CN102978679A

CN102978679A - 一种钕铁硼磁体电镀镍溶液及其使用方法

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Publication number: CN102978679A
Application number: CN2012102829354A
Authority: CN
Inventors: 徐卫红; 张新龙; 张友平
Original assignee: DONGYANG DMEGC MAGNETIC Ltd Co
Current assignee: DONGYANG DMEGC MAGNETIC Ltd Co
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: CN102978679B

Abstract

本发明公开了一种钕铁硼磁体电镀镍溶液及其使用方法，其目的在于克服现有钕铁硼磁体电镀镍层厚度分布不均匀以及孔隙率较高的缺陷。本发明所述钕铁硼磁体电镀镍溶液的配方如下：硫酸镍80-350g/L，氯化镍20-80g/L，硼酸30-55g/L，硫酸钇0.1-5g/L，纳米二氧化硅0.04-2g/L，其余为水。使用本发明获得的电镀镍层厚度分布均匀，孔隙率较低，提高了钕铁硼磁体的耐腐蚀性能。

Description

一种钕铁硼磁体电镀镍溶液及其使用方法

技术领域

本发明涉及钕铁硼磁性材料表面处理领域，特别涉及一种钕铁硼磁体电镀镍溶液及其使用方法。

背景技术

近年来，钕铁硼磁性材料由于具有优异的磁性能，在电子工业、汽车、通讯等诸多领域得到广泛的应用。但由于该材料是由稀土金属钕、纯铁和硼以粉末冶金的工艺制备而成，其表面相对疏松多孔，故化学稳定性差，在使用环境中容易发生氧化生锈，而且在湿热条件下会发生严重的电化学腐蚀，恶化了磁性能，大大降低了其使用寿命。因此对钕铁硼磁性材料进行严格的表面防护处理就极为重要。

目前，解决钕铁硼磁性材料腐蚀问题的主要方法有电镀、化学镀、磷化和电泳等表面处理工艺。由于化学镀存在着使用周期短、价格昂贵及大量的污水处理导致环境的恶化等缺陷，而磷化、电泳等工艺防腐性能普遍比较差，因此从结合力、耐蚀性、综合成本以及环境污染等方面考虑，通常采用电镀工艺，其中镀镍工艺尤为常用。但一方面钕铁硼磁体形状众多而且复杂，镀镍过程中电流分布极不均匀，导致材料表面镍镀层厚薄相差很大；另一方面普通的镍镀层本身孔隙率也相当高，而镍镀层对钕铁硼基体来说是属于阴极性镀层，只有尽可能减少镀镍层的孔隙，才能更好地保护基体金属。因此通过提高镀镍层厚度分布的均匀性及降低镀镍层孔隙率，对于钕铁硼防腐工程有十分重要的意义。

CN1057495A的发明公开了一种稀土永磁体镀镍溶液。它包括如下三种镀液：(1)硫酸镍200—300克/升；氯化镍30—60克/升；硫酸钠20—30克/升；硫酸镁30—40克/升；硼酸30—40克/升。(2)硫酸镍150—240克/升；氯化镍40—150克/升；磷酸50—100克/升；亚磷酸3—40克/升；添加剂(十二烷基硫酸钠)0.05—0.1克/升；(3)硫酸镍200—300克/升；氯化镍50—70克/升；硫酸镁40—60克/升；糖精0.5—1克/升；氯化镉0.001—0.01克/升。该镀液形成的镀镍层厚度分布的均匀性不佳，镀镍层孔隙率较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有钕铁硼磁体电镀镍层厚度分布不均匀以及孔隙率较高的缺陷，提供一种钕铁硼磁体电镀镍溶液，获得的电镀镍层厚度分布均匀，孔隙率较低，提高了钕铁硼磁体的耐腐蚀性能。

本发明的另一目的在于提供一种钕铁硼磁体电镀镍溶液的使用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钕铁硼磁体电镀镍溶液，所述钕铁硼磁体电镀镍溶液的配方如下：硫酸镍80-350g/L，氯化镍20-80g/L，硼酸30-55g/L，硫酸钇0.1-5g/L，纳米二氧化硅0.04-2g/L，其余为水。

由于稀土元素具有独特的电子层结构和化学性能,在电沉积过程中加入少量的稀土化合物后,可以改善镀液的分散能力和深镀能力,从而提高镀层厚度分布的均匀性。本发明的电镀镍溶液中加入了硫酸钇，由于其本身独特的性能使钇极易吸附在阴极即钕铁硼磁体表面，改变了阴极界面的双电层结构，从而增大了阴极极化作用，提高了镀镍层的分散能力和深镀能力。

本发明把纳米二氧化硅加入电镀溶液中与镍共沉积。在电镀过程中，纳米二氧化硅的加入，抑制了金属镍晶体沿着晶枝方向的长大，使新的晶核不断生成，从而形成了致密的金属镍镀层，大幅降低了镍镀层的孔隙率，提高了钕铁硼磁体的防腐能力。

