[发明专利]稀土永磁粉体常温发黑处理提高抗氧化性能的方法

说明书

本发明提供了一种稀土永磁粉体常温发黑处理提高抗氧化性能的方法，所述的方法是：将稀土永磁粉体浸泡在按规定步骤配制、并含二价铜离子、络合剂和氧化剂的常温发黑水处理液中常温下进行置换‑氧化反应，控制不同的反应时间，反应结束后用永磁体从反应液中磁选出磁粉、然后经固液分离、蒸馏水洗涤、无水乙醇萃取、50℃低温干燥等步骤得到表面包覆有薄而致密的氧化膜的磁粉。本发明具有工艺操作简单、能耗低、成膜效率高、环保等特点，经过处理后的稀土永磁粉体尤其具有更优异的抗高温氧化性能。

技术领域

本发明涉及一种利用化学发黑处理的技术在稀土永磁粉体表面包覆抗氧化层的方法，属于粉末表面处理技术。

背景技术

包括钕铁硼、钐铁氮、钐钴等稀土永磁粉体与铁氧体相比，具有更高的最大磁能积，被广泛利用。随着家用电器的小型化、高功率化发展趋热，将稀土永磁粉体与高分子材料通过注塑挤出加工方法而获得的复合稀土永磁材料，由于其生产工艺简单、产品尺寸精度高、一致性好等优点被广泛应用于微电机中。注塑挤出时，需要高温处理，特别是用聚苯硫醚作为高分子粘结剂，注塑温度达到300℃。稀土永磁粉体含有钕、钐等高活性的稀土元素，在如此高温且长时间的操作环境下，稀土永磁粉体很容易被持续高温氧化，从而使复合后的磁体性能显著降低，这大大制约了其更广泛的应用。因而，对稀土永磁粉体在高温下的保护成功与否是关系到该材料能否推广应用的关键。

张英兰提出用溶胶-凝胶和旋转涂覆技术对钕铁硼磁粉表面包覆有机硅树脂以提高抗氧化性能（张英兰，NdFeB磁粉表面包覆有机硅树脂防氧化性研究，吉林大学自然科学学报，1996，Vol.8No.3，83-86），上海交通大学的孟艳等（孟艳，曹力军，杨远刚等，快淬Nd-Fe-B磁粉表面的包覆工艺，上海交通大学学报，2002，Vol.36No.1，55-58）和成都科技大学的刘颖等（刘颖，涂铭旌，毛献忠，表面处理对粘结钕铁硼永磁的抗氧化性研究，成都科技大学学报，1995，1：57－59）分别采用重铬酸盐钝化工艺、硅烷耦联剂包覆工艺、重铬酸盐钝化还原工艺以及重铬酸盐钝化还原-硅烷复合包覆工艺对钕铁硼磁粉进行表面改性以防氧化研究。四川大学的杨杰等研究了先采用无水磷酸化再KH550包覆处理快淬钕铁硼磁粉以提高抗氧化的方法（代路, 侯康, 王波, 龙盛如, 王孝军, 杨杰,NdFeB磁粉表面抗氧化处理的研究塑料工业，2009，37（6）：60-62）。国家发明专利（CN200410017792.X）公开了一种钕铁硼磁粉的电化学沉积包覆金属层的方法。上述这些方法，都仅是研究钕铁硼磁粉，而对于粉体颗粒更细，活性更高的钐铁氮粉体没有涉及；而且当温度高于200℃时抗氧体效果也没有讨论，而实际上通过热重实验表明平均颗粒尺寸在100μm的快淬钕铁硼磁粉处于250℃的环境下氧化会急剧增加，且在高温下有机硅或环氧树脂等高分子膜本身的耐温性就不够；而重铬酸盐钝化工艺，存在污染、不环保的问题。为了提高钢材的抗氧化性能，常用方法是通过发蓝或发黑工艺生成一层致密且薄的氧化膜，从而在高温下隔绝氧气与钢材的接触从而达到抗氧化目的。如专利CN102899654A提供的发蓝工艺在钢铁表面生成一层氧化膜从而提高抗氧化性。但传统发蓝工艺是以氢氧化钠为反应介质，反应温度高，达到110～130℃，同时氢氧化钠浓度高，达到200g/L，因此产生很大的碱雾，污染环境；生成的氧化膜厚度不好控制；由于生成的氧化膜主要成分是软磁性的Fe3O4，如果稀土永磁粉体采用传统的发蓝工艺就会使稀土永磁粉体的性能降低，影响其磁性能；而为了克服高温发黑存在的问题，以亚硒酸为主要成分的常温发黑技术被提出来，但硒酸盐具有较大毒性，更加不环保。因此我们分别针对目前稀土永磁粉体以硅烷膜表面包覆工艺不耐高温，以发蓝处理工艺不环保、能耗高的问题，通过多次实验探究与理论结合，发明了一种新的常温发黑工艺，该方法通过置换-氧化反应，在稀土磁粉表面生成一层致密的铜氧化膜，反应条件温和，只需在常温下通过控制反应时间以及浓度就能在稀土永磁粉体表面生成一种薄而致密的氧化膜，从而提高磁粉高温抗氧化能力的方法，同时不污染环境，取得了很好的效果。

发明内容

为解决现有技术中磁粉在抗高温氧化方面的不足，本发明提供了一种操作简单的常温发黑工艺，以提高磁粉的高温抗氧化性能。