提高材料表面改性层性能的涂覆液、方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种提高材料表面改性层性能的涂覆液、方法及其应用。所述涂覆液可包含无机金属粉、稀土盐、磷酸、络合剂、表面活性剂、硅溶胶、pH调节剂和稀释剂。所述提高材料表面改性层性能的方法可以包括：在待处理的基体材料表面覆设所述涂覆液，再经固化处理而于基体材料表面形成改性层。所述基体材料可以是钕铁硼永磁材料等磁体。本发明专利技术提供了一种绿色环保且能够有效提高材料表面改性层性能的方法，其工艺简单，易于调控，采用的涂覆液安全无毒，成本低廉，适于规模化实施，特别是形成的改性涂层对钕铁硼永磁材料等基材的其它性能无明显影响，综合性能优异，适于对各种钕铁硼永磁体进行防护处理，在磁性材料防护等领域具有广泛的应用前景。

Coating liquid, method and application for improving performance of material surface modification layer

The invention discloses a coating liquid for improving the performance of a material surface modification layer, a method and application thereof. The coating solution can include inorganic metal powder, rare earth salt, phosphoric acid, complexing agent, surfactant, silica sol, pH regulator and diluent. The method for improving the performance of the surface modification layer of the material can comprise the following steps: coating the coating material on the surface of the substrate material to be processed, and then forming the modified layer on the surface of the base material through solidification treatment. The base material can be a permanent magnet such as Nd-Fe-B permanent magnet material. The present invention provides a kind of green environmental protection and can effectively improve the method of layer properties of materials surface modification, the process is simple, easy to control, the coating liquid is safe and non-toxic, low cost, and is suitable for large-scale implementation, especially has no obvious influence on other properties of the formation of modified coatings on NdFeB permanent magnetic material base the excellent comprehensive performance, which is suitable for all kinds of NdFeB permanent magnet for protection, and has wide application prospect in the fields of magnetic material protection.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术具体涉及一种提高材料表面改性层性能的涂覆液、方法及其应用，例如在提高稀土永磁材料(例如钕铁硼磁体)表面防护层综合性能的方法，属于材料的表面改性

