CN102568732A - 一种多层结构的钕铁硼永磁材料及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于钕铁硼永磁材料的电镀加工技术领域，更具体地说，是涉及一种多层结构的钕铁硼永磁材料及其加工工艺。本发明提供了一种耐蚀效果好、持续时间长的多层结构的钕铁硼永磁材料及其加工工艺。钕铁硼永磁材料表面的镀层由里往外依次为，电镀镍层、化学镀镍层、电镀铜层、电镀半光亮镍层和电镀光亮镍层。

Description

一种多层结构的钕铁硼永磁材料及其加工工艺

技术领域：

本发明属于钕铁硼永磁材料的电镀加工技术领域，更具体地说，是涉及一种多层结构的钕铁硼永磁材料及其加工工艺。

背景技术：

稀土钕铁硼永磁材料具有优异的磁学性能，越来越广泛地被应用于高新技术和新兴产业，是节能环保和绿色能源的重要功能材料。近年来，随着技术的发展，钕铁硼的磁性能也在不断提高，高磁能积，高矫顽力，高使用温度及低成本一直是研究机构和制造商们追求的方向，新的产品往往通过调整材料配方和制造工艺来获得，配方的改进大多要添加各种其它的元素，这对材料防腐则是很不利的，虽然有些添加的元素可改善材料的抗蚀性，如少量Co元素等，但就多数元素而言是有损于抗蚀性提高的，在自然界中稀土元素在矿床中往往是共生的，要分离提纯单一的钕元素是比较麻烦的，而生产某些混合稀土原料，如镨钕合金，则在不影响磁性能的前提下，可获得成本较低的钕铁硼材料，但这些都给钕铁硼的防腐工作提出了更高的要求。而当磁体表面晶界被腐蚀后就会造成钕铁硼磁体表面存在孔隙，而电镀镍层本身就存在微观孔隙(无孔隙存在就要达到很高的镍层厚度，而镍又是导磁材料，过厚的镍镀层又会降低材料本身的磁性能)，正是由于电镀镍层微观孔隙的存在导致磁体耐蚀性的降低，这将直接影响钕铁硼永磁材料的使用环境和寿命。

发明内容：

本发明就是针对上述问题，提供了一种耐蚀效果好、持续时间长的多层结构的钕铁硼永磁材料及其加工工艺。

为了实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案，钕铁硼永磁材料表面的镀层由里往外依次为，电镀镍层、化学镀镍层、电镀铜层、电镀半光亮镍层和电镀光亮镍层。

镀层总厚度为15～30μm。

化学镍层厚度为2～10μm。

电镀镍层厚度为3～5μm。

电镀铜层厚度为3～6μm。

电镀半光亮镍层厚度为3～7μm。

电镀光亮镍层厚度为3～7μm。

加工时，其在钕铁硼永磁体表面依次进行电镀镍、化学镀镍、电镀铜、电镀半光亮镍和电镀光亮镍。

具体的工艺过程为，

(1)前处理

首先，对钕铁硼永磁体进行倒角、除油、酸洗和活化；

(2)电镀镍

接着，将经过前处理的钕铁硼永磁体置于镀镍溶液中，在温度为48～52℃，pH＝4.2～4.6的条件下进行电镀镍，电流密度为0.8～1A/dm²，电镀时间30～60min；

镀镍溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 220～250g/L；NiCL₂35～40g/L；H₃BO₃40～45g/L，溶剂为水；

(3)化学镀镍

将步骤(2)得到的钕铁硼永磁体置于化学镀镍溶液中，在温度为65～75℃，pH＝4.8～5.0的条件下进行化学镀镍；

化学镀镍溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 18～23g/L；NaC₂H₃O₂·3H₂O14～15g/L；Na₃C₆H₅O₇·2H₂O 9～10g/L；CuSO₄·5H₂O 0.01～0.03g/L；NaH₂PO₂·H₂O 20～25g/L；C₄H₆O₅10～20g/L，溶剂为水；

