本發(fā)明涉及表面腐蝕與防護(hù)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層及其制備方法。

背景技術(shù)：

公知的：作為第三代稀土永磁材料，釹鐵硼永磁材料以獨特的高磁能積、高矯頑力、高剩磁密度、體積小、質(zhì)量輕等一系列優(yōu)點，被廣泛用于電子通信、冶金制造、地質(zhì)勘探、醫(yī)療保健、交通運輸及航空航天，等領(lǐng)域。但是由于磁體是由主相nd2fe14b、富硼相nd1+εfe4b4和富釹相組成的多相合金，加工工藝為粉末冶金或燒結(jié)成型。結(jié)構(gòu)疏松多孔，各相之間的電位差較大，容易在溫潤環(huán)境下構(gòu)成原電池產(chǎn)生嚴(yán)重的晶間腐蝕，嚴(yán)重影響釹鐵硼永磁材料的性能和壽命。

目前，最為常見的釹鐵硼表面防護(hù)技術(shù)為電鍍和化學(xué)鍍，然而利用電鍍和化學(xué)鍍工藝在釹鐵硼基體表面制備防護(hù)層，表調(diào)處理和施鍍過程都會使液體物質(zhì)進(jìn)入基材，以至于在后期的使用過程中防護(hù)層內(nèi)部發(fā)生起泡，剝落等失效現(xiàn)象。同時電鍍工藝也存在著一定的環(huán)境代價。

物理氣相沉積技術(shù)是近年來應(yīng)用于釹鐵硼永磁材料表面防護(hù)的新技術(shù)，該技術(shù)能很好的避免電鍍和化學(xué)鍍工藝存在的不足，但是該技術(shù)成膜速率不高，不能實現(xiàn)高質(zhì)量防護(hù)涂層的快速制備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層及其制備方法；該釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層及其制備方法能夠避免釹鐵硼永磁材料表面的防護(hù)層內(nèi)部發(fā)生起泡以及防護(hù)層剝落等失效現(xiàn)象。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層，包括釹鐵硼機體以及在釹鐵硼機體表面采用等離子噴涂技術(shù)制備al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層；所述al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層與釹鐵硼機體之間設(shè)置有ni-al合金層過渡層。

具體的，所述al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層中tio2的質(zhì)量百分比為3wt.％～40wt.％，所述al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層的厚度為100～150μm。

具體的，所述ni-al合金層過渡層中al的質(zhì)量百分比含量為20wt.％～60wt.％，所述ni-al合金層過渡層的厚度為20～30μm。

本發(fā)明還提供了一種所述的釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層的制備方法，包括以下步驟：

步驟一，對釹鐵硼基體進(jìn)行預(yù)處理：對基體整形，噴砂處理去除基體表面的附著物，并采用高壓干燥氣體對粗化表面進(jìn)行清潔；

步驟二，將經(jīng)過預(yù)處理之后的釹鐵硼基體在真空環(huán)境下進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為90～175℃，時間為8～10min；

步驟三，在預(yù)熱后的釹鐵硼基體表面采用等離子噴涂制備一層20～30μm的ni-al合金層過渡層；

步驟四，在ni-al合金層過渡層表面采用等離子噴涂制備一層100～150μm的al2o3-tio2復(fù)合陶瓷層。

進(jìn)一步的，在步驟一中噴砂參數(shù)為砂粒材料為棕剛玉，粒徑為22#，壓縮干燥空氣壓力為0.4～0.6mpa，噴砂距離為50～70mm，噴砂角度為60～80°

進(jìn)一步的，在步驟三中，在預(yù)熱后的釹鐵硼基體表面采用等離子噴涂制備一層ni-al合金層過渡層的等離子噴涂參數(shù)為：噴涂電壓為30～35v，噴涂電流為400～450a，主氣流量為1600～2200l/h，送粉速率為180～220l/h，噴涂距離為70～110mm。

