釹鐵硼磷化時酸洗工藝對磁通不可逆損失的影響*

王 瑜

(包頭金山磁材有限公司，內蒙古 包頭 014020)

NdFeB磁體由于其綜合磁性能高，在風力發電、新能源汽車電機、伺服電機等許多領域得到越來越廣泛的應用。但是NdFeB磁體基體耐腐蝕性差，在高溫、潮濕環境下基體會不斷被腐蝕，最終失效。目前實際使用中都要在基體上施加各種金屬或環氧類涂層，以防止基體的失效。

在各類表面鍍層或涂層中，在磁體基體表面進行磷化處理也是一種對基體有效的防護手段。該膜層成本低，厚度薄。作為防護時效要求短或后續還要對磁體密封防護而采取的臨時防護等情況，該膜層完全可以滿足防護要求，目前應用也非常廣泛[1]-[3]。

在釹鐵硼磷化前，一般需要對基體進行酸洗，以清除表面油污，增強基體活性，提高基體與膜層附著力。酸洗一般采用硝酸，硝酸酸性強，去污能力強，但時間不能過長，否則容易對基體造成損傷。一旦損傷基體，對鍍層結合力有影響，而且也會影響磁體磁通。

由于硝酸酸性強，近些年也開始采用磷酸酸洗。磷酸酸性弱，時間即使長一些對基體損傷也很小，同時使用磷酸磷化后顏色一致性好，故得到越來越廣泛的使用。但筆者根據近期客戶反饋發現，采用磷酸酸洗如時間過長，溫度較高，雖然對基體損傷不明顯，但對磁體磁通不可逆損失影響很大。

本文將對釹鐵硼磷化鍍前采用磷酸洗工藝進行試驗比對，對最終磁體磁通不可逆損失進行測試，以探討磷酸酸洗工藝對最終磁體磁通不可逆損失的影響。為釹鐵硼磷化前合理制定酸洗工藝提供依據。

1 試驗過程

選用牌號為38UH燒結釹鐵硼坯料，根據需求切割加工，然后進行磷化處理：

除油：釹鐵硼表面又皂化類油和非皂化類油油污，皂化類油使用堿液去除；非皂化油使用表面活性劑去除。

酸洗：利用酸與釹鐵硼表面發生化學反應，將釹鐵硼表面的氧化皮清洗去除。

磷化：利用電化學反應在釹鐵硼表面形成磷酸鹽化學轉化膜。

鈍化：對磷化膜的鈍化處理，主要是提高磷化膜本身的防銹能力，改善磷化膜的綜合性能。

磷化后的產品進行充磁，使用HT707磁通計對每片磁體測試初始磁通值Φ0，之后將磁體放置到1mm鐵板上，放入烘箱，升溫到120℃保溫2小時后恢復到室溫，再次測試磁通值Φ120，則使用以下公式計算磁通不可逆損失Hirr。

Hirr=(Φ0-Φ120)/[(120-20)×Φ0]×100%

(1)

對酸洗工藝，設計以下幾種工藝進行對比性試驗比對：

2 試驗結果與分析

上述四組試驗結果見下表：

上述幾組數據分別做曲線如下圖(a)、(b)、(c)、(d)。

從表2及圖1可以看出，使用磷酸酸洗不同濃度、不同時間對最終磁通不可逆損失值影響較大：室溫下相同磷酸濃度隨著酸洗時間增加，磁通不可逆損失值增大，時間由1min增加到5min，磁通不可逆損失值0.55%升高至1.52%，一般行業對磁通不可逆損失值要求需小于3-5%，故雖磁通不可逆損失升高，但總體處于可接受范圍。

表2 試驗結果

圖1 (a)、(b)、(c)、(d)不同酸洗條件對磁體磁通不可逆損失的影響

濃度減半后相同條件，對應磁通不可逆損失值為0.56%與1.45%，與原濃度處于相同水平，即降低濃度磁通不可逆損失值沒有降低。故通過降低磷酸濃度磁通不可逆損失未得到進一步改善，故維持3%左右的磷酸濃度是合適的。

通過提高磷酸酸洗溫度進一步提高酸洗效果，有一定效果，但溫度要進行控制，從試驗分析，酸洗溫度控制在小于40℃，磁通不可逆損失總體可控。

繼續提高酸洗溫度到60℃，磁通不可逆損失會出現比較大的下降，對磁體后續應用影響較大，故酸洗溫度控制在40℃以下相對合理，也是比較安全的。

3 結論

本文通過設計的一組試驗，對不同磷酸濃度、不同酸洗時間酸洗后磷化磁體的磁通不可逆損失值進行了分析，通過試驗認為：

燒結釹鐵硼磁體磷化前采用磷酸酸洗是可行的，由于磷酸酸性較弱，對基體損傷小，磷化后顏色一致性好，相比硝酸更容易控制，故從工藝角度考慮是可行的。

采用磷酸酸洗，磷酸時間可以適當長一些，雖然隨著時間增加，磁體磁通不可逆損失值會增加，但時間不超過3-5min，磁通不可逆損失值是可以接受的。但時間如果更長，磁體磁體磁通不可逆損失值也會出現大的增加，也是要注意和避免的。

但酸洗時酸洗液溫度要嚴格控制，原則上不超過40℃，否則會導致磁體磁通不可逆損失出現明顯上升，影響客戶使用。