(4)电镀铜

然后，将化学镀镍后的钕铁硼永磁体置于镀铜溶液中，在温度为44～46℃，pH＝8.0～8.5的条件下进行电镀铜，电流密度为0.6～0.8A/dm²，电镀时间30～60min；

镀铜溶液的组成为，K₄P₂O₇270～300g/L；Cu₂P₂O₇40～60g/L，溶剂为水；

(5)电镀半光亮镍层

将步骤(4)得到的镀铜后的钕铁硼永磁体电镀半光亮镍，在温度为50～54℃，pH值＝4.2～4.4的条件下进行，电流密度为0.8～1A/dm²，电镀时间30～60min；

半光亮镍溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 240～270g/L；NiCL₂40～45g/L；H₃BO₃40～45g/L，BP-BHPE 150～200g/L，SOB 40～60g/L，溶剂为水；

(6)电镀光亮镍层

将步骤(5)得到的钕铁硼永磁体置于光亮镍镀液中，在温度为50～54℃，pH值＝4.2～4.4的条件下进行，电流密度为0.8～1A/dm²，电镀时间30～60min；

光亮镍镀液组成为：NiSO₄·6H₂O 240～270g/L；NiCL₂40～45g/L；H₃BO₃40～45g/L，BE 4ml/L，PAP 0.1g/L，PS 0.5g/L，BSI 1g/L，溶剂为水。

本发明的有益效果：

本发明在钕铁硼永磁体基体上电镀镍，然后采用化学镀的工艺在电镀镍层上沉积化学镍来提高钕铁硼永磁体表面的耐腐蚀性。不含硫的半光亮镍镀层与含硫的光亮镍镀层形成层间电位差，能够产生电化学保护作用。

经过本发明的镀层后，使烧结钕铁硼永磁材料经电镀后耐盐雾试验的能力大大提高。显著提高了电镀镍层的质量及烧结钕铁硼永磁材料的性能，从而使钕铁硼永磁材料具有更加广阔的应用前景。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

图1中，1为钕铁硼永磁材料，2为电镀镍层，3为化学镀镍层，4为电镀铜，5为电镀半光亮镍层，6为电镀光亮镍层。

具体实施方式：

实施例1

选取牌号N48、规格50×50×8mm的钕铁硼永磁体2块，分别编号为A和B，按如下所述步骤进行：

(1)首先，将2块试样进行倒角、除油、酸洗、活化处理。

(2)分别采用以下两种镀层组合进行镀覆：

A：电镀镍+电镀铜+电镀半光亮镍+电镀光亮镍；

(1)电镀镍

接着，将经过前处理的钕铁硼永磁体置于镀镍溶液中，在温度为48℃，pH＝4.2的条件下进行电镀镍，电流密度为0.8A/dm²，电镀时间30～60min；

镀镍溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 220g/L；NiCL₂35g/L；H₃BO₃40g/L，溶剂为水；

(2)电镀铜

然后，将化学镀镍后的钕铁硼永磁体置于镀铜溶液中，在温度为46℃，pH＝8.0的条件下进行电镀铜，电流密度为0.8A/dm²，电镀时间为60min；

镀铜溶液的组成为，K₄P₂O₇300g/L；Cu₂P₂O₇40g/L，溶剂为水；

(3)电镀半光亮镍层

将步骤(2)得到的镀铜后的钕铁硼永磁体电镀半光亮镍，在温度为54℃，pH值＝4.2的条件下进行，电流密度为0.8A/dm²，电镀时间30～60min；

半光亮镍溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 270g/L；NiCL₂45g/L；H₃BO₃45g/L，BP-BHPE 15g/L，SOB 4g/L，溶剂为水；

(4)电镀光亮镍层

将步骤(3)得到的钕铁硼永磁体置于光亮镍镀液中，在温度为50℃，pH值＝4.2的条件下进行，电流密度为1A/dm²，电镀时间30min；

光亮镍镀液组成为：NiSO₄·6H₂O 270g/L；NiCL₂45g/L；H₃BO₃40g/L，BE 4ml/L，PAP 0.1g/L，PS 0.5g/L，BSI 1g/L，溶剂为水。

