阅读说明：本技术 一种烧结NdFeB磁体金属涂层的表面稀土钝化方法 (Surface rare earth passivation method for sintered NdFeB magnet metal coating ) 是由 徐光青 陈婧 杨振宇 张鹏杰 吕珺 李炳山 汪冬梅 孙威 刘辉 张威峰 吴玉程 于 2019-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种烧结NdFeB磁体金属镀层的表面稀土钝化方法。针对烧结NdFeB磁体表面金属Zn涂层,通过化学方法实现金属涂层的表面稀土钝化,从而提高涂层的耐蚀性能。本发明的烧结NdFeB磁体金属镀层的表面稀土钝化方法,可以在金属镀层表面形成致密的稀土钝化膜,为烧结NdFeB磁体提供更长效的腐蚀防护作用。相较于传统的六价铬、三价铬钝化法,本发明具有更好的环境适应性,无重金属离子的污水排放。(The invention discloses a surface rare earth passivation method for a sintered NdFeB magnet metal coating. Aiming at the sintered NdFeB magnet surface metal Zn coating, the surface rare earth passivation of the metal coating is realized by a chemical method, so that the corrosion resistance of the coating is improved. The surface rare earth passivation method for the sintered NdFeB magnet metal coating can form a compact rare earth passivation film on the surface of the metal coating and provide a longer-acting corrosion protection effect for the sintered NdFeB magnet. Compared with the traditional hexavalent chromium and trivalent chromium passivation method, the method has better environmental adaptability and no heavy metal ion sewage discharge.)

一种烧结NdFeB磁体金属涂层的表面稀土钝化方法

技术领域

本发明属于磁性材料表面防护、耐蚀涂层领域，具体涉及一种烧结NdFeB磁体金属涂层的表面稀土钝化方法。

背景技术

NdFeB作为第三代稀土永磁材料的代表，具有极高的磁能积(BH)、矫顽力(Hcj)和能量密度。同时，NdFeB永磁材料对热和时间的稳定性好，抗外界磁场的干扰的能力强。这些优异的性能使钕铁硼磁体在现代工业的电子元器件生产中拥有广泛的市场。但是，采用粉末冶金法制备的烧结NdFeB磁体具有三相结构(主要包括：主相、富Nd相和富B相)，而且各相之间的电位差较大，尤其是富Nd相的电化学性最强，在潮湿、高温以及电化学环境中极易被腐蚀，严重限制了烧结NdFeB磁体应用领域的进一步拓展。因此，必须采取措施改善烧结NdFeB磁体的耐腐蚀性能。目前工业生产中主要通过调整其化学组成成分或采取表面处理的方法来提高其耐腐蚀性能，以满足实际应用的要求。但合金化法会在一定程度上降低磁体的磁性能，且效果不明显。因此，工业生产中主要采用表面防护处理法在磁体表面添加防护涂层，能够显著提高磁体的耐蚀性能。

防护涂层是通过阻碍腐蚀介质与基体之间直接接触来减缓磁体的腐蚀。目前最常用的表面处理方法包括：电沉积、化学沉积、物理气相沉积及有机聚合物树脂涂层等。对钕铁硼表面用电镀锌是钕铁硼磁体有效的防腐蚀手段，与磁体有较好的结合力，耐腐蚀性能较高，具有良好的电化学保护性能。金属涂层的表面钝化是一种常见的提高耐蚀性能的方式，通过与六价铬、三价铬等钝化剂反应，在金属涂层表面形成一层致密的转化膜，可有效提高其耐蚀性能。但含铬废液的严重环境污染，其应用受到限制，逐渐被其他低污染工艺所取代。

因此，开发一种烧结NdFeB磁体金属镀层的表面稀土钝化方法具有重要的经济效益、社会效益和环保效益。

发明内容

本发明针对烧结NdFeB磁体表面金属镀层耐蚀性能差及传统钝化工艺环境污染严重的问题，提供一种烧结NdFeB磁体金属镀层的表面稀土钝化方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：

一种烧结NdFeB磁体金属镀层的表面稀土钝化方法，具体步骤如下：

(1)电镀前处理：先将NdFeB基体碱洗除油，用去离子水清洗后硝酸酸洗，在柠檬酸中活化处理，再在去离子水中超声清洗；

(2)电镀锌工艺：在氯化锌、氯化钾和硼酸混合溶液中进行电镀；

(3)钝化前处理：将镀锌磁体置于硝酸溶液进行酸化处理，清洗后超声处理；

(4)钝化液的配制：配制可溶性铈盐、双氧水的混合水溶液，加入酸调节pH值得到钝化液；

(5)钝化膜的制备：将酸化后的镀锌磁体放入钝化液中，在室温下反应，完成钕铁硼镀锌层的表面钝化。

优选地，步骤(1)中碱为NaOH，pH＜11，碱洗时间为5-20min，硝酸酸洗时间为5-120s，硝酸浓度为1-10％；柠檬酸活化时间为5-60s，柠檬酸浓度为1-10％，超声时间为1-10min。

