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钕铁硼永磁材料电镀锌镍合金工艺张蕾,景璀(中国电子科技集团公司第二研究所,山西 太原 030024)摘 要:钕铁硼磁材因其特殊的疏松和多孔结构,导致抗蚀性能差,表面镀覆又会引起磁性能降低。
为提高其耐蚀性,降低磁损失,采用新型工艺进行表面处理,包括前处理工艺、电镀Zn -N i 合金和后处理工艺。
性能测试表明:该工艺极大地提高了钕铁硼表面处理后的耐蚀能力,同时又降低了磁损失。
关键词:钕铁硼;电镀Zn -N i 合金;永磁材料中图分类号:T Q 153 文献标识码:A 文章编号:1001-3474(2009)04-0230-03New Techn i cs of NdFeB Surface Treat mentZHANG L e i ,J I NG Cu i(CETC No .2Research I n stitute,Ta i yuan 030024,Ch i n a )Abstract:NdFe B has poor corr osi on because of the l oose and por ous structure,and surface p lating results in magnetis m reducti on .I n order t o i m p r ove the corr osi on resistance and reduce magnetis m l osing,the surface treat m ent is done by the ne w p r ocess which involves p retreat m ent,electr op lating Zn -N i all oy and after -treat m ent .The result of test indicates thatNdFe B layer are greatly i m p r oved in corr osi on resist 2ance by the p r ocess .A t the sa me ti m e,magnetis m l osing is reduced .Key words:NdFe B;Electr op lating Zn -N i all oy;Per manent magnetis m material D ocu m en t Code:A Arti cle I D :1001-3474(2009)04-0230-03 作为第三代稀土永磁材料,钕铁硼自20世纪80年代问世以来,以其卓越的磁性能和较高的性价比,在电子、军事、家电和汽车等行业得到广泛应用,并取得了飞速发展。
钕铁硼零件滚镀工艺一、概述钕铁硼是磁性材料大家族中的一个(新)成员。
磁性材料从应用功能上可分为软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料、旋磁材料等多种，统称为磁功能材料。
其中永磁材料指磁化后不易退磁而能长期保留磁性的一种磁性材料，也称硬磁材料或恒磁材料。
永磁材料有铝镍钴系、铁氧体系和稀土永磁材料等多种。
其中稀土永磁材料指由稀土元素钐、钕、铈、镨等与过渡元素铁、钴等组成的合金，其磁性能大大超过铝镍钴系及铁氧体系，故在现代电子通讯技术中得到广泛的应用。
稀土永磁材料的发展到目前为止经历了三代，第一、二代为钐钴系，虽然磁性能较好，但因含储量稀少的钐和稀缺、昂贵的战略金属钴使其发展受到限制。
第三代即钕铁硼，最早于1983年诞生于日本住友特殊金属公司，其磁能积是铝镍钴系的5～6倍、铁氧体系的约10倍、钐钴系的约2倍，是目前为止磁性最强的永磁材料，号称“永磁王”。
并且，钕铁硼(相对于钐钴系)价格低廉、资源储备丰富，因此一经问世即得到快速的发展，目前已广泛用作电子信息、汽车制造、通用机械、石油化工及尖端技术等行业不可缺少的磁功能材料，是二十一世纪的朝阳产业。
但与其它永磁材料(如铁氧体)相比，钕铁硼极易受到腐蚀。
