[发明专利]一种烧结钕铁硼磁体铜复合石墨烯镀层打底以提高耐蚀性的方法及产品

说明书

本发明公开一种烧结钕铁硼磁体铜复合石墨烯镀层打底以提高耐蚀性的方法及产品。本发明将烧结钕铁硼磁体分别在除油液和有机磷酸液中进行表面除油和去氧化物处理，然后在超声波作用下水洗得到样品A；将样品A放入含石墨烯的碱性无氰镀铜溶液中在超声波辅助作用下进行共沉积一定厚度的铜复合石墨烯镀层，从而得到样品B。该方法通过铜与石墨烯的在超声波辅助下共沉积，可以获得比纯铜镀层更晶粒细化的铜镀层，而且具有疏水特征，使表面直接镀覆铜复合石墨烯复合镀层的烧结钕铁硼磁体具有更好的耐腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及烧结钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁体材料的表面保护处理技术领域，特别是一种烧结钕铁硼磁体表面电镀铜复合石墨烯镀层作为打底层，然后再电镀其它金属镀层以提高磁体耐腐蚀性的方法及由该方法获得的产品。

背景技术

烧结钕铁硼永磁材料具有优异的综合磁性能，在计算机硬盘、电动汽车、核磁共振等高技术领域有着广泛的应用。但由于晶间富钕相与主相间存在电位差导致其易发生晶间腐蚀而使磁体粉化，而随着钕铁硼在风力发电，电动汽车等领域使用，对耐腐蚀要求越来越高。因此提高烧结Nd-Fe-B的耐腐蚀能力是行业内聚焦的热点。目前，提高烧结Nd-Fe-B耐蚀性主要通过两种思路：一是在磁体配方设计过程中通过加入对耐蚀有益的元素，称为合金化法；二是磁体结构成型之后通过对表面进行修饰的涂覆层法。涂履层法是烧结钕铁硼磁体后处理必需的环节。它包括表面电镀镍或锌或离子镀铝等金属涂层、化学镀Ni-P非晶膜层、形成磷化膜或硅烷等化学转化膜或涂履环氧树脂等有机涂层等。关于这方面的专利文献有很多，例如申请号为201010280032.3中国专利文献公开了一种钕铁硼永磁材料在含AlCl₃、LiAlH₄和四氢呋喃有机溶液中镀铝的方法。中国科学院金属研究所的李庆鹏等先后公开了钕铁硼磁体材料表面镀镍(申请号为201110405536.8)、表面镀锌(申请号为201110405946.2)和表面磷化(申请号201110095889.2)与有机涂层双层防护的表面处理技术。其中在酸性溶液中电镀金属镍作为烧结钕铁硼的打底层是目前工业应用中最常用的方法。由于烧结钕铁硼磁体的多孔隙结构以及富钕相的组织特征，当在镀液中电镀时，酸性镀液会对钕铁硼基体产生化学腐蚀；同时无论镍还是其它锌镀层相对于基体而言都是阴极防护性镀层，要提高镀层的耐蚀性能，只能减少镀层的孔隙率以防止外界的腐蚀介质贯穿孔隙与基体接触。而要实现这一点，一是提高镀层的厚度，二是在一定厚度下提高镀层的致密度，使镀层的结晶更细致。显然非磁性镀层或镍镀层厚度的提高都会降低磁性能。因此采用一种碱性镀液以减少对基体的化学腐蚀，同时提高镀层的致密度(结晶细化)以减少镀层孔隙率是提高烧结钕铁硼耐蚀性的两个关键点。

在不增加镀层厚度的前提下提高镀层的致密度可以通过提高金属沉积过电位来实现。因此借助辅助手段提高电镀时允许施加的阴极电流密度值就可以实现金属沉积电位更负，从而使电结晶的初始晶粒细化。另外，如何避免沉积的晶粒再长大也是实现镀层致密度方法之一，但目前没有关于这方面的方法报道。石墨烯是一种二维碳纳米材料，在与金属共沉积时，在镀层内部可以形成纳米插层结构，防止铜结晶晶粒的再长大，从而实现致密度。还有，铜复合石墨烯镀层具有明显的疏水特征，也就是水不能在镀层表面完全铺展，这也意味着减少了磁体与液体接触的机会，对于磁体耐蚀性的提高是非常有益的。

另外，烧结钕铁硼电镀前都要经过除氧化物处理，现通常是在强酸性的3％～6％硝酸溶液中进行。但在硝酸溶液中，虽然能快速除去表面氧化物，必然也会对基体产生严重化学腐蚀。因此选择一种相对温和的有机酸溶液进行除表面氧化物处理以防止对基体的过度腐蚀，同时可以借助有机酸对基体的微弱腐蚀使其高活性的富钕晶界相形成了一层薄的化学保护膜，减少富钕相与主相之间的电位差，是有利于后续的电镀处理及钕铁硼整体的耐蚀性能提高。

发明内容