一种用于钕铁硼材料的无硝酸酸洗液及其制备方法与应用与流程

本发明属于磁性材料表面处理，具体涉及一种用于钕铁硼材料的无硝酸酸洗液及其制备方法与应用。

背景技术：

1、钕铁硼材料是一种具有高磁能积和良好磁性的永磁材料，广泛应用于电机、发电机、计算机硬盘等领域。然而，钕铁硼材料在制备过程中容易受到氧化、污染等问题的影响，导致材料性能下降。传统的钕铁硼材料的表面处理方法主要包括酸洗、碱洗、活化、涂覆等步骤。但碱洗的钕铁硼材料在一些腐蚀性环境下表现较差，容易受到化学物质的侵蚀和破坏，限制了其在某些领域的应用。此外，碱洗的钕铁硼材料的磁性能在高温下会发生明显的衰减，导致其在高温环境下的应用受到限制。虽然，酸洗是一种常用的表面处理方法，可以去除钕铁硼材料表面的氧化物和杂质，提高材料的纯度和表面质量。然而，传统的酸洗方法中常使用盐酸、硝酸等作为酸洗液，硝酸具有剧毒性和腐蚀性，对环境和人体健康都存在较大的危害。因此，寻找一种无硝酸的酸洗液，具有重要的意义。

2、中国专利cn 112921329 a公开了一种用于钕铁硼材料的碱性清洗液及钕铁硼材料的清洗方法，包括如下质量百分比的原料:氢氧化钠0.5～2％，磺酸0.5～1.5％，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1～3％，去油剂2～5％，水91.5～97％。该清洗液在90～100℃下清洗时间20～30分钟，这使得清洗后的钕铁硼永磁体表面光亮整洁，在清洁过程中对钕铁硼永磁体伤害极小，保证了钕铁硼永磁体的完整性。但清洗液中脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠含量过高会导致残留物在磁性材料表面，对磁性材料物理性能造成影响。此外，操作过程温度过高，工序复杂，无法保证生产效率。

3、中国专利cn 100385042c公开了一种钕铁硼磁性材料表面除油去污清洗剂及使用方法，按重量份计由以下组分组成：在于每升溶液中氢氧化钠为5～10g、碳酸钠为15～30g、磷酸三钠为30～50g、焦磷酸钠为10～15g,op-10乳化剂为1～3g、十二烷基硫酸钠为1～2g、硫脲为0.5～1.5g。这种碱性的钕铁硼清洗剂虽然工艺简单，具有一定的清洗效果。但清洗后的钕铁硼材料表面会有残留的金属挂灰，难以彻底清洗干净，对后续的工序效果较差，电镀后结合力差，难以达到理想效果。

4、因此，针对现有的钕铁硼材料的清洗液，如何做到钕铁硼材料清洗后无挂灰、无明显腐蚀等其它外观不良，其材料表面需要防锈、耐磨擦、耐热、耐寒、耐候性能、表面光洁度、不能影响后续镀层附着力、产品不含硝酸、强碱、磷及环境污染物是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对现有技术存在的上述技术难题，提供一种用于钕铁硼材料的无硝酸酸洗液及其制备方法与应用，不含有硝酸、强碱、磷及环境污染物等有害成分，对环境友好，对基材没有明显的腐蚀及变色，采用酸洗液清洗后的金属表面耐腐蚀、防锈、耐磨擦、耐热、耐寒、耐候性能、表面光洁度强、无挂灰、能够保留基材本身的颜色并提升亮度，不影响后续镀层附着力。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种用于钕铁硼材料的无硝酸酸洗液，包括方酸、亚酒石酸、乙二胺四乙酸、表面活性剂、去离子水。

4、方酸：方酸是一种有机酸，具有良好的螯合性能，可以与钕铁硼金属表面的氧化物和杂质发生化学反应，从而去除它们。方酸在无硝酸酸洗液中的作用是主要的清洗成分之一。

5、亚酒石酸：亚酒石酸也是一种有机酸，具有良好的螯合性能和温和的清洗作用。它可以与钕铁硼材料表面的氧化物和杂质发生化学反应，并将它们溶解或分解。亚酒石酸在无硝酸酸洗液中的作用是协同清洗成分之一。

6、乙二胺四乙酸：乙二胺四乙酸是一种络合剂，它可以与金属离子形成稳定的络合物。在无硝酸酸洗液中，乙二胺四乙酸可以与钕铁硼材料表面的金属离子发生络合反应，从而稳定金属离子，防止其重新沉积在材料表面。