B：电镀镍+化学镀镍+电镀铜+电镀半光亮+电镀光亮镍；

(1)电镀镍

接着，将经过前处理的钕铁硼永磁体置于镀镍溶液中，在温度为48℃，pH＝4.2的条件下进行电镀镍，电流密度为0.8A/dm²，电镀时间30～60min；

镀镍溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 220g/L；NiCL₂35g/L；H₃BO₃40g/L，溶剂为水；

(2)化学镀镍

将步骤(1)得到的钕铁硼永磁体置于化学镀镍溶液中，在温度为65℃，pH＝4.8的条件下进行化学镀镍；

化学镀镍溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 23g/L；NaC₂H₃O₂·3H₂O15g/L；Na₃C₆H₅O₇·2H₂O 10g/L；CuSO₄·5H₂O 0.03g/L；NaH₂PO₂·H₂O25g/L；C₄H₆O₅20g/L，溶剂为水；

(3)电镀铜

然后，将化学镀镍后的钕铁硼永磁体置于镀铜溶液中，在温度为46℃，pH＝8.0的条件下进行电镀铜，电流密度为0.8A/dm²，电镀时间为60min；

镀铜溶液的组成为，K₄P₂O₇300g/L；Cu₂P₂O₇40g/L，溶剂为水；

(4)电镀半光亮镍层

将步骤(3)得到的镀铜后的钕铁硼永磁体电镀半光亮镍，在温度为54℃，pH值＝4.2的条件下进行，电流密度为0.8A/dm²，电镀时间30～60min；

半光亮镍溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 270g/L；NiCL₂45g/L；H₃BO₃45g/L，BP-BHPE 15g/L，SOB 4g/L，溶剂为水；

(5)电镀光亮镍层

将步骤(4)得到的钕铁硼永磁体置于光亮镍镀液中，在温度为50℃，pH值＝4.2的条件下进行，电流密度为1A/dm²，电镀时间30min；

光亮镍镀液组成为：NiSO₄·6H₂O 270g/L；NiCL₂45g/L；H₃BO₃40g/L，BE 4ml/L，PAP 0.1g/L，PS 0.5g/L，BSI 1g/L，溶剂为水。

两种组合镀层的总厚度均为25μm。

然后，对两组镀层后的钕铁硼永磁体进行中性盐雾试验，试验条件如下：喷液为温度35℃、浓度5wt％、pH＝6.5～7.2的NaCl溶液，喷雾速度为1.5ml/Hr，结果如表1所示。

表1中性盐雾试验结果

由表1可知，B组的耐蚀时间相较于A组明显增长，耐蚀效果更好。

实施例2

选取牌号N48、规格50×50×8mm的钕铁硼永磁体5块试样，分别编号为1、2、3、4、5，按如下所述步骤进行：

(1)首先，将5块试样进行倒角、除油、酸洗、活化处理。

(2)采用电镀镍+化学镀镍+电镀铜+电镀半光亮+电镀光亮镍镀层组合进行镀层，镀层的具体工艺与实施例1相同，5组产品的化学镍镀层厚度分别为2、4、6、8、10μm，镀层总厚度均为30μm；

然后对5组产品进行中性盐雾试验，试验条件如下：喷液为温度35℃、浓度5wt％、pH＝6.5～7.2的NaCl溶液，喷雾速度为1.5ml/Hr，结果如表2所示。

表2

由表2可知，随着化学镍镀层厚度的增加，产品耐蚀的时间是逐渐增长的，耐蚀效果也是越来越好的。

Claims (10)