因为：(1)材料中含约1/3化学活性极强的钕(标准电位-2.431V)，则(尤其在暖湿和高温环境中)表面极易氧化，产生晶界腐蚀；(2)材料中的富钕相、富硼相与主相Nd2Fe14B 形成原电池，从而使腐蚀加速。
所以，钕铁硼产品在使用前必须进行严格的防腐处理，否则材料腐蚀后磁性能大大下降，将直接影响整机的使用性能和寿命。
电镀作为一种成熟的金属表面处理手段，在钕铁硼磁体防腐领域应用较为广泛。
钕铁硼磁体根据制作方法不同分为烧结型和粘结型两种。
钕铁硼电镀一般用于烧结型而非粘结型，因为粘结型钕铁硼在制作过程中粘结剂溶剂的挥发易形成孔洞，孔洞和粘结剂不能构成导电回路，从而难以使金属在零件表面进行电化学沉积。
钕铁硼产品有圆片、圆环、圆柱、圆管、扇形、方片、方块、瓦片等多种形状，但多为小零件，故广泛采用滚镀。
一种烧结钕铁硼磁体化学镀镍层退镀液技术领域[0001] 本发明涉及一种化学退镀液，尤其涉及一种适用于烧结钕铁硼磁体化学镀镍层的退镀。
背景技术[0002] 烧结钕铁硼永磁材料是目前磁性最强的永磁体，具有高磁能积、高性价比等优异特性，自1983年日本发明钕铁硼基稀土永磁以来，得到了迅速的发展，随着磁体磁性能的明显提高，NdFeB烧结磁体较低的耐腐蚀能力已经成了限制超高能密度NdFeB烧结永磁体应用范围的瓶颈。
目前，Nd-Fe-B材料的腐蚀防护主要采取保护涂层的手段，用电镀、化学镀或物理气相沉积法将Ni、Zn、Al、Ni-P、Ni-Fe、Ni-Co-P、Cu、Cd、Cr、TiN、ZrN等金属或化合物镀覆于磁体表面，目前较为有效的典型方法是化学镀镍、电镀锌和离子镀铝，对Nd-Fe-B 磁体的进一步推广应用起到了很大的促进作用。
[0003] 但是，在对钕铁硼烧结磁体进行化学镀镍的过程中，由于种种的原因，难免会出现次品。
2011年国务院颁发了《国务院关于促进稀土行业持续健康发展的若干意见》，明确表示要建立稀土战略储备体系。
稀土已经成为了国家战略，进行化学镀镍烧结钕铁硼次品的再利用，不仅具有了经济效益还有了很高的社会效益。
为了将产生的次品回收再利用，就需要将有瑕疵的化学镀镍层退除，然后进行重镀。
目前，见诸报道的退镀液都是针对钢铁、铝、钛以及铜和铜合金等基材上的化学镀镍层而言，也有针对烧结钕铁硼表面铝镀层的退镀液。
由于烧结NdFeB磁体由主相与富钕相、富硼相组成，而富钕晶界相的电极电位为-0.65V，极为活泼，采用上述退镀液用于烧结NdFeB磁体表面化学镍的退除时，不仅产生污染、成本高，还会对磁体带来晶间腐蚀，对烧结NdFeB磁体基体造成不可逆转的损伤而降低磁体的磁性能，影响磁体的再利用。
[0004] 因此，为了响应国家战略部署，提高残次化学镀镍烧结钕铁硼磁体的再利用率，同时减少因再利用带来的对环境的不利影响，急需开发一种对烧结钕铁硼磁体基体及本征磁性能损伤小、成本低廉又能高效环保均匀地退除化学镀镍层的退镀液。
钕铁硼材料电镀工艺钕铁硼电镀根据产品使用环境的不同而采用了不同韵电镀工艺，表面镀层也分为两大类，一类是镀锌，用于常规产品；另一类是镀镍，用于要求较高的产品。
也有少数产品从整机需要出发而要求镀其他镀种的，比如镀合金、镀银等。
一，镀锌钕铁硼产品的镀锌采用先化学浸锌再镀锌的工艺。
① 化学浸锌硫酸锌35g／L氟化钾l0g／L焦磷酸钾l20g／L温度90℃碳酸钠l0g／L时间40s②氯化钾光亮镀锌氯化钾180---200g／LpH值5．0～5．5氯化锌60～80g／L温度室温硼酸25～35g／L电流密度l～2A／dm2商业光亮剂按说明书加入③镀后处理。
经镀锌的钕铁硼制品一定要经过钝化处理，可采用低铬或三价锋、元铬钝化，然后经烘干后表面涂罩光涂料。
彩色钝化的耐中性盐雾试验要求不低于72h。
二，镀镍钕铁硼镀镍实际上也是多层镀层，需要先预镀镍以后，再经镀铜加厚，然后表面镀光亮镍。
①预镀镍硫酸镍 300g／LpH值 4．O～4．5氯化镍 50g／L温度 50～60℃硼酸 40g／L电流密度0．5～1．5A／dm2添加剂适量时间 5min②焦磷酸盐镀铜加厚。
作为中间镀层，尽管流行采用酸性光亮镀铜工艺，但是对于钕铁硼材料，进行加厚电镀不宜采用酸性镀铜，这是因为在强酸性镀液中，已经预镀了阴极镀层的多孔性材料会很容易发生基体微观腐蚀；为以后延时起泡留下隐患。
比较合适的工艺是接近中性的焦磷酸盐镀铜。