7、优选的，所述表面活性剂包括聚氧乙烯十二烷基醚硫酸钠与癸烷基聚氧乙烯基十二烷基溴化铵复合。

8、聚氧乙烯十二烷基醚硫酸钠：聚氧乙烯十二烷基醚硫酸钠是一种表面活性剂，具有良好的界面活性和分散性能。它可以降低液体的表面张力，使酸洗液更容易与钕铁硼材料表面接触，并能有效分散材料表面的污染物。

9、癸烷基聚氧乙烯基十二烷基溴化铵：癸烷基聚氧乙烯基十二烷基溴化铵也是一种阳离子表面活性剂，可以使酸洗液中的溶液分子在材料表面形成带电的吸附层，吸附金属表面的金属挂灰，提高酸洗液与材料表面的接触效果，增强清洗效果。

10、本发明一种用于钕铁硼材料的无硝酸酸洗液在钕铁硼材料清洗过程中，其清洗机理及各组分在除油、除金属挂灰的作用，以及各组分协同作用的机制，是一个复杂而又相互关联的过程。首先，钕铁硼材料通常在制备和加工过程中会受到油污和金属挂灰的影响，这些杂质会附着在材料表面，影响其性能和质量。无硝酸酸洗液的设计目的是通过化学反应和物理作用来清除这些杂质，从而达到净化材料表面的目的。而酸洗液中的方酸和亚酒石酸起着去除油污的主要作用。方酸和亚酒石酸是酸性物质，具有良好的腐蚀性和溶解性，能够与金属表面的油脂和有机物发生化学反应，将其分解和溶解。另一方面，酸洗液中的聚氧乙烯十二烷基醚硫酸钠和癸烷基聚氧乙烯基十二烷基溴化铵则起着除去金属挂灰的作用，同时也能迅速带走被分解和溶解出来的油脂和有机物。这两种表面活性剂具有较强的表面活性，通过复合得到进一步的增强，能够分散和乳化金属表面的挂灰颗粒，使其更容易被去除。此外，无硝酸酸洗液中的乙二胺四乙酸(edta)起着络合剂的作用。酸性物质的作用下会释出部分金属离子，而edta能够与金属离子形成稳定的络合物，减少了对金属表面的腐蚀，同时提高了酸洗液的清洁效果。各组分之间通过协同配比，发挥了各自的优势，实现了对钕铁硼材料表面的高效清洗，保证了材料的质量和后续镀层的附着力，同时具有环保性能和清洁效果。

11、方酸和亚酒石酸与聚氧乙烯十二烷基醚硫酸钠和癸烷基聚氧乙烯基十二烷基溴化铵等表面活性剂相结合，提高了酸洗液的渗透性和清洁效果。edta作为络合剂，能够与金属离子形成络合物，减少了对金属表面的腐蚀，并提高了酸洗液的清洁效果。去离子水则作为溶剂和稀释剂，保证了酸洗液的稳定性和安全性。

12、上述物质复合使用后能获得如下效果：1、降低表面张力：酸洗液更容易与被清洗表面接触并渗透到其表面微小的裂缝、孔隙以及被清洗物质的内部。2、增加液体的流动性：表面活性剂可以增加酸洗液的流动性，使其更容易在被清洗表面上均匀分布，从而更有效地渗透到表面内部。3、提高溶液的湿润性：使得液体更容易湿润表面并渗透到其中。4、改善液体的分散性：酸洗液中的各种成分更均匀地分布，从而有助于更有效地渗透到被清洗表面的各个部位。

13、优选的，包括如下质量份的组分包括如下质量份的组分：

14、所述方酸：20～24份；

15、所述亚酒石酸：1～4份；

16、所述乙二胺四乙酸：1～4份；

17、所述聚氧乙烯十二烷基醚硫酸钠：1～4份；

18、所述癸烷基聚氧乙烯基十二烷基溴化铵：1～4份；

19、去离子水：60～76份。

20、优选的，包括如下质量份的组分：

21、所述方酸：23份；

22、所述亚酒石酸：3份；

23、所述乙二胺四乙酸：3份；

24、所述聚氧乙烯十二烷基醚硫酸钠：3份；

25、所述癸烷基聚氧乙烯基十二烷基溴化铵：3份；

26、去离子水：65份。

27、一种上述用于钕铁硼材料的无硝酸酸洗液的制备方法，包括如下步骤：

28、(1)在容器中加入部分去离子水，搅拌，加入所述方酸、所述亚酒石酸，持续搅拌至完全溶解；

29、(2)加入所述乙二胺四乙酸、所述聚氧乙烯十二烷基醚硫酸钠，搅拌至完全溶解；

30、(3)降低温度，加入所述癸烷基聚氧乙烯基十二烷基溴化铵，搅拌至完全溶解；

31、(4)补加剩余离子水至溶液总体积，搅匀，获得所述用于钕铁硼材料的无硝酸酸洗液。

32、优选的，步骤(1)与步骤(4)中，去离子水的加入量体积比包括3:4；步骤(1)中，所述搅拌的温度包括10至15℃，搅拌速率包括80～100r/min；步骤(3)中，降低温度至5℃。

