钕铁硼永磁材料电镀新工艺

糖精
0. 6～1. 0 g/ L
1 ,42丁炔二醇
0. 3～0. 5 g/ L
香豆素
0. 1～0. 2 g/ L
十二烷基硫酸钠
0. 05～0. 15 g/ L
pH 值
3. 8～4. 6
温度
45～m2
时间
10 min
电镀时应控制施镀时间 ,以防止镀层过厚 ,结合力下降 ,镀镍 层厚度以 5～6μm 为佳[6] 。通电时应先加两倍电流 1 min ,然后
孔隙率 = n·s - 1 (个·cm- 2) (n :蓝点数 s :受检面积)
2. 3 镀层耐蚀性的测试
在 DF - 27 型 多 用 腐 蚀 试 验 箱 进 行 盐 雾 试 验 , 恒 温 25 ±2 ℃,腐 蚀 液 为 3 %NaCl 溶 液 , 在 80 cm2 的 面 积 上 降 雾 量 为 1～2 ml/ h ,压强为 0. 03 MPa 。一天喷 2 次 ,上午 3 h ,下午 3 h。
针对以上情况 ,设计钕2铁2硼电镀镍的前处理工艺并进行试 验 ,测试每个镀层的结合力 、孔隙率和耐盐雾腐蚀时间 ,通过对数 据和镀层外观的比较 ,得到较佳的钕2铁2硼材料电镀镍前处理工 艺流程及工艺规范 。
2 试 验
试验材料 :烧结型钕铁硼永磁材料 ,规格为 <1. 0 ×0. 2 cm ,长 方体 1. 85 ×0. 50 ×0. 20 cm3 。
以达到除去试件表面氧化物使试件表面平整光滑的目的 ,使电镀
后获得良好的镀层 。对于试验方案 3 ,因未抛光 ,试件表面留有
氧化物 ,导致了镀层质量严重下降 。由此可见 ,永磁材料电镀前
处理中抛光是不可少的 。
(6) 除油 溶液成份及工艺条件如下 :
配方 1 : (用于方案 1～方案 5)
Na3 PO4 ·12 H2O
在的试件 ,为以后各工序做准备 。对于生产中无太多氧化物存在
的工件不必采用此工序 ,因为抛光或滚光加上除锈 、出光工序应
能除去 Nd2Fe2B 永磁材料表面的氧化物 。
(3) 清洗 视情况而定 ,可用水洗 ,也可用酒精擦洗 。
(4) 封孔 试验方案 1 至 6 为蒸馏水煮 35 min ,试验方案 7 为
过粉末冶金方法成型的 ,因此结构疏松 ,存在大量孔隙 ,其中吸附
有油脂 ,用常规除油方法难以除去 ,较好的方法是将试件置于烘
箱中 ,在 200 ℃左右烘烤 1 h ,这样能使油脂化为灰烬 ,从而除去
磁体中的油脂 ,减小电镀时对镀层的影响 。试验方案 4 和方案 5
在其他工艺条件相同的情况下 ,各自做了一个有烘烤与无烘烤的
硫脲
0. 5 g/ L
用氨水调其 pH 值
4～5
温度
室温
时间
30～40 s
试验中出光工序兼有除锈 、出光作用 。因 Nd 与 Cl 的反应非
常强烈 ,出光时不能用盐酸 ,而用稀硝酸为主的出光液 ,并加入硫
脲起缓蚀作用 ,调 pH 值用的氨水兼有配体的作用 。在出光过程 中不宜时间过长 ,以免基体过腐蚀 。出光至工件表面呈细致均匀 带光泽的金属色泽即可 。
(2) 锉刀试验 将试片夹在台钳中 ,用锉刀挫镀层的边棱 。 锉刀与镀层表面大约成 45°角 ,由基体金属向镀层方向锉 ,观察镀 层是否揭起或脱落 。
2. 2 镀层孔隙率的测试
把镀层清洗干净 ,然后将浸过含 20 g/ L 氯化钠溶液 10 g/ L 铁氰化钾溶液的滤纸贴在镀层表面 ,5 min 后取下滤纸 ,水洗后烘 干 ,计算蓝点数目 。计算公式如下 :
降至正常值 。
(11) 干燥 吹风机吹干 ,不宜用热风 。工厂生产中可用压缩
空气吹干 。
(12) 检验 观察镀层外观 ,测试镀层结合力 、孔隙率及耐蚀
采用硬脂酸锌在 135～180 ℃熔融状态 ,封孔 15～20 min。
由于 Nd2Fe2B 永磁材料工件充满微孔 ,给施镀过程造成很大
的困难 ,且在除油 、出光等工序后 ,不易清洗出孔隙中残留的酸
碱 ,给后道工序造成极大影响 。在施镀中 ,易在基体中残留酸 、碱
或镀液 ,造成基体内部腐蚀 ,使镀层结合力下降 。因此在除油前
(8) 浸镀 溶液成份及工艺条件如下 :
ZnSO4 K4 P2O7·3H2O
30 g/ L 105 g/ L
Na2 CO3
7 g/ L
NaF
5 g/ L
温度
85 ℃
时间
30 s
用浸镀处理不仅可使磁体的稳定电极向正移动 ,从而降低钕
的氧化能力 ,减小工件被氧化的程度 ,提高镀层的结合力 ,而且浸
镀能获得完整均匀的浸镀层 ,对电镀层结合力和耐蚀性的提高以
由于材料中 Nd 含量高 ,材料的化学性质极为活泼 ,所以材料 在潮湿的空气中极易氧化 ,与酸发生强烈的反应 。Nd2Fe2B 合金 的晶界处存在富 Nd 相 ,极易产生晶间腐蚀 ,严重时 ,产生大量 Nd 的氧化物和氢化物使材料粉化 。又因具有选择性腐蚀 ,从而导致 磁性能下降 。另外 Nd2Fe2B 永磁材料是通过粉末冶金烧结成型 的产品 ,结构疏松 ,孔隙率高 ,表面状况较差 ,脆性大[2] 。如不采 取措施 ,由于镀层的结合力及耐蚀性差 ,将严重影响镀层的防护 性能 。
