钕铁硼磁性材料的电镀防护工艺.pdf

钕铁硼磁 性材料 的电镀 防护工 艺 江 西 萍 市 江 发 集 团 公 司 牲 s s s丁 7 p Ij 关键词 钕 铁硼 化学 镀镍 电镀 镍 前 言Nd F e B 合金 磁 体 简 称 磁 体 具 有 高 的饱 和磁 化 强度 矫 顽 力 和 磁 能 积 作 为高 技术 领域 中的重 要 功能材 料之 一 但 磁体 易 氧化生 锈 不 耐蚀 尽 管添 加新 的合 金 元 素 可 以适 当提 高 磁 体抗 腐 蚀 能 力 但 同 时也 降 低 了它 的磁 性 能 所 以 目前 更 多 的 选 择 是借 助磁体 外表 面涂 覆保 护层 以提 高磁 体 抗 蚀性 理想 的保 护层应 是厚 度薄 抗 腐蚀 能 力 强 寿 命长 对 磁 体磁 性 能无损 害 即没 有 磁屏 蔽 效应 并能适 用于 各种 形状 磁 体的 涂 层 按这 要求 可采用 电镀 化学 镀 化学 转 化 膜 电泳镀等各种涂覆方法 为 了获得满意的 涂 覆 层 关键 是把 握 好 Nd的 活 泼性 和磁 体 的 多 L 性 即 因为 1 Nd极 易 在 潮 湿 空 气 中 水溶 液中 氧化 并 与 酸产 生 强 烈 反 应 且 由于在 晶界 处 存 在 富 Nd相 因而 容 易 产 生 晶 问腐 蚀 严 重 时可 由于大 量 N d 一 氧化物 氢 氧化物 的形 成而使 材料 粉化 这 给镀 前处 理 和施 镀 带来很 大 困难 2 磁 体 系粉末 冶 金 表 面质 量差 孔 隙和 疏松 不 仅难 以上 镀 而 且孔 隙 中残 留酸液 镀 液逐渐 浸 蚀 L 隙 内壁 经 过一段 时 间后 逐 渐腐 蚀粉 末 使 镀层 整 体 脱 落 虽 然 目前 可选择 适 当 的涂覆 方法 但还 不 能算 是 很 好 地解 决 了这 一 难 题 继 续 寻求 经济 而有 敬 的涂 覆方 法 依 然 是研究 开 发 的 重点 之一 下 面介绍 磁体 实用 的 防护工 艺 1 预 处 理 1 1去磁 粉 磁体 大 多是 线 切 割 加工 成 型 的 在 加 工 过 程 中往 往造 成 表 面 晶粒 的 穿 晶 微裂 纹 再 由于 自身 表面 孔 隙 缺 陷 加 工过程 中形 成 的 部分磁 粉会 楔入 这些 部位 楔 入 和残 留在 表 面缺路中的磁粉一般工序不易去 除 从而影 响潦履层 的结 合力 和抗 蚀性 能 如 磁体 的磁 粉 未 去净 或 未 去而 进 行 阴极 电泳 时 涂 层 产 生鼓泡和锈蚀的机率大 也影响磷化时的均 匀 连续性 严 重时 造成 磷化 膜层 疏 松 去 磁 粉法 氯 烷 溶 剂 9 O 9 5 渗 透 剂 2 一3 稳 定 剂 2 一 3 室 温 1 2 rai n 1 2机械 滚光 机械 滚 光 达 到倒 角和 去 除牯 结剂 磁 体 在压 制过程 中 加 有有 机粘 结剂 如 酚醛 清 漆 等 的 目的 试验表明 机械滚光使磁体棱角 变得 园滑无 尖角 并使 露 出金 属 亮 色 但 将其 外表 面的灰 褐色 全部清 理掉 显 示灰 色磁 体 可获得 完全 亲和 的高质 量镀 层 滚 光在 密闭滚 筒 内进行 磁体 与磨 料 剐 玉或 锯末 的体积 比 为 1 1 1 5 总量 约 占 滚 筒 3 4体 积 并加 入 配 制好 的浓度 为 2 3 的专用 滚液 清洗 剂 添 加剂 等 滚 筒 转速以3 O 6 0 r mi n为宜 太快易打成碎片 太慢 会延 长 时间 滚光 时间 0 5 1 h 1 3去 油 磁体 表面 粗糙 对 油污有 较强 的 吸附 力 为 使 涂履层 与基 体 有 良好 的 结 合 力 磁 体 去 油一 定要 