阅读说明：本技术 一种烧结NdFeB磁体金属涂层的表面磷化钝化方法 (A kind of alramenting passivating method of sintered NdFeB magnet metal coating ) 是由 徐光青 陈婧 刘晴 张鹏杰 吕珺 李炳山 汪冬梅 孙威 刘辉 张威峰 吴玉程 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种烧结NdFeB磁体金属涂层的表面磷化钝化方法。针对烧结NdFeB磁体表面金属Al涂层,通过高温气相法,以次亚磷酸钠为磷源实现金属涂层的表面磷化钝化,从而提高涂层的耐蚀性能。该方法较传统的六价铬、三价铬液相钝化法具有更好的环境适应性,无重金属离子的污水排放,并且可以在金属涂层表面形成致密且均匀一致的磷化钝化膜,为烧结NdFeB磁体提供更长效的腐蚀防护作用。(The invention discloses a kind of alramenting passivating methods of sintered NdFeB magnet metal coating.For sintered NdFeB magnet surface metal Al coating, by high temperature gas phase method, realize that the alramenting of metal coating is passivated using sodium hypophosphite as phosphorus source, to improve the corrosion resisting property of coating.The more traditional Cr VI of this method, trivalent chromium liquid phase deactivation method have better environmental suitability, the sewage discharge of heavy metal free ion, and fine and close and uniform phosphatization passivating film can be formed in metal coating surface, more efficient corrosion protection effect is provided for sintered NdFeB magnet.)

一种烧结NdFeB磁体金属涂层的表面磷化钝化方法

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磷化钝化方法。

背景技术

NdFeB永磁材料以其高的磁性能和较高的性价比，广泛应用在航空、航天、磁悬浮列车、磁医疗技术等高科技领域。我国稀土资源已探明储量占世界总储量的80％左右，这使稀土永磁领域竞争中位于有利地位。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采用添加合金化法和表面防护处理法来提高磁体的耐蚀性能，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，烧结NdFeB磁体表面常用的防护措施如下：电镀、化学镀、有机涂层、物理气相沉积以及复合镀层。对钕铁硼表面用物理气相沉积镀铝是钕铁硼磁体有效的防腐蚀手段，所得镀层呈银白色，表面细致，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磁体金属涂层的表面磷化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磁体表面金属涂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磁体金属涂层的表面磷化钝化方法。

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磁体金属涂层的表面磷化钝化方法，通过高温气相法，以次亚磷酸钠为磷源实现金属涂层表面的钝化，具体步骤如下：

(1)样品的前处理：将NdFeB基体用硝酸溶液酸化，清洗后超声处理；

(2)金属涂层的制备：将酸化后的NdFeB基体装炉、抽真空，再进行离子清洗，对离子清洗后的NdFeB基体磁控溅射，降温后进行真空蒸镀，在烧结NdFeB表面制备Al涂层。

(3)金属涂层的表面磷化钝化：将包覆金属涂层的NdFeB磁体和次亚磷酸钠分别置于密封性炉内，通入惰性气体作为载流气，进行高温煅烧，随炉缓慢冷却，完成金属涂层的表面磷化钝化。

优选地，步骤(1)中酸化过程采用的是浓度为3％的硝酸溶液，酸化时间为5-60s，超声清洗时间为1-10min。

优选地，步骤(2)中离子清洗采用的是真空室内产生的氩离子，时间为10-60min。

优选地，步骤(2)中磁控溅射时间为10-60min。

优选地，步骤(2)中真空蒸镀时间为10-60min，Al涂层厚度为15-25μm。

优选地，步骤(3)中的次亚磷酸钠的量根据P与Al的元素比为1:100～20:100来确定。

优选地，步骤(3)中的惰性气体为氩气、氮气或者其混合气体，载流气流量为50～200sccm；

优选地，步骤(3)中的高温煅烧温度为250～500℃，保温时间为0.5～3h。

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磁体金属涂层的表面磷化钝化方法，可以在金属涂层表面形成致密且均匀一致的磷化钝化膜，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PVDAl镀层SEM形貌图，(i)(ii)为未经磷化的原样图，(iii)(iv)为实施例1磷化钝化后的PVDAl镀层SEM形貌图；

图2为未经磷化的Al镀层和实施例1、2、3、4、5制备的PVD Al镀层的动电位极化曲线。

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)将NdFeB基体用浓度为3％的硝酸溶液清洗30s后，用无水乙醇超声2min；

(2)将酸化后的NdFeB基体装炉、抽真空，采用真空室内产生的氩离子对基体进行轰击，时间为30min；对离子清洗后的NdFeB基体磁控溅射20min，降温后进行真空蒸镀20min，在烧结NdFeB表面制备Al涂层，Al涂层厚度约为20μm；

(2)将包覆金属涂层的NdFeB磁体和次亚磷酸钠依次置于管式炉中的烧舟内，通入Ar气作为载流气，流量为100sccm，加热温度为300℃，保温时间为2h，随炉缓慢冷却，完成金属涂层的表面磷化钝化。

对照实施例为未经磷化钝化的烧结NdFeB磁体表面的Al涂层，即步骤(3)产物。经测试，电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-1.15V，自腐蚀电流密度为82.8μA·cm^-2，盐雾实验时间为96h。

按照实施例1磷化钝化后的Al涂层电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-0.8V，自腐蚀电流密度为0.144μA·cm^-2，盐雾实验时间为144h，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(2)中的加热温度250℃。

经测试，按照实施例2磷化钝化后的Al涂层，电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-1.10V，自腐蚀电流密度为60μA·cm^-2，盐雾试验时间为120h。

实施例3：

本实施例的制备方法同实施例1，不同的是步骤(2)中的加热温度270℃。

经测试，按照实施例3磷化钝化后的Al涂层，电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-0.83V，自腐蚀电流密度为4.225μA·cm^-2，盐雾试验时间为120h，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(2)中的加热温度320℃。

经测试，按照实施例4磷化钝化后的Al涂层电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-0.85V，自腐蚀电流密度为0.3μA·cm^-2，盐雾试验时间为120h，其综合耐蚀性能明显优于对照实施例。

实施例5

本实施例的制备方法同实施例1，不同的是步骤(2)中的加热温度350℃。

经测试，按照实施例5磷化钝化后的Al涂层电化学腐蚀试验中腐蚀电位为-1.02V，自腐蚀电流密度为13.25μA·cm^-2，盐雾试验时间为96h。