一种烧结钕铁硼磁体表面复合涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种烧结钕铁硼磁体表面复合涂层的制备方法，包括以下步骤：将金属基合金粉末与金属基增强材料混合均匀；采用等离子体熔覆工艺，在预处理后的烧结钕铁硼的表面制备金属基熔覆层；将陶瓷基粉末与陶瓷基增强材料混合均匀；采用等离子体熔覆工艺，在金属基熔覆层上制备陶瓷基熔覆层；对涂覆后的烧结钕铁硼磁体进行热处理。通过本发明专利技术制备的复合涂层致密无孔隙，具有高结合力、高耐蚀、高耐磨的特点，能够为烧结NdFeB磁体提供更加优异的腐蚀防护作用。

Preparation of a Sintered Nd-Fe-B Magnets Surface Composite Coating

The invention discloses a preparation method of composite coating on sintered Nd-Fe-B magnet surface, which comprises the following steps: mixing metal-based alloy powder with metal-based reinforcement material evenly; preparing metal-based cladding layer on the pretreated sintered Nd-Fe-B surface by plasma cladding process; mixing ceramic-based powder with ceramic-based reinforcement material evenly; and adopting plasma cladding; The ceramic-based cladding layer was prepared on the metal-based cladding layer, and the coated sintered Nd-Fe-B magnets were heat treated. The composite coating prepared by the invention is compact and porous, has the characteristics of high adhesion, high corrosion resistance and high wear resistance, and can provide more excellent corrosion protection for sintered NdFeB magnets.

