用。
【專利說明】一種納米晶復(fù)合稀土永磁材料及其表面處理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米晶復(fù)合稀土永磁材料及其表面處理的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]稀土金屬基永磁體，例如，以Nd-Fe-B基永磁體為代表的R-Fe-B基永磁體，或者以Sm-Fe-N基永磁體等為代表的R-Fe-N基永磁體等利用的是資源豐富的廉價(jià)材料并具有優(yōu)異的磁性能，并且特別是就上述兩類永磁體而言，R-Fe-B基永磁體今天在各個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。然而，由于稀土金屬基永磁體含有反應(yīng)性高的稀土金屬，即:R，因此它們?cè)诖髿猸h(huán)境中易于發(fā)生氧化和腐蝕，而且，當(dāng)該永磁體未經(jīng)任何表面處理使用時(shí)，在存在少量酸性或堿性物質(zhì)或者水條件下腐蝕趨于從表面開始，從而產(chǎn)生銹蝕，這會(huì)引起磁性能的下降和波動(dòng)。而且，當(dāng)這種生銹的磁體嵌入在磁性回路和類似裝置中時(shí)，銹蝕可能會(huì)四處擴(kuò)展，從而對(duì)周邊的元件造成污染。
[0003]因此，長期以來，人們就已公知在稀土金屬基永磁體的表面上形成各種類型的耐蝕膜。另一方面，隨著近來稀土金屬基永磁體應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，要求在稀土金屬基永磁體表面上形成的耐蝕膜具有優(yōu)異的性能，其不僅耐蝕性高，而且，當(dāng)用于溫度變化的苛刻環(huán)境時(shí)還具有良好的耐熱性。此外，還要同以在嵌入元件時(shí)使用的粘結(jié)劑為代表的有機(jī)樹脂具有良好的粘結(jié)性能。而且，要求形成的耐蝕膜廉價(jià)。因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供在表面上存在同時(shí)具有優(yōu)異耐熱性能和優(yōu)異結(jié)合性能的廉價(jià)耐蝕膜的稀土金屬基永磁體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:本發(fā)明的目的是提供一種納米晶復(fù)合稀土永磁材料，并且為本發(fā)明的材料提供一種鍍層無孔隙、厚度均勻且耐蝕性強(qiáng)的表面方法。
[0005]一種納米晶復(fù)合稀土永磁材料，所述納米晶復(fù)合稀土永磁材料的成分范圍為NdaRbFeeBd,其中 a+b+c+d=100，R 為 Y、Ce、Tb、Sm 中的一種或多種，3〈a+b〈10，5〈d〈30，其制備方法為，以稀土元素Nd與R、純鐵和硼鐵配比成上述成分的合金，所有稀土元素按照3-5%的燒損率增加余量，然后放入真空熔煉爐中熔煉快淬，熔煉快淬得到納米晶復(fù)合稀土永磁材料，然后對(duì)其進(jìn)行熱處理，熱處理制度為將納米晶復(fù)合稀土永磁材料以100-500°C /分鐘的升溫速度升溫到600-650°C，然后再以10-30°C /分鐘升溫到660_700°C，保溫10-30分鐘后，淬火到室溫即得。
[0006]還包括一種上述納米晶復(fù)合稀土永磁材料的表面處理方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0007](I)納米晶復(fù)合稀土永磁材料的制備
[0008]所述納米晶復(fù)合稀土永磁材料的成分范圍為NdaRbFeeBd,其中a+b+c+d=100，R為Y、Ce、Tb、Sm中的一種或多種，3〈a+b〈10，5〈d〈30，其制備方法為，以稀土元素Nd與R、純鐵和硼鐵配比成上述成分的合金，所有稀土元素按照3-5%的燒損率增加余量，然后放入真空熔煉爐中熔煉快淬，熔煉快淬得到納米晶復(fù)合稀土永磁材料，然后對(duì)其進(jìn)行熱處理，熱處理制度為將納米晶復(fù)合稀土永磁材料以100-500°C /分鐘的升溫速度升溫到600-650°C，然后再以10-300C /分鐘升溫到660-700°C，保溫10-30分鐘后，淬火到室溫即得。