技术介绍
第三代稀土永磁体钕铁硼自80年代问世以来，以其优异的磁性能和低廉的价格而广泛应用于计算机、音像、微波通讯、医疗器械、军事等领域。但是，钕铁硼本身的耐蚀性能很差严重影响了其应用。现已形成的较为成熟的工艺很多，有电镀、化学镀、真空蒸镀、溅射镀、热喷镀、离子镀、化学气相沉积等手段对其进行防护处理。目前虽然开发出了很多钕铁硼磁体的防护方法，但烧结钕铁硼磁体有大量的孔隙，易残留酸液、镀液，造成对磁体和镀层的长期腐蚀。磁体的孔隙还会造成电沉积缺陷。在酸洗或电镀过程中易造成氢脆而导致涂层破坏，削弱了金属沉积层的屏蔽作用，使磁体在使用中容易粉化或发生镀层剥落。干法镀技术虽然避免了湿法镀技术的一些缺点。但成本高，且对磁体形状尺寸要求高，从磁体使用者的角度看，磁体的防腐蚀问题远没有解决。锌铬膜涂层技术虽然较污染严重的电镀锌、热浸镀锌、电镀镉、锌基合金镀层、磷化等多种传统的防腐蚀处理工艺有很大的优势，然则，采用锌铬膜涂层技术形成的单一锌铬膜与基体间的结合力差，耐候性能和硬度、耐磨耗能力也较传统镀层弱，多次涂覆和多重复合涂层都使得成本较高，尤其是Cr+3有毒性。因此研究和开发无毒、无污染、低能耗新型涂层是未来表面防护发展的趋势。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种提高材料表面改性层性能的涂覆液、方法及其应用，以克服现有技术的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：在一些实施例中提供了一种涂覆液，其包含无机金属粉、稀土盐、磷酸、络合剂、表面活性剂、硅溶胶、pH调节剂以及稀释剂。进一步的，所述无机金属粉优选包括超细锌粉、高纯氧化铝粉以及氧化锰，但不限于此。进一步的，所述稀土盐包括硝酸铈、硝酸钕和硝酸镨中的任意一种或多种的组合，但不限于此。在一些实施例中提供了一种制备所述涂覆液的方法，其包括：将无机金属粉、稀土盐、磷酸、络合剂、表面活性剂和硅溶胶均匀混合后，再加入pH调节剂以及稀释剂并持续搅拌形成均匀稳定的混合液，即为所述涂覆液。在一些实施例中提供了一种提高材料表面改性层性能的方法，其包括：在待处理的基体材料表面覆设所述的涂覆液，再经固化处理而于所述基体材料表面形成改性层。在一些实施例中还提供了所述涂覆液或所述提高材料表面改性层性能的方法的应用。例如，在一些实施例中提供了一种涂层或装置，其包含由所述的涂覆液组成的表面改性层或由所述方法形成的改性层。例如，在一些实施例中提供了一种磁体表面防护方法，包括：采用所述的方法于磁体表面形成改性层。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：(1)提供的涂覆液中无重金属，无有毒离子，无毒废液的排放，不会对环境造成污染，生产操作安全；(2)提供的表面改性层制备方法主要依靠浸渍处理、离心甩干和低温烘干，工艺简单且易于维护；(3)提供的表面改性层成膜处理过程中使用的原材料价格低廉，生产成本相对更低；(4)提供的表面改性层可以是单层涂层，不仅耐蚀效果好，硬度高，而且对永磁材料进行防护处理后耐热性能良好；(5)提供的表面改性层可以为后续涂层提供极好的基底。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术的一个方面涉及了一种涂覆液，其包含无机金属粉、稀土盐、磷酸、络合剂、表面活性剂、硅溶胶、pH调节剂以及稀释剂。在一些较佳实施例中，所述无机金属粉可包括超细锌粉、高纯氧化铝粉以及氧化锰，但不限于此。优选的，所述超细锌粉粒度为3.2～4μm。优选的，所述高纯氧化铝粉粒度为0.5～2μm。在一些较佳实施例中，所述稀土盐可包括硝酸铈、硝酸钕和硝酸镨中的任意一种或多种的组合，但不限于此。在一些较佳实施例中，所述络合剂可包括植酸、3-甲基-5-羟基吡唑中的任意一种或多种的组合，但不限于此。在一些较佳实施例中，所述表面活性剂包括聚氧乙烯基壬基酚、二乙烯醇中的任意一种或多种的组合，但不限于此。在一些较佳实施例中，所述涂覆液还可包含助剂，所述助剂包括单宁酸、硅烷偶联剂、羟乙基纤维素中的任意一种或多种的组合，但不限于此。前述硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。其可以采用业界已知的途径自制或从市场途径获取。前述的稀释剂主要用来降低涂覆液体系的黏度，溶解、分散和稀释涂料，改善涂覆液的涂布性和流动性。在一些较佳实施例中，所述稀释剂可选自去离子水、环氧活性稀释剂等，且不限于此。其中所述环氧活性稀释剂一般可选自带有一个或两个以上环氧基的低分子化合物，例如丙烯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚和苯基缩水甘油醚等单环氧基活性稀释剂和如1,6-己二醇二丙烯酸酯等多环氧基活性稀释剂。具体的，可以参考“活性稀释剂-环氧树脂体系性能研究”(《中国胶粘剂》，2015年5月第21卷第5期)等文献。优选的，所述硅溶胶与超细锌粉的质量比例为1:1.3～3.2。在一些较佳实施例中，所述涂覆液的粘度为60～80秒50ml柴氏2#杯，pH值为4～5.5。在一些更为具体的优选实施例中，所述的涂覆液可包含：15～35wt％超细锌粉、2～5wt％高纯氧化铝粉、0.3～0.7wt％氧化锰、0.4～2.6wt％稀土盐、0.3～1.5wt％磷酸、5～11wt％络合剂、0.5～2wt％表面活性剂、27～48wt％硅溶胶、10～25wt％助剂、1.8～2.4wt％pH调节剂，其余部分包含稀释剂。本专利技术的一个方面还涉及了一种制备所述涂覆液的方法，其可以包括：将无机金属粉、稀土盐、磷酸、络合剂、表面活性剂和硅溶胶均匀混合后，再加入pH调节剂和稀释剂并持续搅拌形成均匀稳定的混合液，即为所述涂覆液。在一些具体的实施例中，所述制备方法可以包括：将超细锌粉、硅溶胶与助剂混合均匀后，再依次加入氧化锰、磷酸、稀土盐、络合剂、高纯氧化铝粉以及表面活性剂并持续搅拌，其次加入pH调节剂以及稀释剂调节浆液酸碱度和粘稠度，同时持续搅拌混合液，待混合液无分层后，继续缓慢搅拌(例如搅拌5h以上)直至形成均匀稳定的混合液，即为所述涂覆液。本专利技术的一个方面还涉及了一种提高材料表面改性层性能的方法，其可以包括：在待处理的基体材料表面施加所述的涂覆液，再经固化处理而于所述基体材料表面形成改性层。例如，一种提高材料表面改性层性能的方法可以包括：将待处理材料在涂覆液中先通过浸渍涂覆再离心甩干而制备涂层。在一些较佳实施例中，所述方法可以包括：将待处理的基体材料表面于所述涂覆液中充分浸渍后取出并甩干，之后进行烘干、固化处理。优选的，待处理的基体材料表面于所述涂覆液中的浸渍时间为10s～50s。优选的，所采用的甩干操作条件包括：离心甩干，交替正、反转，转速为200～300转/min，甩干时间为10～40s。进一步的，在一些实施例中，所述离心甩干的条件可以包括：每次正、反转各两次转速为200～300转/min，甩干时间为10～40s。优选的，所采用的烘干处理条件包括：温度为60～80℃、时间为5～10min。优选的，所采用的固化处理条件包括：温度为220～300℃，时间为25～40min。在一些较佳实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂覆液，其特征在于包含无机金属粉、稀土盐、磷酸、络合剂、表面活性剂、硅溶胶、pH调节剂以及稀释剂。