焦磷酸铜70g／L光亮剂适量焦磷酸钾300g／LpH值8～8．5柠檬酸铵30g／L温度40～50℃氨水3mL／L电流密度l～1．5A／dm2③光亮镀镍硫酸镍300g／LLJ-36镍光亮剂按说明书加入氯化镍40g／LpH值3．8～5．2硼酸40g／L温度50℃低泡润湿剂lmL／L阴极电流密度2～4A／dm2对于需要其他表面镀层的钕铁硼材料，可以在完成中间镀层的铜加厚电镀后，再进行其他表面镀层的加工。
有时为了增加镀层的厚度和可靠性，还可以在焦磷酸盐镀后再加镀快速酸性镀铜工艺，以获得良好的表面装饰性，再镀其他镀层会有更好的效果。
・经 验・
钕铁硼材料化学镀镍
罗建东 (华南理工大学
工业装备与控制工程学院防腐研究所,广东广州510640)
中图分类号:T Q 153 文献标识码:B 文章编号:100024742(2006)022*******
1 前言
钕铁硼是一种磁性材料,在一些仪器、电子元件
中应用非常广,例如,手机中的信号接收零件。
但钕铁硼又是一种防腐性能极差的材料。
材料本身为银灰色,未经任何保护的材料在空气中仅10～20min 就会变色或生锈。
常用的酸、碱、盐对它都有腐蚀作用,因此,钕铁硼零件必须经合适的表面处理,才具有防腐性能。
2 钕铁硼材料表面处理存在的问题
钕铁硼材料是一种脆性较大的多孔隙材料,它是经粉末冶金而成,用一般的氧化、电镀的方法都难
以满足防腐性能要求。
主要是因为:(1)氧化法成膜一般不厚,防腐作用不强;(2)电镀方法结合力不好,并且多孔隙,防腐能力也不强。
一般的化学镀镍方法也存在如下问题:第一,化学反应速率很快,镀层很快脱落;第二,因为钕铁硼材料是一种活性很大的材料,随着镀层的脱落,从而导致镀液的快速分解。
因此,在钕铁硼材料上进行化学镀镍必须解决好两个问题:镀层不脱落和镀液不分解,这就需要严格的前处理、合适的化学镀液配方和后处理措施。
3 化学镀镍工艺
除油水洗除锈水洗活化水洗热水洗化学镀镍除氢处理
4 钕铁硼材料表面处理时应注意的问题
(1)除油
由于碱对钕铁硼材料有比较强的腐蚀作用,因此,碱的浓度不宜太高,并且不要加温,时间也不宜太长,可在常温下超声波处理。
配方及工艺条件:氢氧化钠15g ΠL ,磷酸钠15g ΠL ,碳酸钠5g ΠL ,时间5min 。
(2)除锈
钕铁硼材料与常用无机酸的反应速率非常迅
速,因此,所用酸的浓度必须低。
另外,经实验验证,除硝酸外,盐酸、硫酸、氢氟酸、磷酸等都使钕铁硼材料出现颗粒脱落、颜色变黑。
因此,除锈液宜采用硝酸,浓度控制在3%左右,时间1min 左右。
(3)活化
经硝酸除锈后的钕铁硼材料,必须进行活化,否则,在化学镀时反应很难进行。
原因可能是硝酸对钕铁硼材料有钝化作用。
活化液可用50%以上的乙酸溶液,时间1min 左右。
(4)化学镀前热水清洗
因为钕铁硼材料脆性很大,对温度较敏感。
热水的温度应与化学镀液温度相近或一致,否则容易导致镀层开裂。
(5)化学镀镍
钕铁硼材料上的化学镀镍层应以延展性较好的低磷镀层为宜。
同时因为钕铁硼材料对酸、碱都发生反应,因此,镀液pH 值应控制在中性为宜。
配方及工艺条件:硫酸镍25g ΠL ,次磷酸钠20g ΠL ,酒石酸40g ΠL ,乙酸钠30g ΠL ,氟化钠2g ΠL ,pH 值6.0～6.5,70～80°C 。
(6)除氢处理
由于钕铁硼材料是一种多孔隙的粉末冶金材料,施镀过程中渗氢现象较为严重,必须进行除氢处理。
除氢处理的工艺要求较为严格。
因为镀层与钕铁硼材料的膨胀系数不同,因此,除氢时既不能急剧加温,也不能急剧降温,否则会使镀层开裂。
较好的方法是,将镀件放进加热炉中,缓慢加热到150～200°C ,保温20min 以上,然后再缓慢降到室温。
5 应用实例
上述工艺经实验和生产验证可行。
浙江东阳某
磁性元件厂,尺寸为D4×5,内孔为D1的手机零件化学镀镍。
与同厚度的电镀镍层对比,中性盐雾实
验结果是,电镀镍层耐盐雾时间5～20h ;化学镀镍层大于89h 。
该零件出口要求的标准为耐盐雾时间大于48h 。
收稿日期:2005207204
・04・ Mar.2006 E lectroplating &Pollution Control
V ol.26N o.2。