[0009](2)表面清洗
[0010]a.采用機(jī)械滾磨倒角法，將納米晶復(fù)合稀土永磁材料與棕剛玉砂按體積比為I: (2-3)置入密閉滾筒內(nèi)，總量占滾筒總體積的4/5，然后加入浸潤液浸沒試樣；啟動(dòng)滾筒，滾筒轉(zhuǎn)速為10-20r/min，時(shí)間為80-100小時(shí)；b.將納米晶復(fù)合稀土永磁材料取出后置于含有4-6% NaOH、10-20% Na2CO3 1-4% Na3PO4的水溶液中超聲波清洗；其中水溶液溫度為85-100°C，超聲波頻率為85-100kHz、功率為50-500w，處理時(shí)間為20-40分鐘；接著將納米晶復(fù)合稀土永磁材料置于濃度為Hg.!/1的硬脂酸鈉水溶液中，超聲波清洗；c.最后在去離子水中超聲波清洗；d.烘干；
[0011](3)噴丸處理
[0012]在室溫條件下采用碳化硅對(duì)納米晶復(fù)合稀土永磁材料表面施進(jìn)行噴丸處理；所述碳化硅粒度為100-200目，噴丸機(jī)的壓力為0.1-8MPa，噴丸角度為10度-90度；
[0013]⑷活化處理
[0014]采用含檸檬酸5-30g.L—1，氟化銨5-40g. 1的活化溶液，在室溫下活化時(shí)間為:1-3分鐘；
[0015](5)表面鍍膜處理
[0016]電鍍水溶液主要組成為:硫酸鎳100-200g.L—1、NiCl2.6H2030-50g.L—1、H3B0350-100g.L-1、乙酸鈉:12 -24g.L—1、十二烷基硫酸鈉 0.1-1g.?Λ?，4_ 丁炔二醇0.3-0.5g.L'甘氨酸:1-IOg.L—1,硫月尿6-IOppm,納米級(jí)TiO2顆粒30_60g.L-1 ；
[0017]其中納米級(jí)TiO2顆粒在加入電鍍水溶液前要進(jìn)行預(yù)處理:即先在重量百分比濃度為1-9%的NaOH溶液中煮沸，然后用清水洗滌，再在稀酸溶液中清洗后又清水洗滌，最后緩慢加入電鍍水溶液中，用超聲波分散10-20分鐘；電鍍的頻率19-80kHz，功率50-500W，pH為4-5，溫度55-68°C，電鍍中的電流密度為2-5A.dm-2,電鍍60分鐘，電鍍過程中采用間歇式攪拌；電鍍后膜厚度在0.5 μ m-30 μ m ；
[0018](6) 二次鍍膜處理
[0019]二次鍍膜采用超聲化學(xué)鍍，鍍液的配方如下:硫酸鎳:35_40g.L—1 ;次亞磷酸鈉:45-60g.L—1 ;乙酸鈉:25-30g.L—1 ;甘氨酸:ll_15g.L—1 ;檸檬酸鈉:5-10g.L—1 ;乳酸:20-25g. 1 ;乙酸:15-30g ? 1 ;丁二酸:15-30g *L-1 ;乙酸鉛:10-20ppm ;硫脲:10_20ppm。
[0020]超聲化學(xué)鍍工藝參數(shù)如下:頻率90-100kHz，功率50-500W，pH6_8，溫度95-100°C，時(shí)間I-15分鐘，鍍速為10-100 μ m/小時(shí)；
[0021](7)鈍化處理
[0022]采用Cr03進(jìn)行處理，工藝參數(shù)=CrO3:l_20g.L-1、溫度:90-110°C、時(shí)間:5_15分鐘；
[0023]⑶陳化處理
[0024]將鈍化處理后的納米晶復(fù)合稀土永磁材料置于氮?dú)饣驓鍤猸h(huán)境中，加熱到300-4000C，保溫10-20小時(shí)，然后降溫到100°C，空冷到室溫，所述加熱速率為50_100°C /h,降溫速率為50-100°C /h。
[0025]更進(jìn)一步地，所述的納米晶復(fù)合稀土永磁材料為Nd6.6Tba4Fe75B18 *Nd8.2Sma8Fe71B2(l或 Nd7Sm0.5Fe74B18 5。。