干净彻 底 可选 择 下列几 种 去油方 法 1 有 机溶剂 有 机 溶剂去 除 表 面层 粘 结 一 1 j 照 维普资讯 剂 采 用酒精 去酚 醛清 漆 或 航 空汽 油 室 温 洗 涤 2 0 mi n 经 汽 油清 洗的磁 体要 充分 晾 干 并 经 1 2 0 和 3 0 mi n烘 烤 将 磁 体 上 的 油 污 和脏物 去掉 2 水基清洗荆 考虑到 Nd的活泼性 利用 表 面 活 性 剂 去 油有 好 处 清 洗 剂 3 一 5 p H9 一l 0 3 5 C 3 1 0 mi n 为 了去油 彻 底 可在超声波作用上进行 也有人对比几种 去油方法认 为 单独使用金属 清洗剂去油效 果 最差 3 碱液 去 油 碱液 去油 分化学 去油 和 电 解去油 化学去油溶液 Na a P O 2 o 一4 0 g l Na CO3 1 5 g 1 OP乳 化 剂 3 5 ml l 5 0 7 0 C 去净为 止 磁 片 去油时 最好戴 上 手套 搓 洗 去 油后 用 热 水 洗 去 油 润 湿 面 积 达 9 0 阴极电解去油溶液 Na s P O 1 5 g l Na CO 3 1 5 g 1 TX 一 1 0 0 2 g 1 6 5 0 5 mi n Dk 一2 A d m 去 油润 湿 面积 达 9 5 禁 用 阳极 去 油 因磁 体 的 N d易氧 化 和溶 解 造成过腐蚀 联台去油 先化学去油再阴 极 去油效 果最 佳 润湿 面 积可 达 1 0 0 值得指出 采用化学或电解去油时 操作 要 特 别小 心 l 4封孔 封孔处理可降低磁体的磁通量损失和镀 层 孔隙 率 并 能 镀 出 比裸 体 更 为 平整 光 亮 的 涂 疆层 而 不影 响涂 履层 与 基体 问的结 合力 封 孔对磁 体 镀镍 的 影 响见 表 2 表 1 封孔 对磁 体镀 镍的影响 硅体 醴通量揖失 孔障串 巩积速度 结合强度 井现 xl o W b 孔 m J 裸体 7 o 3 4 o l 9 台格 较平整光 封孔 3 0 2 3 o 1 9 合格 平整光亮 封孔 处 理可 采 用封孔 剂或沸水 煮 据介 绍 封孔 剂由 四硼 酸钠 和 添 加 剂组成 首先 将磁 体 浸 入 封 孔 液 中 煮 沸 然后 再把 磁体 放 人 有机 溶 剂 中 使 封 孔 液与 有机 溶 剂 产 生化 学 反应并 将表 面孔 隙覆 盖 也可 在蒸 镏水 中 1 6 一 煮 沸 3 5 mi n 直 至 无污 物漂 出为止 用勺 不 断 清理 悬浮 污物 1 5酸 洗 出光 磁 体 去 油后 一 般 要进 行 酸 洗 采 用 常 规 酸 洗液 虽 能 去 除 表面 锈斑 但 磁 体 往 往 会 被 腐蚀 表面产生挂灰 且挂灰难 以清除 最好 采 用稀 酸酸洗 除 锈效果 良好 表面 光 洁呈 银 灰 如用 HNOs 工业级 l O 一2 0 ml l H F 工 业 级 8 1 5 ml l 室 温 l一 3 rai n 或 用 HC1 2 0 g I 室 温 3 0 S 或 用 H2 S O 5 g 1 缓 蚀 剂微 量 室温 3 0 6 0 S 也 有 的用浓 酸 酸洗 如dNO 3 1 1 0 ml l 室 温1 5 S 或H S O 1 1 0 ml l 室 温 1 5 S 酸 洗液 中加 适 量 缓 蚀剂 以抑制 磁件 过腐蚀 1 6活化 磁 体经 活 化处理 后进 行涂覆 经 活化后 表 面形 成催 化薄 膜 保 护基 体 施 镀后 边角 处 无漏 镀现 象 基本 消灭 了盲孔 提 高 了均 镀 能 力 镀层 光亮 平滑 镀层组 织平 整均 匀 活化液有两种 1 强碱性活化液 Ni S O 6 