优选地，步骤(2)中氯化锌浓度为30-60g/L，氯化钾浓度为150-300g/L，硼酸浓度20-50g/L。

优选地，步骤(2)中电镀处理的电流密度为0.1-2A/dm²，电镀时间为40-80min。

优选地，步骤(3)中硝酸浓度为0.1-6％，酸化时间为5-60s，超声清洗时间为1-10min。

优选地，步骤(4)中的可溶性铈盐为硝酸铈、氯化铈、硫酸铈中的一种或者多种混合物。

优选地，步骤(4)中可溶性铈盐浓度为0.05-0.5mol/L，双氧水浓度为0.5-10％。

优选地，步骤(4)中用于调节pH值的酸为盐酸、硝酸、硫酸中的一种或者其混合。

优选地，步骤(4)中pH值范围为2-4。

优选地，步骤(5)中反应时间为5-30min。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明的烧结NdFeB磁体金属镀层的表面稀土钝化方法，可以在金属镀层表面形成致密的稀土钝化膜，为烧结NdFeB磁体提供更长效的腐蚀防护作用。相较于传统的六价铬、三价铬钝化法，本发明具有更好的环境适应性，无重金属离子的污水排放。

附图说明

图1为镀锌层钝化前后的SEM形貌图，(a)(b)为未经稀土钝化的镀锌层表面形貌，(c)(d)为实施例1稀土钝化后的镀锌层表面形貌；

图2为未经稀土钝化的镀锌层和实施例1、2、3、4制备的稀土钝化的镀锌层动电位极化曲线。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明，需要说明的是，仅仅是对本发明构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应视为落入本发明的保护范围。

下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。

实施例1：

(1)电镀前处理：先将NdFeB基体碱洗除油12min，用去离子水清洗后硝酸酸洗40s、，在弱酸中活化处理20s，再在去离子水中超声清洗1min。

(2)电镀锌工艺：在氯化锌、氯化钾和硼酸混合溶液中进行电镀，浓度分别为65g/L，215g/L和37g/L。电流密度1A/dm²，电镀时间50min；

(3)钝化前处理：将包覆电镀Zn镀层的烧结NdFeB用1wt.％的硝酸溶液进行酸化10s，清洗后超声处理；

(4)钝化液的配制：配置硝酸铈、双氧水的混合水溶液，其中，硝酸铈溶液的浓度为5g/L，双氧水浓度为3％。用盐酸调节PH为3.0；

(5)钝化膜的制备：将酸化后的镀锌磁体放入钝化液中，在室温下反应20min后，清洗烘干，完成钕铁硼锌镀层的表面钝化。

对照实施例为未经稀土钝化的烧结NdFeB磁体表面的Zn涂层，即步骤(1)产物。经测试，电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-1.3V，自腐蚀电流密度为4.43×10^-4A·cm^-2，盐雾试验时间为228h。

按照实施例1稀土钝化后的Zn镀层电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-1.02V，自腐蚀电流密度为1.02×10^-5A·cm^-2，盐雾试验时间为360h，其综合耐蚀性能明显优于对照实施例。

实施例2：

本实施例的制备方法同实施例1，不同的是步骤(4)中的硝酸铈溶液浓度为3g/L。

经测试，按照实施例2稀土钝化后的Zn镀层，电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-1.2V，自腐蚀电流密度为1.44×10^-4A·cm^-2，盐雾试验时间为296h，其综合耐蚀性能明显优于对照实施例。

实施例3：

本实施例的制备方法同实施例1，不同的是步骤(4)中的硝酸铈溶液浓度为7g/L。

经测试，按照实施例2稀土钝化后的Zn镀层，电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-1.15V，自腐蚀电流密度为2.9×10^-4A·cm^-2，盐雾试验时间为282h，其综合耐蚀性能明显优于对照实施例。

实施例4

本实施例的制备方法同实施例1，不同的是步骤(4)中的硝酸铈溶液浓度为9g/L。

经测试，按照实施例2稀土钝化后的Zn涂层，电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-1.16V，自腐蚀电流密度为2.17×10^-4A·cm^-2，盐雾试验时间为256h，其综合耐蚀性能明显优于对照实施例。

未经稀土钝化的镀锌层和实施例1、2、3、4制备的稀土钝化的镀锌层的自腐蚀电位和腐蚀电流密度如下表1所示：

表1未经稀土钝化的镀锌层和实施例1、2、3、4制备的稀土钝化的镀锌层的自腐蚀电位和腐蚀电流密度

样品	J<sub>coor</sub>/(A·cm<sup>-2</sup>)	E<sub>coor</sub>/V
			未钝化	4.43×10<sup>-4</sup>	-1.3
实施例1	1.02×10<sup>-5</sup>	-1.02
			实施例2	1.44×10<sup>-4</sup>	-1.2
实施例3	2.9×10<sup>-4</sup>	-1.15
			实施例4	2.17×10<sup>-4</sup>	-1.16