[0026]本發(fā)明材料的矯頑力和最大磁能積比未經(jīng)本發(fā)明方法的工藝有明顯提高，熱處理工藝可以獲得更合理的微結(jié)構(gòu)，這種合理的微結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了性能的提高。本發(fā)明的表面處理方法分層次、分步驟由內(nèi)而外在基體表面鍍覆一層均勻致密的、無孔隙的鍍層，使基體表面鍍覆一層均勻致密的、低孔隙的鍍層，對(duì)基體起到阻斷作用，而后，再進(jìn)行鈍化老化過程，使得鍍層和基體結(jié)合更緊密，鍍層更加致密，更好地起到對(duì)基體的防護(hù)作用。
[0027]本發(fā)明的有益效果如下:合理的微結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了性能的提高，鍍層無孔隙厚度均勻且基體孔洞均被鍍覆，從而提高了稀土永磁材料的耐蝕性能，避免了因基體孔洞未被鍍覆而造成鍍層鼓包、起皮現(xiàn)象。通過使用本發(fā)明研制的鍍液、鈍化配方以及老化處理方法，更好地起到對(duì)基體的防護(hù)作用。
[0028]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用簡(jiǎn)單易行，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品性價(jià)比高，能極大的滿足國內(nèi)稀土永磁材料生產(chǎn)企業(yè)的需求，比較好的解決實(shí)際生產(chǎn)上的問題。
【具體實(shí)施方式】
[0029]實(shí)施例1
[0030]一種納米晶復(fù)合稀土永磁材料及其表面處理的方法，包括以下步驟:
[0031](I)納米晶復(fù)合稀土永磁材料的制備
[0032]所述納米晶復(fù)合稀土永磁材料的成分范圍為Nd4 5Tbtl 3Fe76 2B19，其制備方法為，以稀土元素Nd與Tb、純鐵和硼鐵配比成上述成分的合金，所有稀土元素按照3%的燒損率增加余量，然后放入真空熔煉爐中熔煉快淬，熔煉快淬得到納米晶復(fù)合稀土永磁材料，然后對(duì)其進(jìn)行熱處理，熱處理制度為將納米晶復(fù)合稀土永磁材料以200°C /分鐘的升溫速度升溫到605°C，然后再以15°C /分鐘升溫到665°C，保溫20分鐘后，淬火到室溫即得。
[0033](2)表面清洗，a.采用機(jī)械滾磨倒角法，將稀土永磁材料與棕剛玉砂按體積比為I: 2置入密閉滾筒內(nèi)，總量占滾筒總體積的4/5，然后加入浸潤液浸沒試樣；啟動(dòng)滾筒，滾筒轉(zhuǎn)速為15r/min，時(shí)間為90小時(shí)；b.將稀土永磁材料取出后置于含有5% NaOHU2%Na2C03,2%Na3P04的水溶液中超聲波清洗；其中水溶液溫度為90°C，超聲波頻率為90kHz、功率為300w，處理時(shí)間為30分鐘；接著將稀土永磁材料置于濃度為Ig.L-1的硬脂酸鈉水溶液中，超聲波清洗；c.最后在去離子水中超聲波清洗；d.烘干；
[0034](3)噴丸處理
[0035]在室溫條件下采用碳化硅對(duì)稀土永磁材料表面施進(jìn)行噴丸處理；所述碳化硅粒度為150目，嗔丸機(jī)的壓力為0.5MPa,嗔丸角度為80度；
[0036]⑷活化處理
[0037]采用含檸檬酸IOg.L-1，氟化銨6g.L-1的活化溶液，在室溫下活化時(shí)間為:2分鐘；
[0038](5)表面鍍膜處理
[0039]電鍍水溶液主要組成為:硫酸鎳120g *L-UNiC12 *6H2030g *L-UH3B0360g 噸_1、乙酸鈉:15g *L-1、十二烷基硫酸鈉0.2g *L-1,1，4- 丁炔二醇0.3g *L_1、甘氨酸:3g *L-1，硫脲7ppm,納米級(jí)Ti02顆粒40g.L-1 ；