H2 O 2 7 g 1 HEDP 6 5 ml 1 硫 脲 0 0 0 Z g p H 1 2 用 Na OH 词 室 温 l一 3 rai n Ni S O 6 Hz O 2 7 g 1 HE DP 6 5 ml l 络 合 剂 1 2 g 1 硫 脲 0 0 0 2 g l p H 1 2 用 Na OH 调 室 温 l 一3 mi n 2 酸 活 化液 磺 基水 杨酸 2 室温 2 O 一3 0 S l 7浸镀 磁体镀镍前浸镀 使磁体的平衡 电位均 向正 值方 向偏移 表面 氧化 能力下 降 减缓 了 工序 问和 施镀过 程 中的氧化 程度 畏 镀 处理 后其电位值变化最大 一0 4 3 7 0 2 忧于浸 锌 镍台 金 浸锌 浸锡 浸铁 等 浸 镍层 完 整均 匀 与镍 层 有相 近的点 阵结 构 提 高 了镍 层结 合力 浸镍溶 液 HF 1 7 0 ml 1 H B O 6 5 g 1 Ni AC 7 0 g 1 室温 3 0 S 厚 度 2 0 u rn l 8磷 化 磁体 电泳 涂 漆前 磷 化 要 严 格 控制 磷 化 液 中锌 离 子 的含 量 和 F A 游离 酸 要 求 锌 维普资讯 习 离 子 的 含量 比一 般 磷 化 钢铁 的 锌 离 子 含 量 高 这 样 才 能 保证 磷 化膜 层 质 量 同 时 F A 对磁 体磷 化膜层 质量 影 响很 大 因 F A 不仅 影 响磷酸 二氢 锌 催化 剂的 溶度 积 而 且 对磁 体 合 垒 成 份 F e的溶 解速 度影 响 十分 明 显 F A 高 F e的溶 解 速 度 快 成 膜 速 度 快 但 界 面 F e 离 子浓 度增 加也 快 当 F e 离 子 浓度 增加 速度 大于成 膜 速度 时 导致 磷化 膜疏 松 影 响 电 泳 涂 层 的 结 合 强度 F A 的 溶 解 速 度 过慢 导致磷化膜不均匀 影响其抗蚀性能 磷化 工艺 配方 Z n 5 6 5 g I P O 6 7 1 0 5 g l NO 3 5 5 2 g l Ni 0 2 g 1 2 一羧基 酸 0 2 g 1 硝基 化 合物 0 5 g 1 复合催化剂 1 一l 2 g 1 TA2 O 一2 5点 F A0 6 1点 3 5 4 5 C 3 5 mi n 膜 厚 2 3 p m 2 涂 覆工 艺 2 1化学 镀镍 在磁 体表 面 化学 镀 Ni P台 垒 实 际 上 是一 种 隔绝 环 境 的 作用 一 旦 镀 层 出现 足够 大 的 孔隙 使环境 与磁 体 沟通顺 畅 那 幺磁体 将 作 为腐 蚀 电化 学 反应 的 阳极 而 首先 腐 蚀 所 以 镀层 完 整 是 其 发 挥 保 护 作 用 的 必 要 条 件 但 目前 市售 的化学 镀镍 溶 液大 多数 不适 用于 磁体 即磁体 人镀 液后 常 常表 面很 快发 黑 且 不能均 匀上 镀 为此 1 采用 专用 化学 镀镍 溶液 2 双层 化 学镀镍 可 明显 降 低镀 层孔 隙率 3 保证 镍层 有足 够 的厚 度 1 5 2 0 g m 的厚 度 已可保 证基 体 无 较大 孔 径 的 孔 隙 残余 的 L 隙也是 孔 径细小 的 1 专用化 学镀镍 配方 Ni C 1 6 H O 2 5 g 1 Na H2 PO H 2 O 3 0 g 1 Na C Hs 0 2 H2 O 6 0 g 1 Cs H O 已二 酸 一 1 6 2 0 g I 稳定剂 I 1 0 g 1 稳定剂 1 0 0 0 2 g 1 应力减 释剂 1 5 g 1 p H8 5 9 2 用 1 1氨 水 调 节 6 O 7 0C 2 H 2 双 层 镀 镍 工 艺 试 验 表 