电镀镍溶液中同时添加了硫酸钇和纳米二氧化硅后，这两种物质具有较好的协同作用，促使获得的镍镀层不仅结晶细致，孔隙率极低，而且改善了镀镍溶液的分散能力，提高了不同电流密度处镀层厚度分布的均匀性，有效地提高了镀镍层的耐腐蚀能力。

本发明通过对各组分的合理配比，达到了最佳的使用效果，获得的镀层厚度分布的均匀性好，孔隙率极低，有效地提高了镀镍层的耐腐蚀能力。

作为优选，所述纳米二氧化硅的粒径在100nm以下。

作为优选，一种钕铁硼磁体电镀镍溶液的使用方法，先氢氧化钠溶液调节钕铁硼磁体电镀镍溶液的pH值为4.0-5.5，然后将钕铁硼磁体电镀镍溶液加温至40-60℃，并保持恒温，把经除油和酸洗过的钕铁硼磁体浸入钕铁硼磁体电镀镍溶液中作为阴极，以金属镍作为阳极，通入直流电，获得镀层。

作为优选，所述氢氧化钠溶液浓度为5wt%-20 wt %。

本发明的有益效果是：

1、电镀镍溶液中加入了硫酸钇，由于其本身独特的性能使钇极易吸附在阴极即钕铁硼磁体表面，改变了阴极界面的双电层结构，从而增大了阴极极化作用，提高了镀镍层的分散能力和深镀能力。

2、纳米二氧化硅的加入，抑制了金属镍晶体沿着晶枝方向的长大，使新的晶核不断生成，从而形成了致密的金属镍镀层，大幅降低了镍镀层的孔隙率，提高了钕铁硼磁体的耐腐蚀能力。

3、硫酸钇和纳米二氧化硅两种物质具有较好的协同作用，促使获得的镍镀层不仅结晶细致，孔隙率极低，而且改善了镀镍溶液的分散能力，提高了不同电流密度处镀层厚度分布的均匀性，有效地提高了镀镍层的耐腐蚀能力。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

