[发明专利]一种利用离子液体在NdFeB磁体表面电沉积Al防护镀层的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料表面镀膜防护领域，尤其涉及到利用离子液体在NdFeB永磁材料表面电沉积Al防护镀层的方法。

背景技术

自从二十世纪八十年代NdFeB永磁体发明以来，由于其良好的磁性能和较丰富的资源储备，使得它在能源、汽车、家电和计算机工业中得到了广泛的应用。由于NdFeB永磁体表面疏松且多微孔，而且在其晶界处富集了非常活泼的稀土元素钕，因此NdFeB的耐蚀性非常差，使用前必须有一定的涂层对其进行防护。

目前，NdFeB永磁体表面常用的防护方式是电镀或者化学镀金属镀层，常用的金属镀层包括Ni、Zn、Cu、Ni-Cu和Ni-Cu-Ni等。电镀和化学镀具有成本较低、得到镀层均匀等优点，但是这一过程一般是在水溶液中进行，NdFeB是一种对水溶液很敏感的材料，在水溶液中电镀时镀液容易渗入NdFeB基体而且电镀时会析氢，从而导致了镀层结合力较差，耐腐蚀性能下降。

Al防护镀层是一种耐蚀性优良的镀层，Al防护镀层一般是由热浸镀和物理气相沉积(PVD)得到，但是这两种方式存在工艺复杂和成本较高的缺点。由于铝是一种较活泼的金属，其电位低到-1.67V，所以一般的水溶液电镀无法沉积得到铝镀层。

离子液体也称为室温离子液体或低温熔融盐，通常是指熔点在100℃以下的有机盐。由于它完全由阴阳离子构成，有着不同于一般有机溶剂的特点，如不挥发、不燃烧、强溶解能力和宽的电化学窗口等。自从离子液体被发明以来，人们就尝试使用离子液体作为电解质，在其中实现金属的电沉积。由于离子液体电沉积中离子液体既是溶剂又是电解质，所以沉积的电流效率比水溶液沉积要高，而且不存在析氢问题。离子液体由于其电化学窗口比较大，所以它可以作为溶剂电沉积较活泼的金属如铝、锂、钛等一些在水溶液中无法沉积的金属。

发明内容

本发明提供了一种利用离子液体在NdFeB磁体表面电沉积Al防护镀层的方法，电沉积得到Al防护镀层致密完整，与NdFeB基体结合牢固，镀层对NdFeB起到较好的防护作用。

一种利用离子液体在NdFeB磁体表面电沉积Al防护镀层的方法，以NaFeB磁体作为阴极，以Al材料作为阳极，以添加有芳香族化合物的离子液体作为镀液进行电沉积，得到所述的Al防护镀层；

所述的离子液体由二取代氯化咪唑和无水氯化铝配制而成；

所述的二取代氯化咪唑的结构如式(I)所示：

所述的R¹和R²独立的选自C₁～C₁₀烷基；

所述的芳香族化合物为苯和/或C₁～C₄烷基取代的苯，添加量为离子液体体积的1～60％。

本发明中，所述的离子液体对铝离子具有较强的溶解能力，同时具有宽的电化学敞口，能够使得铝离子在阴极被还原而析出。所述的二取代氯化咪唑优选为氯化1-丁基-3-甲基咪唑(BMIC)、氯化1-乙基-3-甲基咪唑(EMIC)、氯化1，3-双甲基咪唑(MMIC)、氯化1-己基-3-甲基咪唑(HMIC)、氯化1-辛基-3-甲基咪唑(OMIC)和氯化1-癸基-3-甲基咪唑(DMIC)中的至少一种。

在本发明中，所述的二取代氯化咪唑的咪唑环1位N上的烷基的链长越长，得到的镀液的电导率越大，同时电化学窗口越宽，得到的Al防护镀层的外观和耐腐蚀性能越好，而且链长增加，离子液体的成本也降低，但是，链长过长的时候，粘度会随之增加，又会使制得的Al防护镀层的性能下降。所述的二取代氯化咪唑进一步优选为氯化1-丁基-3-甲基咪唑(BMIC)，氯化1-己基-3-甲基咪唑(HMIC)，氯化1-辛基-3-甲基咪唑(OMIC)中的至少一种。所述的二取代氯化咪唑最优选为氯化1-丁基-3-甲基咪唑，此时离子液体成本较低，得到的Al防护镀层防腐蚀性能效果最好。

二取代氯化咪唑和无水氯化铝的配比会影响到所述镀液的电导率，进而影响到所述的镀层的外观和耐腐蚀性，随着氯化铝比例的增加，镀层质量升高，但是氯化铝的比例太大，溶解不充分，影响到Al防护镀层的性能，综合考虑，所述二取代氯化咪唑和无水氯化铝的摩尔比例为1∶1.5～2.5。