明 双 层 化 学 镀 镍优 于 单层 化学 镀 镍 单 层 化 学 镀 镍优 于电镀镍 第一次化学 镀镍配方 硫酸镍 2 5 g L 次亚磷 酸钠 2 5 g 1 络 合 剂 1 5 g 1 醋酸 钠 1 5 g 1 硫 脲 0 0 0 1 0 0 0 3 g 1 p H5 5 4 8 O 一8 6 C 2 O 一3 0 mi n 装载 量 l d m L p H 值 和温 度均稍 高于 第 二 次镀镍 液 所 以沉积 速 度 较 快 很 快 在 磁 体 表 面 沉 积 一 层 Ni P 层 避 免 磁 体在 镀液 中放 置 时 间 长造 成 再 次 氧化 使镀层与基体结合力下降 但一次镀镍 层 显得 粗糙 表观 较 差 故在 一次 镀基础 上再 进行二次镀 第二次化学镀镍配方 硫酸镍 3 0 g I 次亚磷酸钠 2 7 g 1 醋酸钠 1 0 g 1 络合 剂 1 5 g l 硫脲 0 0 0 1 0 0 0 3 g 1 二次 镀镍 要求沉积速度较慢 使获得的镀层致密 孔隙 少 表面 光 洁 耐 蚀 性 好 镀 层 含 P量 4 6 5 9 2 2电镀 1 光 亮 镀 镍 工 艺 配 方 Ni S O 7 H O 2 7 0 3 2 0 g 1 Ni C1 z 6 H2 O 4 5 6 3 g 1 Ha B Os 2 5 4 5 g 1 光 亮 剂 适 量 p H4 4 5 4 0 6 O C Dk 一 1 6 A d m 空 气 搅 拌 磁 体 带 电下 槽 用 2倍 电流 冲击 l mi n 镀层 厚度 5 6 g m 2 氯 化钾 光 亮 镀 锌 工 艺 配 方 氯 化 钾 1 8 0 2 2 0 g 1 氯 化 锌 4 0 5 0 g I 硼 酸 2 5 3 5 g 1 光 亮 剂 适 量 p H一 4 7 5 5 1 8一 Dk 一 3 8 A d m 转 速 6 1 0 r mi n 镀 层 厚度 7 8 m 2 3阴极 电泳 阴极 电泳 工艺 参数 电压 1 7 0 3 0 0 V 温 度 2 5 3 0 时 间 2 3 rai n 涂 层 固化条件 1 8 0 2 C 3 0 mi n 涂 层 厚 度 1 8 2 3 g m 附 着 力 0级 3后 处理 3 1钝化 磁体磷 化 后钝 化对 提 高 阴极 电泳涂层 的 抗蚀 性至 关重 要 可较 大强 度 的提 高涂层 抗 湿 热性 能 5 0 0 h未 出现 起 泡 锈 蚀现 象 钝 化溶 液 K c r O 化 学 钝 0 1 0 2 g 1 稳 定剂微 量 4 5 C 2Cl mi n 用 去 离子 配 制 钝化 溶 液 3 2涂有 机涂层 一 7 维普资讯 为 了进 一 步 提 高磁 体 镀 镍 的 耐蚀 性 镍 层 再 涂有机 涂层 4 退 镀 退镀磁体不合格 的锌层时 为 防止磁体 的 腐 蚀 可 在 碱 性 溶 液 中退 腺 退 镀溶 液 Na OH 1 5 0 2 5 l Na NO2 1 0 0 2 0 0 g 8 0 1 O O 5 涂 覆工 艺 流程 典 例 5 1双层 化学 镀镍 去 油 金 属 清 洗 剂 超 声 波 水 洗 化学封 孔 专 用封孔 剂 水洗 酸 洗 水洗 活化 强碱 活化液 预热 次化 学镀 镍 热水 洗 二次 化学 镀镍 水 洗 烘 干 注 清洗 和去油要 求 快速 彻底 每 道 工序 之 间不宜 长时 间停 留 否 则 会带 来氧 化 的危 险 5 2单层 化 学镀 镍 有 机溶 剂去 油一 碱洗一 滚光一 水 洗一 酸 洗 稀 酸 一 中和一 水 洗一 活化一 水洗一 化学 镀镍一 水 洗一 烘 干 5 3电镀 光亮镍 化学去油一水洗一 阴极电解去