[0040]其中納米級(jí)Ti02顆粒在加入電鍍水溶液前要進(jìn)行預(yù)處理:即先在重量百分比濃度為3%的NaOH溶液中煮沸，然后用清水洗滌，再在稀酸溶液中清洗后又清水洗滌，最后緩慢加入電鍍水溶液中，用超聲波分散15分鐘；電鍍的頻率25kHz，功率300W，pH為4.5，溫度60°C，電鍍中的電流密度為3A.dm-2,電鍍60分鐘，電鍍過程中采用間歇式攪拌；電鍍后膜厚度在5 μ m ;
[0041](6) 二次鍍膜處理
[0042]二次鍍膜采用超聲化學(xué)鍍，鍍液的配方如下:硫酸鎳:36g.L-1 ;次亞磷酸鈉:50g *L-1 ;乙酸鈉:26g *L-1 ；DL-蘋果酸:33g *L-1 ;甘氨酸:12g *L-1 ;梓檬酸鈉:7g *L-1 ；乳酸:23g.L-1 ;乙酸:18g.L-1 ;丁二酸:18g.L-1 ;乙酸鉛:15ppm ;硫脲:12ppm ；
[0043]超聲化學(xué)鍍工藝參數(shù)如下:頻率95kHz，功率200W，pH6.5，溫度97°C，時(shí)間4分鐘，鍍速為20 μ m/小時(shí)；
[0044](7)鈍化處理
[0045]采用Cr03進(jìn)行處理，工藝參數(shù):Cr03:5g.L-1、溫度:95°C、時(shí)間:6分鐘；
[0046]⑶陳化處理
[0047]將鈍化處理后的稀土永磁材料置于氮?dú)饣驓鍤猸h(huán)境中，加熱到350°C，保溫15小時(shí)，然后降溫到100°c，空冷到室溫，所述加熱速率為80°C /h，降溫速率為90°C /h。
[0048]實(shí)施例2
[0049]一種稀土永磁材料 表面處理的方法，包括以下步驟:(1)納米晶復(fù)合稀土永磁材料的制備所述納米晶復(fù)合稀土永磁材料的成分范圍為Nd3 9Sma6Fe78B17.5，其制備方法為，以稀土元素Nd與Sm、純鐵和硼鐵配比成上述成分的合金，所有稀土元素按照3%的燒損率增加余量，然后放入真空熔煉爐中熔煉快淬，熔煉快淬得到納米晶復(fù)合稀土永磁材料，然后對(duì)其進(jìn)行熱處理，熱處理制度為將納米晶復(fù)合稀土永磁材料以220°C /分鐘的升溫速度升溫到610°C，然后再以18°C /分鐘升溫到685°C，保溫15分鐘后，淬火到室溫即得。其余步驟同實(shí)施例1。
[0050]將同樣的稀土永磁材料使用單純的酸性鍍、堿性鍍以及中性鍍與本發(fā)明的實(shí)施例
1、2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較，結(jié)果列于下表:
[0051]
【權(quán)利要求】
1.一種納米晶復(fù)合稀土永磁材料，其特征在于:所述納米晶復(fù)合稀土永磁材料的成分范圍為 NdaRbFeeBd,其中 a+b+c+d=100，R 為 Y、Ce、Tb、Sm 中的一種或多種，3〈a+b〈10，5〈d〈30，其制備方法為，以稀土元素Nd與R、純鐵和硼鐵配比成上述成分的合金，所有稀土元素按照3-5%的燒損率增加余量，然后放入真空熔煉爐中熔煉快淬，熔煉快淬得到納米晶復(fù)合稀土永磁材料，然后對(duì)其進(jìn)行熱處理，熱處理制度為將納米晶復(fù)合稀土永磁材料以100-500°C /分鐘的升溫速度升溫到600-650°C，然后再以10-30°C /分鐘升溫到660_700°C，保溫10-30分鐘后，淬火到室溫即得。
2.一種如權(quán)利要求1所述的納米晶復(fù)合稀土永磁材料的表面處理方法，其特征在于:包括以下步驟:(1)納米晶復(fù)合稀土永磁材料的制備所述納米晶復(fù)合稀土永磁材料的成分范圍為NdaRbFeeBd,其中a+b+c+d=100，R為Y、Ce、Tb、Sm中的一種或多種，3〈a+b〈10，5〈d〈30，其制備方法為，以稀土元素Nd與R、純鐵和硼鐵配比成上述成分的合金，所有稀土元素按照3-5%的燒損率增加余量，然后放入真空熔煉爐中熔煉快淬，熔煉快淬得到納米晶復(fù)合稀土永磁材料，然后對(duì)其進(jìn)行熱處理，熱處理制度為將納米晶復(fù)合稀土永磁材料以100-500°C /分鐘的升溫速度升溫到600-650°C，然后再以·10-300C /分鐘升·溫到660-700°C，保溫10-30分鐘后，淬火到室溫即得。