【技术特征摘要】
1.一种涂覆液，其特征在于包含无机金属粉、稀土盐、磷酸、络合剂、表面活性剂、硅溶胶、pH调节剂以及稀释剂。2.根据权利要求1所述的涂覆液，其特征在于：所述涂覆液还包含助剂；优选的，所述涂覆液包含：15～35wt％超细锌粉、2～5wt％高纯氧化铝粉、0.3～0.7wt％氧化锰、0.4～2.6wt％稀土盐、0.3～1.5wt％磷酸、5～11wt％络合剂、0.5～2wt％表面活性剂、27～48wt％硅溶胶、10～25wt％助剂、1.8～2.4wt％pH调节剂，其余部分包含稀释剂。3.根据权利要求1-2中任一项所述的涂覆液，其特征在于：所述无机金属粉包括超细锌粉、高纯氧化铝粉以及氧化锰；优选的，所述超细锌粉粒度为3.2～4μm，和/或，所述高纯氧化铝粉粒度为0.5～2μm；和/或，所述稀土盐包括硝酸铈、硝酸钕和硝酸镨中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述络合剂包括植酸和/或3-甲基-5-羟基吡唑；和/或，所述表面活性剂包括聚氧乙烯基壬基酚、二乙烯醇中的任意一种或两种的组合；和/或，所述助剂包括单宁酸、硅烷偶联剂、羟乙基纤维素中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述稀释剂包括去离子水和/或环氧活性稀释剂；和/或，优选的，所述硅溶胶与超细锌粉的质量比例为1:1.3～3.2；和/或，优选的，所述涂覆液的粘度为60～80秒50ml柴氏2#杯，pH值为4～5.5。4.如权利要求1-3中任一项所述涂覆液的制备方法，其特征在于包括：将无机金属粉、稀土盐、磷酸、络合剂、表面活性剂和硅溶胶均匀混合后，再加入pH调节剂和稀释剂并持续搅拌形成均匀稳定的混合液，即为所述涂覆液。5.根据权利要求4所述涂覆液的制备方法，其特征在于包括：将超细锌粉、硅溶胶与助剂混合均匀后，再依次加入氧化锰、磷酸、稀土盐、络合剂、高纯...

【专利技术属性】
技术研发人员：周巧英，郭帅，李刚，闫阿儒，李东，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33