進(jìn)一步的，在步驟四中，在ni-al合金層過渡層表面采用等離子噴涂制備一層al2o3-tio2復(fù)合陶瓷層的等離子噴涂參數(shù)為：噴涂電壓為45～50v，噴涂電流為500～550a，主氣流量為2300～2800l/h，送粉速率為220～250l/h，噴涂距離為70～110mm。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所述的釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層及其制備方法，能夠保證釹鐵硼基體與al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層之間的連接牢固，al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層不易出現(xiàn)氣泡和掉落；同時由于采用等離子噴涂技術(shù)制備al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層從而可以實現(xiàn)釹鐵硼永磁材料表面高質(zhì)量防護(hù)層的快速制備；制備過程不存在副產(chǎn)品，綠色、清潔，無污染。具體的具有以下優(yōu)點：

1采用等離子噴涂技術(shù)在釹鐵硼永磁材料表面制備陶瓷涂層具有快速制備高質(zhì)量防護(hù)層的特點；

2釹鐵硼基體表面形成al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層，具備優(yōu)異的耐腐蝕、耐氣蝕性能；

3對粗化表面進(jìn)行高壓干燥氣體清潔，可以很好的避免砂?；蛩擅摰拟S鐵硼顆粒嵌入釹鐵硼基體的現(xiàn)象，提高自粘打底層與基體的結(jié)合力；

4選用合適的預(yù)熱溫度，減少自粘打底層與釹鐵硼基體，即ni-al合金層過渡層與釹鐵硼基體結(jié)合時產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。

5采用自粘打底層即ni-al合金層過渡層作為過渡層，使釹鐵硼基體與al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層建立牢靠的結(jié)合關(guān)系。

6與電鍍、化學(xué)鍍等工藝相比涂層制備過程不接觸腐蝕性液體，避免基體損傷和涂層結(jié)合力降低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實施例1中al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層在聲發(fā)射劃痕儀下的結(jié)合力圖譜；

圖3是實施例2中al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層在聲發(fā)射劃痕儀下的結(jié)合力圖譜；

圖4是實施例3中al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層在聲發(fā)射劃痕儀下的結(jié)合力圖譜；

圖5是對比例1中al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層在聲發(fā)射劃痕儀下的結(jié)合力圖譜；

圖6是對比例2中al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層在聲發(fā)射劃痕儀下的結(jié)合力圖譜；其中橫坐標(biāo)force表示結(jié)合力；縱坐標(biāo)acousticemissionintensity表示聲發(fā)射強度；

圖中標(biāo)示：1-釹鐵硼機體，2-al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層，3-ni-al合金層過渡層。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明所述的釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層，包括釹鐵硼機體1以及在釹鐵硼機體1表面采用等離子噴涂技術(shù)制備al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層3；所述al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層3與釹鐵硼機體1之間設(shè)置有ni-al合金層過渡層。

由于在釹鐵硼機體1表面采用等離子噴涂技術(shù)制備al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層3；同時在al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層3與釹鐵硼機體1之間設(shè)置有ni-al合金層過渡層33；通過ni-al合金層過渡層3將al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層3與釹鐵硼機體1連接，從而保證連接牢固，al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層3不易出現(xiàn)氣泡和掉落。

同時由于采用等離子噴涂技術(shù)制備al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層3從而可以實現(xiàn)釹鐵硼永磁材料表面高質(zhì)量防護(hù)層的快速制備。制備過程不存在副產(chǎn)品，綠色、清潔，無污染。

具體的，所述al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層3中tio2的質(zhì)量百分比為3wt.％～40wt.％，所述al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層3的厚度為100～150μm。所述ni-al合金層過渡層2中al的質(zhì)量百分比含量為20wt.％～60wt.％，所述ni-al合金層過渡層的厚度為20～30μm。

通過采用上述結(jié)構(gòu)，在能夠保證釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層能夠?qū)︹S鐵硼機體1起到較好保護(hù)作用的前提下，使得al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層3不易發(fā)生掉落，并且能夠有效地降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明還提供了一種釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層的制備方法包括以下步驟：

步驟一，對釹鐵硼基體1進(jìn)行預(yù)處理：對基體整形，噴砂處理去除基體表面的附著物，并采用高壓干燥氣體對粗化表面進(jìn)行清潔；

步驟二，將經(jīng)過預(yù)處理之后的釹鐵硼基體1在真空環(huán)境下進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為90～125℃，時間為8～10min；