(2)表面清洗a.采用機(jī)械滾磨倒角法，將納米晶復(fù)合稀土永磁材料與棕剛玉砂按體積比為1: (2?·3)置入密閉滾筒內(nèi)，總量占滾筒總體積的4/5，然后加入浸潤液浸沒試樣；啟動(dòng)滾筒，滾筒轉(zhuǎn)速為10-20r/min，時(shí)間為80-100小時(shí)；b.將納米晶復(fù)合稀土永磁材料取出后置于含有4-6% NaOH、10-20% Na2C03、1-4% Na3PO4的水溶液中超聲波清洗；其中水溶液溫度為85-100°C，超聲波頻率為85-100kHz、功率為50?500w，處理時(shí)間為20-40分鐘；接著將納米晶復(fù)合稀土永磁材料置于濃度為Hg.!/1的硬脂酸鈉水溶液中，超聲波清洗；c.最后在去離子水中超聲波清洗；d.烘干；(3)噴丸處理在室溫條件下采用碳化硅對(duì)納米晶復(fù)合稀土永磁材料表面施進(jìn)行噴丸處理；所述碳化硅粒度為100-200目，噴丸機(jī)的壓力為0.1?8MPa，噴丸角度為10度?90度；(4)活化處理采用含檸檬酸5?30g.L_\氟化銨5?40g.L-1的活化溶液，在室溫下活化時(shí)間為:··1-3分鐘；(5)表面鍍膜處理電鍍水溶液主要組成為:硫酸鎳100-200g.L—1、NiCl2.6H2030?50g.L—1、H3B0350-100g.L-1、乙酸鈉:12 ?24g.L—1、十二烷基硫酸鈉 0.1-1g.?Λ?，4_ 丁炔二醇·0.3 ?0.5g.L'甘氨酸:1 ?IOg.L—1,硫脲 6 ?IOppm,納米級(jí) TiO2 顆粒 30_60g.I71。其中納米級(jí)TiO2顆粒在加入電鍍水溶液前要進(jìn)行預(yù)處理:即先在重量百分比濃度為·1-9%的NaOH溶液中煮沸，然后用清水洗滌，再在稀酸溶液中清洗后又清水洗滌，最后緩慢加入電鍍水溶液中，用超聲波分散10-20分鐘；電鍍的頻率19?80kHz，功率50?500W，pH為4-5，溫度55-68°C，電鍍中的電流密度為2-5A *dm-2,電鍍60分鐘，電鍍過程中采用間歇式攪拌；電鍍后膜厚度在0.5 μ m-30 μ m ；(6)二次鍍膜處理二次鍍膜采用超聲化學(xué)鍍，鍍液的配方如下:硫酸鎳:35-40g.L-1 ;次亞磷酸鈉:45-60g.L—1 ;乙酸鈉:25-30g.L—1 ;甘氨酸:ll_15g.L—1 ;檸檬酸鈉:5-10g.L—1 ;乳酸:20-25g.1 ;乙酸:15-30g 1 ;丁二酸:15-30g *L-1 ;乙酸鉛:10-20ppm ;硫脲:10_20ppm。超聲化學(xué)鍍工藝參數(shù)如下:頻率90-100kHz，功率50?500W，pH6-8，溫度95?100°C，時(shí)間I?15分鐘，鍍速為10-100 μ m/小時(shí)；(7)鈍化處理采用Cr03進(jìn)行處理，工藝參數(shù)=CrO3:l_20g.L-1、溫度:90-110°C、時(shí)間:5_15分鐘；(8)陳化處理將鈍化處理后的納米晶復(fù)合稀土永磁材料置于氮?dú)饣驓鍤猸h(huán)境中，加熱到300-400°C，保溫10-20小時(shí)，然后降溫到100°C，空冷到室溫，所述加熱速率為50-100°C /h,降溫速率為50-100。。/ho
3.如權(quán)利要求2所述的納米晶復(fù)合稀土永磁材料的表面處理方法，其特征在于:所述的納米晶復(fù)合稀土永磁材料為 Nd6.6TbQ.4Fe75B18 或 Nd8 2Sm0 8Fe71B20 或 Nd7Sm0.5Fe74B18.5。
【文檔編號(hào)】H01F1/057GK103440949SQ201310359905
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】周連明, 曹陽 申請(qǐng)人:南通萬寶磁石制造有限公司