试验方案 3 :打磨 →清洗 →封孔 →除油 →热水洗 →冷水洗 → 出光 →冷水洗 →活化 →冷水洗 →电镀 →冷水洗 →干燥 →检验 。
试验方案 4 :烘烤 →打磨 →清洗 →封孔 →抛光 →除油 →热水
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钕铁硼永磁材料电镀新工艺
洗 →冷水洗 →出光 →冷水洗 →浸镀 →冷水洗 →电镀 →冷水洗 → 干燥 →检验 。
第 35 卷 第 3 期 2002 年 3 月
材 料 保 护 MATERIALS PROTECTION
Vol. 35 No. 3 Mar. 2002
钕铁硼永磁材料电镀新工艺
周 琦 (沈阳工业学院化工分院 ,辽宁 沈阳 110045)
[摘 要 ] 探索了新的除油液配方 ,确定了钕2铁2硼永磁材料电镀镍较完整的前处理工艺 ,其孔隙率为0. 74 个·cm - 2 , 盐雾试验达 96 h ,结合力好 。
在除油液中 ,不宜多加碱性强的物质 ,以免试片发生过腐蚀 。所 以配方 2 中适当降低了 NaOH 的含量 ,而提高了 Na3PO4 的含量 , 其最终效果好 。因而理想的除油配方是获得良好镀层的必要条
件。
(7) 出光[3] 出光工艺条件如下 :
HNO3 30～60 ml/ L
实验方案 7 :打磨 →清洗 →封孔 →抛光 →除油 →热水洗 →冷 水洗 →出光 →冷水洗 →浸镀 →冷水洗 →电镀 →冷水洗 →干燥 → 检验 。
3. 2 各工序的分析讨论
(1) 烘烤 置于 200 ℃左右的烘箱中烘烤 1 h ,使油脂炭化成
灰烬 。试验所用试件为烧结型 Nd2Fe2B 永磁材料 ,由于材料是通
量良好的镀层 。为解决这一问题可以采用活化处理 ,使工件表面
处于活化状态更易镀覆 ,镀覆后镀层结合力及耐蚀性将得到大幅
度改善 。
(10) 镀光亮镍 镀光亮镍的工艺条件如下 :
NiSO4·7H2O 250～300 g/ L
NiCl2·6H2O
30～50 g/ L
H3BO3
35～40 g/ L
试验方案 5 :烘烤 →打磨 →清洗 →封孔 →抛光 →除油 →热水 洗 →冷水洗 →出光 →冷水洗 →活化 →冷水洗 →电镀 →冷水洗 → 干燥 →检验 。
试验方案 6 :打磨 →清洗 →封孔 →抛光 →除油 →热水洗 →冷 水洗 →出光 →冷水洗 →活化 →冷水洗 →电镀 →冷水洗 →干燥 → 检验 。
对比试验 ,发现经烘烤的试件镀层外观 、性能都要好些 。
(2) 打磨 先用粗砂纸除去试件表面覆盖物 ,再用金相砂纸
打磨至表面平滑 。对于进行电镀的工件 ,要求表面平整 ,由于做
试验的 Nd2Fe2B 永磁材料放置时间较长 ,表面有较厚的氧化物 ,
所以在试验中必须进行打磨 ,除去氧化物 ,得到平整 、无氧化物存
2. 1 镀层与基体结合力的测试
(1) 划线格试验 用刀口为 30°的硬质钢划刀在镀层上划两
[ 收稿日期 ] 2001 - 09 - 11
条相距 2 mm 的平行线或 1 mm2 的正方形格子 ,观察划线间的镀 层是否翘起或剥离 。划线时的压力应使划刀一次就能划破镀层 , 到达基体金属 。
OP210 柠檬酸
0. 5 g/ L 30～40 g/ L
pH 值 温度 时间
10. 5 65 ℃ 至油除尽
配方 2 效果明显好于配方 1 。因 Nd2Fe2B 永磁材料的易氧化 性 ,仅靠工序间不间断操作来避免钕被氧化是不可能的 ,有效的 方法是加入某种配体剂与钕配位 ,形成配位化合物 ,使其不与氧 反应 ,除油配方中尝试加入柠檬酸来达到形成钕的配位化合物的 目的 。因配方 2 效果好 ,经试验确定了柠檬酸的最佳用量 。另外
[ 关键词 ] 永磁材料 ; 钕2铁2硼 ; 电镀 ; 前处理 [ 中图分类号 ] TQ153 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ] 1001 - 1560 (2002) 03 - 0044 - 03
Ne w Pretreatment Technology of Electroplating for Sintered Nd2Fe2B Permanent Magnet
3 结果与讨论
3. 1 各方案工艺流程
试验方案 1 :打磨 →清洗 →封孔 →抛光 →除油 →热水洗 →冷 水洗 →出光 →冷水洗 →电镀 →冷水洗 →干燥 →检验 。
试验方案 2 :打磨 →抛光 →除油 →热水洗 →冷水洗 →出光 → 冷水洗 →活化 →冷水洗 →电镀 →冷水洗 →干燥 →检验 。
13～30 g/ L