步驟三，在預(yù)熱后的釹鐵硼基體表面采用等離子噴涂制備一層ni-al合金層過渡層2；

步驟四，在ni-al合金層過渡層2表面采用等離子噴涂制備一層al2o3-tio2復(fù)合陶瓷層3。

在步驟一種通過對釹鐵硼基體1進(jìn)行預(yù)處理：對基體整形，噴砂處理去除基體表面的附著物，并采用高壓干燥氣體對粗化表面進(jìn)行清潔；具體的除釹鐵硼基體1表面附著物包括油脂、污垢、銹、氧化皮等。從而可以保證釹鐵硼基體1表面的清潔度，對粗化表面進(jìn)行高壓干燥氣體清潔，可以很好的避免砂粒或松脫的釹鐵硼顆粒嵌入釹鐵硼基體1的現(xiàn)象，提高自粘打底層與基體的結(jié)合力。

在步驟二中，將經(jīng)過預(yù)處理之后的釹鐵硼基體1在真空環(huán)境下進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為90～175℃，時間為8～10min；通過上述預(yù)熱處理，使得釹鐵硼基體1達(dá)到合適的預(yù)熱溫度，從而減少自粘打底層與基體結(jié)合時產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。

在步驟三中，在預(yù)熱后的釹鐵硼基體表面采用等離子噴涂制備一層20～30μm的ni-al合金層過渡層2；采用自粘打底層即ni-al合金層過渡層作為過渡層，使釹鐵硼基體與al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層建立牢靠的結(jié)合關(guān)系。

在步驟四中，在ni-al合金層過渡層2表面采用等離子噴涂制備一層100～150μm的al2o3-tio2復(fù)合陶瓷層3。在釹鐵硼基體表面形成al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層，具備優(yōu)異的耐腐蝕、耐氣蝕性能。

綜上所述，本發(fā)明所述的釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層及其制備方法，能夠保證釹鐵硼基體與al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層之間的連接牢固，al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層不易出現(xiàn)氣泡和掉落；同時由于采用等離子噴涂技術(shù)制備al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層從而可以實現(xiàn)釹鐵硼永磁材料表面高質(zhì)量防護(hù)層的快速制備；制備過程不存在副產(chǎn)品，綠色、清潔，無污染。

在步驟一中噴砂可以采用不同的噴砂參數(shù)進(jìn)行，為了保證對釹鐵硼基體1表面處理的效果，具體的，噴砂參數(shù)為砂粒材料為棕剛玉，粒徑為22#，壓縮干燥空氣壓力為0.4～0.6mpa，噴砂距離為50～70mm，噴砂角度為60～80°

在采用離子噴涂技術(shù)進(jìn)行ni-al合金層過渡層2和al2o3-tio2復(fù)合陶瓷層3制備的過程中，可以采用不同的噴涂參數(shù)，為了保證結(jié)合強度，具體的，在步驟三中，在預(yù)熱后的釹鐵硼基體表面采用等離子噴涂制備一層ni-al合金層過渡層2的等離子噴涂參數(shù)為：噴涂電壓為30～35v，噴涂電流為400～450a，主氣流量為1600～2200l/h，送粉速率為180～220l/h，噴涂距離為70～110mm。

在步驟四中，在ni-al合金層過渡層2表面采用等離子噴涂制備一層al2o3-tio2復(fù)合陶瓷層3的等離子噴涂參數(shù)為：噴涂電壓為45～50v，噴涂電流為500～550a，主氣流量為2300～2800l/h，送粉速率為220～250l/h，噴涂距離為70～110mm。

制備一種釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層，包括釹鐵硼機體1以及在釹鐵硼機體1表面采用等離子噴涂技術(shù)制備al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層3；所述al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層3與釹鐵硼機體1之間設(shè)置有ni-al合金層過渡層。具體的，所述al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層3中tio2的質(zhì)量百分比為3wt.％～40wt.％，所述al2o3-tio2復(fù)合陶瓷涂層3的厚度為100～150μm。所述ni-al合金層過渡層2中al的質(zhì)量百分比含量為20wt.％～60wt.％，所述ni-al合金層過渡層的厚度為20～30μm。