本发明的配制方法如下：

（1）把硫酸镍、氯化镍一起加水溶解；

（2）把硼酸加入沸腾的水中，充分溶解；

（3）把步骤（2）得到的溶液倒入步骤（1）得到的溶液中，搅拌均匀；

（4）用5wt%-20 wt %氢氧化钠溶液调节步骤（3）得到的溶液pH4.0-5.5；

（5）把硫酸钇和纳米二氧化硅加入步骤（4）得到的溶液中，搅拌均匀；

（6）加纯水至规定体积，并搅拌均匀；

（7）过滤得钕铁硼磁体电镀镍溶液。

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，以钕铁硼磁体尺寸规格30×10×10mm为例。

实施例1-实施例8是把经除油和酸洗过的钕铁硼磁体在本发明的电镀镍溶液中电镀。原料纳米二氧化硅的粒径在100nm以下。

实施例1

镀液配方：

NiSO₄·6H₂O	350g/L
		NiCl₂·6H₂O	80g/L
H₃BO₃	55g/L
		硫酸钇	4g/L
纳米二氧化硅	2g/L

电镀工艺参数：阳极：金属镍；阴极：钕铁硼磁体；搅拌：空气搅拌； pH5.5；阴极电流密度： 6A/dm²；温度：60℃；电镀时间：10分钟。

实施例2

镀液配方：

NiSO₄·6H₂O	300g/L
		NiCl₂·6H₂O	60g/L
H₃BO₃	55g/L
		硫酸钇	2g/L
纳米二氧化硅	2g/L

电镀工艺参数：阳极：金属镍；阴极：钕铁硼磁体；搅拌：阴极移动；pH5.0；阴极电流密度：4A/dm²；温度：55℃；电镀时间：15分钟。

实施例3

镀液配方：

NiSO₄·6H₂O	280g/L
		NiCl₂·6H₂O	60g/L
H₃BO₃	45g/L
		硫酸钇	1g/L
纳米二氧化硅	1g/L

电镀工艺参数：阳极：金属镍；阴极：钕铁硼磁体；搅拌：阴极移动； pH4.5；阴极电流密度： 2A/dm²；温度：50℃；电镀时间：30分钟。

实施例4

镀液配方：

NiSO₄·6H₂O	240g/L
		NiCl₂·6H₂O	40g/L
H₃BO₃	45g/L
		硫酸钇	1g/L
纳米二氧化硅	0.5g/L

电镀工艺参数：阳极：金属镍；阴极：钕铁硼磁体；搅拌：滚镀； pH4.5；阴极电流密度： 1A/dm²；温度：50℃；电镀时间：60分钟。

实施例5

镀液配方：

NiSO₄·6H₂O	160g/L
		NiCl₂·6H₂O	60g/L
H₃BO₃	45g/L
		硫酸钇	0.5g/L
纳米二氧化硅	0.1g/L

电镀工艺参数：阳极：金属镍；阴极：钕铁硼磁体；搅拌：空气搅拌； pH4.5；阴极电流密度： 1A/dm²；温度：50℃；电镀时间：60分钟。

实施例6

镀液配方：

NiSO₄·6H₂O	80g/L
		NiCl₂·6H₂O	20g/L
H₃BO₃	45g/L
		硫酸钇	0.2g/L
纳米二氧化硅	0.1g/L

电镀工艺参数：阳极：金属镍；阴极：钕铁硼磁体；搅拌：空气搅拌； pH4.5；阴极电流密度： 0.5A/dm²；温度：50℃；电镀时间：120分钟。

实施例7

镀液配方：

NiSO₄·6H₂O	120g/L
		NiCl₂·6H₂O	30g/L
H₃BO₃	45g/L
		硫酸钇	2g/L
纳米二氧化硅	0.1g/L

实施例8

镀液配方：

NiSO₄·6H₂O	250g/L
		NiCl₂·6H₂O	40g/L
H₃BO₃	50g/L
		硫酸钇	1g/L
纳米二氧化硅	0.05g/L

电镀工艺参数：阳极：金属镍；阴极：钕铁硼磁体；搅拌：阴极移动； pH4.0；阴极电流密度： 2A/dm²；温度：50℃；电镀时间：30分钟。

实施例9

镀液配方：

NiSO₄·6H₂O	260g/L
		NiCl₂·6H₂O	40g/L
H₃BO₃	50g/L
		硫酸钇	0.1g/L
纳米二氧化硅	0.5g/L

电镀工艺参数：阳极：金属镍；阴极：钕铁硼磁体；搅拌：滚镀； pH4.2；阴极电流密度：1A/dm²；温度：50℃；电镀时间：60分钟。

上述各实施例获得的镀层厚度平均约为12微米。

参考标准GB/T17721-99中规定的孔隙率试验进行测试，镀层孔隙率很低；参照标准GB/T10125-1997进行腐蚀性试验，耐中性盐雾至少可达120小时以上；参照标准GB/T13744-92 进行镍电镀层厚度的测量，上下面和垂直面镀层厚度差值明显减小。

比较说明

采用本发明的电镀镍溶液进行的电镀镍工艺和采用常规的电镀镍工艺，在钕铁硼磁体尺寸规格为30×10×10mm的表面各制备平均约12微米厚的镍镀层，分别参考标准GB/T17721-99中规定的孔隙率试验，标准GB/T10125-1997规定的腐蚀性试验，以及标准GB/T13744-92 规定的镍镀层厚度的测量，进行上下面和垂直面镀层厚度测试计算镀层厚度差值，所得结果如表1、表2所示。

表1钕铁硼磁体尺寸规格为30×10×10mm，密度为7.38g/cm³

	孔隙率/cm²	中性盐雾	镀层厚度差值
				常规工艺	4点	24h	10微米
本发明	2点	120h	6微米

表2钕铁硼磁体尺寸规格为30×10×10mm，密度为7.45g/cm³

	孔隙率/cm²	中性盐雾	镀层厚度差值
				常规工艺	5点	24h	8微米
本发明	2点	120h	3微米

由表1和表2可知，采用本发明的电镀镍溶液进行的电镀镍工艺，能显著降低钕铁硼磁性材料镀镍层的孔隙率以及不同电流密度处镀镍层厚度的差值，从而大幅提高钕铁硼磁性材料耐腐蚀能力，解决了钕铁硼材料防腐的技术难题。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1. 一种钕铁硼磁体电镀镍溶液，其特征在于：所述钕铁硼磁体电镀镍溶液的配方如下：硫酸镍80-350g/L，氯化镍20-80g/L，硼酸30-55g/L，硫酸钇0.1-5g/L，纳米二氧化硅0.04-2g/L，其余为水。

2.根据权利要求1所述的一种钕铁硼磁体电镀镍溶液，其特征在于：所述纳米二氧化硅的粒径在100nm以下。

3.一种如权利要求1所述的一种钕铁硼磁体电镀镍溶液的使用方法，其特征在于：先氢氧化钠溶液调节钕铁硼磁体电镀镍溶液的pH值为4.0-5.5，然后将钕铁硼磁体电镀镍溶液加温至40-60℃，并保持恒温，把经除油和酸洗过的钕铁硼磁体浸入钕铁硼磁体电镀镍溶液中作为阴极，以金属镍作为阳极，通入直流电，获得镀层。

4.根据权利要求3所述的一种钕铁硼材料电镀镍溶液，其特征在于：所述氢氧化钠溶液浓度为5wt%-20 wt %。

5.根据权利要求3或4所述的使用方法，其特征在于：所述钕铁硼材料电镀镍溶液的配方如下：硫酸镍80-350g/L，氯化镍20-80g/L，硼酸30-55g/L，硫酸钇0.1-5g/L，纳米二氧化硅0.04-2g/L，其余为水。

6.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于：所述纳米二氧化硅的粒径在100nm以下。