一种有碳纤维防护膜的稀土永磁体及其制备方法与流程

本发明涉及永磁材料，尤其涉及一种有碳纤维防护膜的稀土永磁体及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，磁性材料应用水平明显提高，永磁体包括smco5、sm2co17、nd2fe14b等，目前，钐钴和钕铁硼永磁体被广泛应用于汽车、传感器、石油化工、磁力传动等领域。而且钐钴磁体具有高矫顽力，极低的温度系数，极高的居里温度点，能够更好的应用于各种恶劣环境。钐钴磁体由于其耐腐蚀性强，一般没有电镀要求，但钐钴磁体的脆性大，而且随着科学技术的发展，对产品元件的要求为轻、小、薄，这也导致对钐钴磁体提出更高的要求，对钐钴磁体的尺寸精度要求越来越高。随着应用范围的增加，钐钴磁体趋于小产品发展，导致现在很多钐钴永磁体也开始电镀，以减小过程运输和安装过程的二次破坏。但市面上的一些镀层不能满足钐钴磁体的利用，在高温环境下，镀层会产生退镀现象和增加起泡的概率，从而影响过程使用。而钕铁硼永磁体由于其自身特殊的结构，其耐腐蚀性和抗压能力相对较差，这也是钕铁硼永磁体根据使用条件的不同，需要各种各样的镀层满足使用需要的原因。

2、中国发明专利cn 107039168 a公开了‘一种钕铁硼稀土永磁体表面电镀涂层的制备方法’(申请号201710282805.3，申请日2017.04.26)，该方法用超声波在镀层前处理钕铁硼基体的微孔，减少了普通电镀的边角效应，避免了边角镀层过厚的过程。中国发明专利申请cn 112725751 a公开了‘一种超薄钕铁硼永磁体表面防护涂层的制备方法’(申请号202011513392.3，申请日2020.12.16)，该方法用磁控溅射的方法在钕铁硼永磁体表面制备cu-sn/cu梯度涂层，免除了酸洗工序和预镀镍工序，彻底解决了传统电镀过程中酸液和电镀溶液的侵蚀，对超薄永磁体的磁性能带来不利影响。传统电镀过程会产生大量的废水、消耗大量的电，随着社会的发展早晚会退出市场，被一种新的符合国家制度的电镀技术所代替。但是上述现有技术中，尚未有关于用碳纤维作为永磁材料的镀层的技术方案见诸报道。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种有碳纤维防护膜的稀土永磁体，得到的磁体可以在保持磁性能的前提下，增加磁体的力学特性、表面抗趋肤效应及散热特性和磁体的温度稳定性，而且可以减少普通电镀过程中污水的排放，节约生产成本，改善电镀的生产环境，扩大了稀土永磁体的应用领域。

2、本发明的另一个目的是提供了上述有碳纤维防护膜的稀土永磁体的制备方法。

3、为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

4、一种有碳纤维防护膜的稀土永磁体，该永磁体包括块状磁体和固化在块状磁体表面的碳纤维膜，该碳纤维膜具有第一碳纤维层和第二碳纤维层，第一碳纤维层为含树脂浸渍料的碳纤维薄膜，第二碳纤维层为含树脂浸渍料的碳纤维薄膜和/或无浸渍的碳纤维薄膜，且第二碳纤维层可以根据实际需要选择是单层或多层的；

5、该永磁体通过如下步骤制备：制备块状磁体、粘附第一碳纤维层、粘附第二碳纤维层、抽真空处理和固化处理。

6、所述块状磁体选自smco5、sm2co17、nd2fe14b永磁体和铈永磁体，其中：

7、smco5永磁体成分为sm1-xhrexco5，hre为重稀土dy、tb、gd、ho、er中的至少一种；

8、sm2co17永磁体成分为sm(co1-a-b-c-dfeacubzrctmd)z，tm为mn、cr、v、ti、sc、nb、ta、mo、w中的至少一种，其中0≤a≤0.25；0≤b≤0.15；0≤c≤0.04；0≤d≤0.15；6.8≤z≤8.5；

9、nd2fe14b永磁体成分为rex1(prx2ndx3)fe(100-x-y-z-x1-y1-y2-y3-y4-y5-y6)bycozcuy1nby2zry3aly4gay5my6，

10、上述成分中：质量百分比x:29.5-32.5，y:0.95-1.1，z:0-0.4；y1:0-0.3，y2:0-1；y3:0-0.3，y4:0-2，y5:0-1，y6:0-1，x1:0-15，x2:0-25，x3:75-100；re为dy、tb、ho、gd、la、ce和y中的至少一种，m为si、cr、mo、ti和w中的至少一种。

11、铈永磁体包括双主相铈永磁体和单合金铈永磁体。

12、所述碳纤维薄膜选自单层或多层碳纤维网格材料、单向碳纤维、方格碳纤维、碳纤维编织物，具有t300、t400、t500、t600、t700、t800、t9 00、t1000、t1100、t1200等不同级别的强度。