實施例1

制備上述釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層，包括以下步驟：

步驟一，對釹鐵硼基體1進(jìn)行倒角、除油和噴砂粗化處理，以釹鐵硼基體露出灰白色新鮮表面為止。噴砂參數(shù)為：砂粒材料為棕剛玉，粒徑為22#，壓縮干燥空氣壓力為0.5mpa，噴砂距離為65mm，噴砂角度為70°。之后采用高壓干燥氣體對粗化表面進(jìn)行表面清潔，以防砂?；蛩擅摰拟S鐵硼顆粒嵌入基體。

步驟二，將經(jīng)過預(yù)處理的釹鐵硼基體1在90℃真空環(huán)境下保溫10min。

步驟三，利用等離子噴涂技術(shù)在預(yù)熱后的釹鐵硼基體1表面制備一層26μm的自粘打底層(ni-al合金層過渡層2)。噴涂參數(shù)為：噴涂電壓為30v，噴涂電流為400a，主氣流量為1600l/h，送粉速率為200l/h，噴涂距離為80mm；噴涂材料為ni-40wt.％al，粒度為-140+325目，牌號為kf-6。

步驟四，利用等離子噴涂技術(shù)在經(jīng)過打底處理的釹鐵硼基體1表面制備一層138μm的al2o3-tio2復(fù)合陶瓷層3。主要參數(shù)為噴涂電壓為50v，噴涂電流為500a，主氣流量為2500l/h，送粉速率為230l/h，噴涂距離為90mm；噴涂材料為al2o3-40wt.％tio2，粒度為-45+15μm，牌號為at40。

如附圖2所示，采用本實施例制備釹鐵硼等離子噴涂陶瓷層，結(jié)合力可達(dá)35n以上，耐中性鹽霧時間可達(dá)200h以上。

實施例2

制備上述釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層，包括以下步驟：

步驟一，對釹鐵硼基體1進(jìn)行倒角、除油和噴砂粗化處理，以釹鐵硼基體露出灰白色新鮮表面為止。噴砂參數(shù)為：砂粒材料為棕剛玉，粒徑為22#，壓縮干燥空氣壓力為0.5mpa，噴砂距離為65mm，噴砂角度為70°。之后采用高壓干燥氣體對粗化表面進(jìn)行表面清潔，以防砂?；蛩擅摰拟S鐵硼顆粒嵌入基體。

步驟二，將經(jīng)過預(yù)處理的釹鐵硼基體1在110℃真空環(huán)境下保溫9min。

步驟三，利用等離子噴涂技術(shù)在預(yù)熱后的釹鐵硼基體1表面制備一層28μm的自粘打底層(ni-al合金層過渡層2)。噴涂參數(shù)為：噴涂電壓為32v，噴涂電流為425a，主氣流量為2000l/h，送粉速率為180l/h，噴涂距離為70mm；噴涂材料為ni-20wt.％al，粒度為-140+325目，牌號為kf-6。

步驟四，利用等離子噴涂技術(shù)在經(jīng)過打底處理的釹鐵硼基體1表面制備一層94μm的al2o3-tio2復(fù)合陶瓷層3。主要參數(shù)為噴涂電壓為48v，噴涂電流為525a，主氣流量為2500l/h，送粉速率為220l/h，噴涂距離為70mm；噴涂材料為al2o3-3wt.％tio2，粒度為-45+15μm，牌號為at40。

如附圖3所示，采用本實施例制備釹鐵硼等離子噴涂陶瓷層，結(jié)合力可達(dá)35n以上，耐中性鹽霧時間可達(dá)200h以上。

實施例3

制備上述釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層，包括以下步驟：

步驟一，對釹鐵硼基體1進(jìn)行倒角、除油和噴砂粗化處理，以釹鐵硼基體露出灰白色新鮮表面為止。噴砂參數(shù)為：砂粒材料為棕剛玉，粒徑為22#，壓縮干燥空氣壓力為0.5mpa，噴砂距離為65mm，噴砂角度為70°。之后采用高壓干燥氣體對粗化表面進(jìn)行表面清潔，以防砂?；蛩擅摰拟S鐵硼顆粒嵌入基體。