33、步骤(1)中，保持低温的主要原因是为了控制反应速率。温度过高可能会导致两个方面的不良影响：

34、a.溶解度问题：方酸和亚酒石酸混合物其在低温下的缓慢溶解其后续反应程度更高，产物更优。如果温度过高，可能会有一些副反应发生，比如亚酒石酸自行脱水缩合反应等，反应过程中会有油杂质沉淀产生，影响到反应物的溶解的效率，从而使得配方的制备受到影响。

35、b.反应速率过快：在化学反应中，温度通常会影响反应速率。如果温度过高，反应速率可能会过快，导致不受控制的副反应发生，从而影响到产品的质量和纯度。

36、在步骤(3)中，进一步降低温度至5℃的目的是为了控制添加癸烷基聚氧乙烯基十二烷基溴化铵的过程。这个过程可能涉及到一些特定的反应机理或者溶解动力学，需要在低温下进行以确保反应的选择性和效率。此外，该化学反应在低温下更有选择性，即更容易得到目标产物而减少副产物的生成，因此降低温度可以提高产品的纯度和产率。

37、一种上述用于钕铁硼材料的无硝酸酸洗液的应用，用于钕铁硼材料的表面酸化清洗。

38、优选的，包括如下步骤：

39、a、对所述钕铁硼材料进行表面清洁，获得表面清洁后的钕铁硼材料；

40、b、对所述表面清洁后的钕铁硼材料进行超声水洗，获得水洗后的钕铁硼材料；

41、c、将所述用于钕铁硼材料的无硝酸酸洗液加去离子水稀释，搅拌均匀，获得酸洗槽液；

42、d、将所述水洗后的钕铁硼材料浸入所述酸洗槽液中，超声震荡，获得酸洗后的钕铁硼材料。

43、e、将所述酸洗后的钕铁硼材料水洗后烘干，获得酸洗钕铁硼材料。

44、优选的，步骤a中，所述表面清洁包括除油、除蜡中的一种或多种；步骤b中，所述超声水洗的功率包括1500～2000w，时间包括5min，步骤c的操作包括：将所述用于钕铁硼材料的无硝酸酸洗液加去离子水稀释至10～50倍体积，搅拌均匀，控制温度15～30℃，获得所述酸洗槽液；步骤d中，所述超声震荡的功率包括1500～2000w，时间包括6～8min；步骤e中，所述烘干包括使用60℃的烘箱烘干。

45、一种上述应用获得的酸洗钕铁硼材料。

46、与现有技术相比较，实施本发明，具有如下有益效果：

47、1、该酸洗液不含有硝酸、强碱、磷及环境污染物等有害成分，对环境友好，能够有效降低对环境的污染，在生产及使用中不会产生腐蚀性酸雾，条件温和操作安全。操作工艺简单，对金属基材无明显腐蚀或变色，能够有效去除钕铁硼材料表面的氧化物、油脂和杂质，保持材料的质量和性能；

48、2、使用该酸洗液清洗后，钕铁硼材料的金属表面能够获得耐腐蚀、防锈、耐磨擦、耐热、耐寒、耐候性能等优良特性，同时表面光洁度强，无挂灰，能够保留基材本身的颜色并提升亮度；

49、3、该酸洗液采用了方酸、亚酒石酸、乙二胺四乙酸、聚氧乙烯十二烷基醚硫酸钠、癸烷基聚氧乙烯基十二烷基溴化铵等多种成分，并通过这些成分的协同作用，能够高效去除钕铁硼材料表面的油污和金属挂灰，清洗效果显著；

50、4、该酸洗液不仅能够保证金属表面的清洁和质量，而且不影响后续镀层的附着力，确保了钕铁硼材料在后续处理过程中的稳定性和可靠性；

51、5、该酸洗液对基材没有明显的腐蚀及变色，使用过程中安全可靠，不会对操作人员造成伤害。