【技术实现步骤摘要】
一种烧结钕铁硼磁体表面复合涂层的制备方法
本专利技术属于磁性材料防护领域，具体涉及一种烧结钕铁硼磁体表面复合涂层的制备方法。
技术介绍
烧结钕铁硼磁体(NdFeB)以其优异的磁性能(磁能积、矫顽力和剩磁)被广泛应用于国民经济的各个领域。由于烧结钕铁硼磁体主要包括以下三相：主相Nd2Fe14B、富Nd相和富B相，并且各相之间的电位差相差较大，因此在高温、潮湿以及电化学环境中极易被腐蚀，严重限制了烧结钕铁硼磁体应用领域的进一步拓展。为了提高烧结钕铁硼磁体的耐腐蚀性能，通常采用以下两种方式：添加合金元素法和表面防护处理法。其中，合金化法会在一定程度上降低磁体的磁性能，且防腐蚀效果不明显。目前工业生产上主要采用添加防护涂层的方式来提高烧结钕铁硼磁体的耐腐蚀性能。目前，烧结钕铁硼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。其中，电镀方法具有简单易操作、成本投入低、易于实现批量化生产等优势，是钕铁硼磁体表面防护最常用的技术手段。但是，采用电镀方法制备的防护涂层表面结合力低，涂层易出现起泡、脱落等现象，涂层孔隙率高，而且电镀废水的排放易造成环境污染问题。针对风力发电、航空航天等尖端
对磁体表面防护技术提出的更高的要求，需要开发烧结钕铁硼磁体表面新型高结合力、高耐蚀涂层制备技术是一个亟待解决的课题。熔覆技术包括激光熔覆技术和等离子体熔覆技术。其中等离子体熔覆是近年发展起来的一种表面处理技术，所采用的等离子束是一种电离弧。与激光熔覆技术相比，等离子体熔覆技术是将高温加热所用的激光束改为高能量密度的等离子束，不易产生裂纹、气孔等缺陷，工艺过程简单，污染少，生产效率高、原料利用率高。等离子体熔覆技术制备的防护涂层与基体之间为冶金结合，涂层与基体之间具有很高的结合力。直接在烧结钕铁硼磁体表面制备陶瓷基熔覆层存在以下问题：烧结钕铁硼磁体与陶瓷基熔覆层之间的匹配性不理想，涂层内含有较多的孔隙，脆性较大，导致陶瓷基熔覆层的质量不易控制。
技术实现思路
基于此，本专利技术提供了一种烧结钕铁硼磁体表面复合涂层的制备方法，包括以下步骤：一种烧结钕铁硼磁体表面复合涂层的制备方法，包括以下步骤：a、金属基熔覆材料的制备：将金属基合金粉末与金属基增强材料混合均匀；b、金属基熔覆层的制备：采用等离子体熔覆工艺，在预处理后的烧结钕铁硼的表面制备金属基熔覆层；c、陶瓷基熔覆材料的制备：将陶瓷基粉末与陶瓷基增强材料混合均匀；d、陶瓷基熔覆材料的制备：采用等离子体熔覆工艺，在金属基熔覆层上制备陶瓷基熔覆层；e、对经步骤d处理后的烧结钕铁硼磁体进行热处理。进一步的，步骤a中，所述金属基合金粉末的粒径为20～200μm，所述金属基增强材料的粒径为60～200nm；所述金属基合金粉末和金属基增强材料的质量比为(40～80):1。。本专利技术中将不同粒径的合金粉末和金属基增强材料混合，从而改善涂层的纤维形貌，提高涂层的纤维硬度，降低涂层的孔隙率。同时为了进一步提高涂层的性能，优选的，将金属基合金粉末作为基体相，将金属基增强材料作为填充材料，优选两者的质量比为(40～80):1，可以使涂层性能达到最优。进一步的，步骤a中，所述金属基合金粉末为钴基合金粉末、镍基合金粉末、铁基合金粉末、铝基合金粉末中的一种或两种以上的混合，所述金属基增强材料为纤维增强材料、晶须增强材料、纳米颗粒增强材料中的一种或两种以上的混合。这里的纤维增强材料可以选自碳纤维、玻璃纤维等，晶须增强材料和纳米颗粒增强材料可以选自SiC、Si3N4、Al2O3·B2O3、TiC等，可以理解的是，以上材料的选择仅用于举例以使得本专利技术的技术方案更加清楚，而不用于限定本专利技术的保护范围，本领域技术人员都知晓的材料选择均可用于本专利技术中。进一步的，步骤b中，所述等离子体熔覆工艺的参数为：熔覆电流为150～210A，扫描速度为2～12mm/s，喷嘴距磁体4～10mm，送粉量为3～5g/min，氩气作为保护气体。进一步的，步骤b中，所述预处理依次包括除油、酸洗和水洗。优选的，所述除油采用的除油液温度为55～95℃，pH为9～13，除油时间为15～25min；所述酸洗采用的酸洗液为10～24wt％的硝酸溶液，酸洗时间为5～20s；所述水洗为超声强袭2～4min。进一步的，步骤c中，所述陶瓷基粉末的粒径为100～500μm，所述陶瓷基增强材料的粒径为50～200nm；所述陶瓷基粉末和陶瓷基增强材料的质量比为(30～60):1。本专利技术中选择不同粒径的陶瓷基粉末和陶瓷基增强材料混合可以改善涂层的显微形貌、降低孔隙率、提高显微硬度。具体的，将陶瓷基合金粉末作为基体相，陶瓷基增强材料作为填充材料，对两者的质量比进行了优选，优选为质量比(30～60):1，从而使得本专利技术的涂层性能达到最优。进一步的，步骤c中，所述陶瓷基粉末为氮化硅、碳化硅中的一种或两种的混合，所述陶瓷基增强材料为纤维增强材料、晶须增强材料中的一种或两种的混合。由于碳化硅和氮化硅导热率大、硬度高、高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数小、抗热震并且耐化学腐蚀，因此，本专利技术中可优选氮化硅、碳化硅中的一种作为陶瓷基粉末。进一步的，步骤d中，所述等离子体熔覆工艺的参数为：熔覆电流为180～240A，扫描速度为3～10mm/s，喷嘴距磁体4～10mm，送粉量为2～4g/min，氩气作为保护气体。进一步的，其特征在于，步骤e中，所述热处理的工艺参数为：温度470～530℃，时间4～6h。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用等离子体熔覆技术在预处理后的NdFeB磁体表面依次制备了金属基熔覆层和陶瓷基熔覆层，同时在金属基熔覆层和陶瓷基熔覆层中添加有增强材料，金属基熔覆层的热膨胀系数与NdFeB基体和陶瓷基熔覆层具有良好的匹配性，能够同时与基体与涂层形成高的结合强度，实现了陶瓷基熔覆层与NdFeB基体之间的最佳匹配。最后，对涂覆复合涂层的钕铁硼磁体进行热处理，可以消除涂层与基体之间产生的应力，进一步提高膜/基结合强度。因此，制备的金属基/陶瓷基复合涂层具有单一熔覆层所无法比拟的优势，该复合涂层致密无孔隙，具有高结合力、高耐蚀、高耐磨的特点，能够为烧结NdFeB磁体提供更加优异的腐蚀防护作用。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将结合具体的实施例对本专利技术进行更全面的描述。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。实施例1本实施例中采用规格为24mm×16mm×3mm的烧结NdFeB磁体(未充磁，由安徽大地熊新材料股份有限公司提供)。磁体预处理：采用温度为55℃、pH值为9的除油液对烧结NdFeB磁体除油15min；然后采用10wt％的硝酸溶液酸洗烧结NdFeB磁体5s；最后，将磁体在去离子水中超声清洗2min。金属基熔覆材料的制备：将钴基合金粉末(粒径20μm)和碳纤维增强材料(粒径为60nm)按质量比40:1进行混合，机械搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烧结钕铁硼磁体表面复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、金属基熔覆材料的制备：将金属基合金粉末与金属基增强材料混合均匀；b、金属基熔覆层的制备：采用等离子体熔覆工艺，在预处理后的烧结钕铁硼的表面制备金属基熔覆层；c、陶瓷基熔覆材料的制备：将陶瓷基粉末与陶瓷基增强材料混合均匀；d、陶瓷基熔覆材料的制备：采用等离子体熔覆工艺，在金属基熔覆层上制备陶瓷基熔覆层；e、对经步骤d处理后的烧结钕铁硼磁体进行热处理。

【技术特征摘要】
1.一种烧结钕铁硼磁体表面复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、金属基熔覆材料的制备：将金属基合金粉末与金属基增强材料混合均匀；b、金属基熔覆层的制备：采用等离子体熔覆工艺，在预处理后的烧结钕铁硼的表面制备金属基熔覆层；c、陶瓷基熔覆材料的制备：将陶瓷基粉末与陶瓷基增强材料混合均匀；d、陶瓷基熔覆材料的制备：采用等离子体熔覆工艺，在金属基熔覆层上制备陶瓷基熔覆层；e、对经步骤d处理后的烧结钕铁硼磁体进行热处理。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述金属基合金粉末的粒径为20~200μm，所述金属基增强材料的粒径为60~200nm；所述金属基合金粉末和金属基增强材料的质量比为(40~80):1。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述金属基合金粉末为钴基合金粉末、镍基合金粉末、铁基合金粉末、铝基合金粉末中的一种或两种以上的混合，所述金属基增强材料为纤维增强材料、晶须增强材料、纳米颗粒增强材料中的一种或两种以上的混合。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述等离子体熔覆工艺的参数为：熔覆电流为150~210A，扫描速度为2~12mm/s，喷嘴距磁体4~10mm，送粉量为3~...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹玉杰，郭开祥，吴玉程，黄秀莲，刘家琴，陈静武，衣晓飞，熊永飞，
申请(专利权)人：安徽大地熊新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34