13、所述块状磁体的边长尺寸为8mm～200mm，所述碳纤维膜的厚度为10μm～60μm。

14、一种如所述的有碳纤维防护膜的稀土永磁体的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

15、s1、制备块状磁体：经过机械加工后进行表面洁净；

16、s2、粘附第一碳纤维层：选择含树脂浸渍料的碳纤维薄膜，该浸渍料中树脂含量为30±15vol％，将该薄膜剪切成与步骤(1)得到的块状磁体各个表面相等的薄片，粘附在上述块状磁体的各个表面；

17、s3、粘附第二碳纤维层：选择含树脂浸渍料的碳纤维薄膜和/或无浸渍的碳纤维薄膜，剪切成与上述块状磁体各个表面相应尺寸的布块，贴附在上述第一碳纤维层的表面；

18、s4、抽真空处理:将铺设了第一、第二碳纤维层的块状磁体放置在固化铁板上，用真空袋膜覆盖铁板，四周用胶条密封得到样品系统，并对该样品系统进行抽真空处理；

19、s5、固化处理：将抽真空之后和/或保持真空的样品系统放入真空固化炉中在120-250℃之间进行固化处理，最终在永磁体表面形成碳纤维防护涂层。

20、在步骤s1中，进一步包括如下步骤：

21、s1.1、使用合适的研磨设备及磨料对永磁体表面进行打磨、光饰、倒角；

22、s1.2、用化学除油剂对永磁体表面进行脱脂脱油处理；

23、s1.3、将除油后的永磁体放入无水酒精溶液中进行超声波清洗；

24、s1.4、利用冷氮气对清洗后的永磁体表面进行吹干处理。

25、在步骤s1.1中，包括如下光饰处理：采用振动研磨机、离心研磨机或滚动研磨机等设备磨光、或采用砂纸磨光、抛光机抛光等手段去锈磨光，研磨期间保持磁体不被腐蚀，最终获得的表面光洁度达到3级以上，即ra25以上1。

26、在步骤s1.2中，所述化学除油剂选自汽油、油醚、丙酮、乙醚、柠檬酸、烷基苯磺酸钠、弱碱性除油剂、乳化剂及有机溶剂等中的一种；所述有机溶剂选自苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚和三乙醇胺等。

27、在步骤s1.3中，所述的超声波清洗所用溶液为无水乙醇或其它易挥发的无水醇类，超声清洗温度在20±6℃，时间为2-5min。

28、在步骤s1.4中，所述冷氮气也可用冷氩气或其它惰性气体代替，气体出口温度在15±5℃以下，压力在0.1m以上，或者用酒精棉球擦拭后迅速吹干。

29、铺设的碳纤维薄膜可以根据块状磁体尺寸的小大，剪切成不同尺寸的小网格进行拼接组合而成，小网格的尺寸选自2mm×2mm，5mm×5mm、10mm×10mm、15mm×15mm。

30、在步骤s3中，用剪切后的碳纤维薄膜和含树脂浸渍料的碳纤维薄膜的尺寸、形状与块状磁体表面尺寸相一致或略小于磁体边缘0.1mm以下。

31、在步骤s3中，碳纤维薄膜由一层或多层碳纤维组成。

32、所述步骤s5中，在固化处理中保持附有碳纤维薄膜的块状永磁体在真空袋膜始终有真空设备抽取其中气体，气压保持在-0.1mpa以下。

33、所述步骤s5中，在固化温度为120-250℃之间，脱模温度在40℃以下。

34、与现有技术相比，本发明的优点在于：

35、(1)稀土永磁体表面最终的碳纤维涂层是通过预浸润树脂的碳纤维薄膜(碳纤维织物或碳纤维复合材料)固化而来。预浸润树脂的碳纤维涂层本身就具有很好的均匀性和一致性，因此经固化后的钐钴磁体表面碳纤维涂层具有很高的均匀性和一致性。

36、(2)预浸润树脂的碳纤维涂层在固化的过程中，预浸涂层中所含的树脂聚合物会流动到经除锈和研磨后的稀土永磁体表面显微凹凸结构的各个地方，不仅有很好的封孔作用，而且涂层与基体之间结合表面增大，因此涂层的表面结合力可高达25mpa以上。

37、(3)由于碳纤维薄膜的作用，薄膜具有超强的硬度、耐腐蚀性和耐磨性。

38、(4)由于碳纤维薄膜在导热性方面存在着很大的各向异性。沿长丝方向的导热系数要远远大于直径方向的导热系数，因此薄膜有很好的绝热作用，可减少磁体的磁通损失。该方法对环境无污染，简单易行，所制备薄膜均匀性好、结合力大同时能极大地提高钕铁硼磁体的耐蚀性、耐磨性和耐温性。