步驟二，將經(jīng)過預(yù)處理的釹鐵硼基體1在125℃真空環(huán)境下保溫8min。

步驟三，利用等離子噴涂技術(shù)在預(yù)熱后的釹鐵硼基體1表面制備一層25μm的自粘打底層(ni-al合金層過渡層2)。噴涂參數(shù)為：噴涂電壓為30v，噴涂電流為450a，主氣流量為2200l/h，送粉速率為220l/h，噴涂距離為110mm；噴涂材料為ni-60wt.％al，粒度為-140+325目，牌號為kf-6。

步驟四，利用等離子噴涂技術(shù)在經(jīng)過打底處理的釹鐵硼基體1表面制備一層150μm的al2o3-tio2復(fù)合陶瓷層3。主要參數(shù)為噴涂電壓為45v，噴涂電流為550a，主氣流量為2800l/h，送粉速率為250l/h，噴涂距離為110mm；噴涂材料為al2o3-20wt.％tio2，粒度為-45+15μm，牌號為at40。

如附圖4所示，采用本實施例制備釹鐵硼等離子噴涂陶瓷層，結(jié)合力可達(dá)35n以上，耐中性鹽霧時間可達(dá)200h以上。

對比例1

制備上述釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層，包括以下步驟：

步驟一，對釹鐵硼基體1進(jìn)行倒角、除油和噴砂粗化處理，以釹鐵硼基體露出灰白色新鮮表面為止。噴砂參數(shù)為：砂粒材料為棕剛玉，粒徑為22#，壓縮干燥空氣壓力為0.8mpa，噴砂距離為65mm，噴砂角度為80°，之后在丙酮溶液中采用超聲波清洗，烘干。

步驟二，利用等離子噴涂技術(shù)在預(yù)熱后的釹鐵硼基體1表面制備一層43μm的自粘打底層(ni-al合金層過渡層2)。噴涂參數(shù)為：噴涂電壓為35v，噴涂電流為500a，主氣流量為2500l/h，送粉速率為180l/h，噴涂距離為70mm；噴涂材料為ni-20wt.％al，粒度為-140+325目，牌號為kf-6。

步驟三，利用等離子噴涂技術(shù)在經(jīng)過打底處理的釹鐵硼基體1表面制備一層130μm的al2o3-tio2復(fù)合陶瓷層3。主要參數(shù)為噴涂電壓為48v，噴涂電流為500a，主氣流量為2500l/h，送粉速率為220l/h，噴涂距離為70mm；噴涂材料為al2o3-3wt.％tio2，粒度為-45+15μm，牌號為at40

對比例1，如附圖5所示：制備釹鐵硼等離子噴涂陶瓷層，結(jié)合力在24n左右，耐中性鹽霧時間小于100h。

對比例2

制備上述釹鐵硼永磁材料表面等離子噴涂陶瓷層，包括以下步驟：

步驟一，對釹鐵硼基體1進(jìn)行倒角、除油和噴砂粗化處理，以釹鐵硼基體露出灰白色新鮮表面為止。噴砂參數(shù)為：砂粒材料為棕剛玉，粒徑為22#，壓縮干燥空氣壓力為0.8mpa，噴砂距離為65mm，噴砂角度為90°。之后在丙酮溶液中采用超聲波清洗，烘干。

步驟二，將經(jīng)過預(yù)處理的釹鐵硼基體1在70℃真空環(huán)境下保溫9min。

步驟三，利用等離子噴涂技術(shù)在預(yù)熱后的釹鐵硼基體1表面制備一層44μm的自粘打底層(ni-al合金層過渡層2)。噴涂參數(shù)為：噴涂電壓為25v，噴涂電流為400a，主氣流量為2000l/h，送粉速率為180l/h，噴涂距離為70mm；噴涂材料為ni-20wt.％al，粒度為-140+325目，牌號為kf-6。

步驟四，利用等離子噴涂技術(shù)在經(jīng)過打底處理的釹鐵硼基體1表面制備一層130μm的al2o3-tio2復(fù)合陶瓷層3。主要參數(shù)為噴涂電壓為48v，噴涂電流為500a，主氣流量為2500l/h，送粉速率為220l/h，噴涂距離為70mm；噴涂材料為al2o3-3wt.％tio2，粒度為-45+15μm，牌號為at40

對比例2，如附圖6所示：制備釹鐵硼等離子噴涂陶瓷層，結(jié)合力小于22n左右，耐中性鹽霧時間小于100h。