1.一种多层结构的钕铁硼永磁材料，其特征在于，钕铁硼永磁材料表面的镀层由里往外依次为，电镀镍层、化学镀镍层、电镀铜层、电镀半光亮镍层和电镀光亮镍层。

2.根据权利要求1所述的多层结构的钕铁硼永磁材料，其特征在于，镀层总厚度为15~30μ

m。

3.根据权利要求1所述的多层结构的钕铁硼永磁材料，其特征在于，镀层中的化学镍层厚度为2~10μm。

4.根据权利要求1所述的多层结构的钕铁硼永磁材料，其特征在于，镀层中的电镀镍层厚度为3~5μm。

5.根据权利要求1所述的多层结构的钕铁硼永磁材料，其特征在于，镀层中的电镀铜层厚度为3~6μm。

6.根据权利要求1所述的多层结构的钕铁硼永磁材料，其特征在于，镀层中的电镀半光亮镍层厚度为3~7μm。

7.根据权利要求1所述的多层结构的钕铁硼永磁材料，其特征在于，镀层中的电镀光亮镍层厚度为3~7μm。

8.一种权利要求1所述的多层结构的钕铁硼永磁材料的加工工艺，其特征在于，在钕铁硼永磁体表面依次进行电镀镍、化学镀镍、电镀铜、电镀半光亮镍和电镀光亮镍。

9.根据权利要求8所述的多层结构的钕铁硼永磁材料的加工工艺，其特征在于，钕铁硼永磁体在镀层前还进行了倒角、除油、酸洗和活化。

10.根据权利要求8所述的多层结构的钕铁硼永磁材料的加工工艺，其特征在于，

具体的工艺过程为，

（1）前处理

首先，对钕铁硼永磁体进行倒角、除油、酸洗和活化；

（2）电镀镍

接着，将经过前处理的钕铁硼永磁体置于镀镍溶液中，在温度为48~52℃，pH=4.2~4.6的条件下进行电镀镍，电流密度为0.8~1 A/dm²，电镀时间30~60min；

镀镍溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 220~250g/L；NiCL₂ 35~40g/L；H₃BO₃ 40~45g/L，溶剂为水；

（3）化学镀镍

将步骤（2）得到的钕铁硼永磁体置于化学镀镍溶液中，在温度为65~75℃，pH=4.8~5.0的条件下进行化学镀镍；

化学镀镍溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 18~23g/L；NaC₂H₃O₂·3H₂O 14~15g/L；Na₃C₆H₅O₇·2H₂O 9~10g/L；CuSO₄·5H₂O 0.01~0.03g/L；NaH₂PO₂·H₂O 20~25g/L；C₄H₆O₅ 10~20g/L，溶剂为水；

（4）电镀铜

然后，将化学镀镍后的钕铁硼永磁体置于镀铜溶液中，在温度为44~46℃，pH=8.0~8.5的条件下进行电镀铜，电流密度为0.6 ~0.8A/dm²，电镀时间为30~60min；

镀铜溶液的组成为，K₄P₂O₇ 270~300g/L；Cu₂P₂O₇ 40~60g/L，溶剂为水；

（5）电镀半光亮镍层

将步骤（4）得到的镀铜后的钕铁硼永磁体电镀半光亮镍，在温度为50~54℃，pH值=4.2~4.4的条件下进行，电流密度为0.8~1A/dm²，电镀时间30~60min；

半光亮镍溶液的组成为，NiSO₄·6H₂O 240~270g/L；NiCL₂ 40~45g/L；H₃BO₃ 40~45g/L，BP-BHPE 15~20g/L，SOB 4~6g/L，溶剂为水；

（6）电镀光亮镍层

将步骤（5）得到的钕铁硼永磁体置于光亮镍镀液中，在温度为50~54℃，pH值=4.2~4.4的条件下进行，电流密度为0.8~1A/dm²，电镀时间30~60min；

光亮镍镀液组成为：NiSO₄·6H₂O 240~270g/L；NiCL₂ 40~45g/L；H₃BO₃ 40~45g/L，BE 4ml/L，PAP 1g/L，BSI 2g/L溶剂为水。

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