[发明专利]一种采用爆炸喷涂在烧结NdFeB表面制备Al涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用爆炸喷涂工艺在烧结NdFeB表面制备微米级Al涂层的方法。

背景技术

烧结NdFeB是迄今为止磁性最强的永磁材料，广泛地应用于电子、机电、仪表和医疗等诸多领域，是当今世界上发展最快，市场前景最好的永磁材料。但是烧结NdFeB材料的一个最明显的缺点是耐腐蚀性差，从而大大地限制了这类磁体在高温和潮湿等环境中的应用。

爆炸喷涂(detonation flame spraying)是以瞬间释放的高能量(爆炸能量)形成的热能将喷涂材料加热熔融，并使其加速而沉积到工件表面形成涂层的热喷涂工艺方法。爆炸喷涂的原理图如图1所示。

目前，提高NdFeB材料耐蚀性能的途径有合金化法和表面防护涂层法两种。NdFeB磁体的表面防腐蚀涂层主要有金属涂层、有机涂层和复合涂层。工业应用中较为广泛的为电镀Ni、Zn、Cu，化学镀Ni-P合金，离子镀Al，PVD镀TiN等。研究表明，纯Al镀层具有较好的防腐蚀性能，并在镀层与基体之间的界面上存在一个较窄的成分过渡区，提高了镀层/基体的结合强度，同时满足耐腐蚀、颜色、耐磨损、电绝缘等性能要求，因而具有良好的发展前景。但是现有的Al涂层技术仍存在着一些不足：均匀性差、结合力低、裂纹较高；且工艺复杂，成本较高；值得注意的是，电镀、化学镀和电泳等过程所遗留下来的废液中含有大量有毒物质，而且很难净化，其排放对生态环境十分不利。这一系列问题的解决，将有赖于新的Al涂层工艺的开发。

发明内容

本发明的目的是采用爆炸喷涂的方法在烧结NdFeB表面制备纯铝相的微米级Al涂层。该方法制备的Al涂层在盐溶液中形成Al₂O₃氧化膜层，能够有效提高烧结NdFeB基体的耐蚀性能。

本发明提出的一种采用爆炸喷涂在烧结NdFeB表面制备Al涂层的方法，其特征在于包括有下列步骤：

第一步：基体前处理

(A)采用未充磁的烧结NdFeB作为基体材料，硬度Hv＝6.20，密度D为7.5～7.6；

将基体置于质量分数为99.7％的酒精中进行超声清洗以除油，超声频率为30～50KHz的条件下，超声清洗5～10 min后，自然凉干得到第一基体；

(B)对第一基体进行喷砂处理，得到粗糙度Ra＝3～3.5的第二基体；

第二步：采用爆炸喷涂制备Al涂层

爆炸喷涂材料是粒度为300～400目的铝，所述铝的质量百分比纯度为99.99％；

将爆炸喷涂材料装入气体爆炸喷涂设备中；

将第二基体安装在夹具上；

调节气体爆炸喷涂工艺参数：氧和乙炔的气体流量比为1.0～1.3:1，工作频率为4～6次/秒，喷涂距离为100～140mm，炮口直径为20～25mm，N₂送粉率为0.3～0.6克/秒，喷涂材料表面升温为100～200℃；制得16～20微米的Al涂层在烧结NdFeB表面。

本发明采用爆炸喷涂工艺制备Al涂层的优点在于：本发明方法制备的Al涂层与基体结合良好，涂层致密，厚度均匀，表面孔隙率低，仅为0.83％。在电化学测试研究中表明，在3.5wt％NaCl溶液中的腐蚀电流密度为1.301×10^-5 A/cm²，仅为NdFeB基体的1/5，且在浸泡过程中不断形成Al₂O₃氧化膜层，可以有效保护烧结NdFeB基体，提高其耐蚀性。

附图说明

图1是爆炸喷涂的原理图。

图2是经实施例1方法在烧结NdFeB表面制得的Al涂层的截面形貌SEM图。

图3是经实施例1方法在烧结NdFeB表面制得的Al涂层与Al粉的XRD图谱对比。

图4是经实施例1方法在烧结NdFeB表面制得的Al涂层及N35在盐溶液中的动电位极化曲线对比。

图5是经实施例1方法在烧结NdFeB表面制得的Al涂层和N35在盐溶液中的奈奎斯特图对比。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明是一种采用爆炸喷涂在烧结NdFeB表面制备Al涂层的方法，包括有下列步骤：

第一步：基体前处理

(A)采用未充磁的烧结NdFeB(N35)作为基体材料，硬度Hv＝6.20，密度D为7.5～7.6；