CN105040004B

CN105040004B - 一种烧结钕铁硼磁体表面镀层工艺

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Publication number: CN105040004B
Application number: CN201510535703.9A
Authority: CN
Inventors: 张强; 王守春; 陈静武; 田朋; 衣晓飞; 熊永飞
Original assignee: Earth Panda Advance Magnetic Material Co Ltd
Current assignee: Earth Panda Advance Magnetic Material Co Ltd
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2018-03-02
Anticipated expiration: 2035-08-28
Also published as: CN105040004A

Abstract

本发明公开了一种烧结钕铁硼磁体表面镀层工艺，包括以下步骤：步骤一，对烧结后的钕铁硼磁体黑片依次进行除油、酸洗和表调处理；步骤二，对步骤一处理后的钕铁硼产品进行活化处理；步骤三，对步骤二处理后的钕铁硼产品进行电镀镍处理；步骤四，对步骤三处理后的钕铁硼产品进行化学镀镍钨磷合金处理；步骤五，对步骤四处理后的钕铁硼产品进行烘烤处理。本发明所述的一种烧结钕铁硼磁体表面镀层工艺，通过将电镀镍表面镀层工艺和化学镀镍磷合金表面镀层工艺相结合，控制了氯离子对钕铁硼基体的侵害，能够有效减少对磁性能的影响，并提高了防护镀层与钕铁硼基体的结合能力，对钕铁硼磁性材料具有较好的表面防护性能。

Description

一种烧结钕铁硼磁体表面镀层工艺

技术领域

本发明涉及一种烧结钕铁硼磁体表面镀层工艺，属于钕铁硼磁性材料表面防护处理技术领域。

背景技术

钕铁硼磁性材料因具有优异的磁性能而被称为“磁王”，其广泛应用于电子、电器、仪表、医疗器械、电机、传感器、汽车、风电等诸多领域。但是，由于烧结钕铁硼永磁体制备工艺的特殊性，导致烧结钕铁硼永磁体存在耐蚀性差、自粉化现象严重等缺点。钕铁硼磁体主要由三个相组成，即主相、富钕相和富硼相，其中富钕相和富硼相一般都分布在晶界处，富钕相极易被氧化，并且钕铁硼磁体主相的体积分数远远大于富钕相和富硼相的体积分数，所以钕铁硼磁体易具有小阳极大阴极的电化学局部腐蚀电池的特点，将会进一步加速晶间腐蚀；另外，由于富钕相的腐蚀电位较低，容易发生电化学腐蚀。因此，必须对钕铁硼磁性材料进行表面防护处理。

目前烧结钕铁硼永磁体主要通过表面镀层工艺进行表面防护处理，表面镀层工艺具体包括电镀锌、电镀镍、电泳、化学镀镍等技术，上述常规表面镀层工艺的基体和镀层之间的结合力差，使得目前经过表面镀层处理的烧结钕铁硼永磁体在中性盐雾试验中保持表面完好的时间仅仅只能达到48～96小时。此外，现有技术中已知的化学镀镍磷合金比上述常规的表面镀层工艺力学性能和耐腐蚀性有所提高，但其孔隙率仍然比较大，耐盐雾能力仍没有本质的提高。随着钕铁硼磁性材料的应用范围不断扩展至汽车制造和航天材料等技术领域，使得现有的表面镀层工艺对钕铁硼磁性材料的表面保护能力难以满足需要；再次，现有技术的表面镀层工艺中存在的氯离子对钕铁硼磁性材料的磁性能有较大的负面影响，为此现有技术中的烧结钕铁硼永磁体表面镀层工艺亟待改进。

发明内容

本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种烧结钕铁硼磁体表面镀层工艺，以提高烧结钕铁硼永磁体表面防腐能力，并减少表面防护处理对钕铁硼磁性材料磁性能的负面影响。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种烧结钕铁硼磁体表面镀层工艺，包括以下步骤：

步骤一，对烧结后的钕铁硼磁体黑片依次进行除油、酸洗和表调处理；

步骤二，对步骤一处理后的钕铁硼产品进行活化处理；

步骤三，对步骤二处理后的钕铁硼产品进行电镀镍处理；

步骤四，对步骤三处理后的钕铁硼产品进行化学镀镍钨磷合金处理；

步骤五，对步骤四处理后的钕铁硼产品进行烘烤处理。

作为上述技术方案的具体优选，在步骤一的除油处理中，除油液包括以下组分：氢氧化钠3～15 g/L、碳酸钠30～90 g/L、磷酸三钠60～90 g/L、硅酸钠10～20 g/L和余量的水；且除油液的温度为75～95℃、pH值为10～13，除油处理的时间为10～20分钟。

作为上述技术方案的具体优选，在步骤一的酸洗处理中，酸洗液包括以下组分：浓度为3～6波美度的硝酸和抑制剂，且所述抑制剂为10～30 g/L的尿素。

作为上述技术方案的具体优选，在步骤一的表调处理中，表调液包括以下组分：草酸20～50 g/L，氟化钠30～50 g/L。

作为上述技术方案的具体优选，在步骤二的活化处理中，活化液包括柠檬酸90～180 g/L；活化处理的时间为10～30秒。

作为上述技术方案的具体优选，在步骤一的除油处理前需要对钕铁硼产品进行超声波清洗，超声波清洗的频率为20000～40000赫兹，时间为0.5～3分钟；在步骤二的活化处理前和活化处理后也需要对钕铁硼产品进行超声波清洗，超声波清洗的频率为20000～40000赫兹，时间为1～5分钟。

作为上述技术方案的具体优选，在步骤三的电镀镍处理中，电镀液包括以下组分：硫酸镍165～200 g/L、硫酸钠20～50 g/L、硼酸40～60 g/L、十二烷基硫酸钠0.05～0.1 g/L；且电镀液的pH值为4.0～5.0，电镀处理的时间为30～60分钟，温度为50～55℃，电流密度为0.5～0.6 A/dm²，镀层厚度为2～6微米。

作为上述技术方案的具体优选，在步骤四的化学镀镍钨磷合金处理中，化学镀液包括以下组分：硫酸镍9～15 g/L、钨酸钠9～36 g/L、柠檬酸钠30～40 g/L、硫酸铵25～35g/L、次磷酸钠15～25 g/L、硫脲2×10^-5 g/L；且化学镀液的pH值为8.0～9.0，温度为80～90℃，镀层厚度为2～6微米。

作为上述技术方案的具体优选，在步骤五的烘烤处理中，烘烤温度为55～65℃，烘烤时间为45～75分钟。

本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：

本发明所述的一种烧结钕铁硼磁体表面镀层工艺，通过将电镀镍表面镀层工艺和化学镀镍钨磷合金表面镀层工艺相结合，控制了氯离子对钕铁硼基体的侵害，能够有效减少对磁性能的影响，并提高了防护镀层与钕铁硼基体的结合能力，对钕铁硼磁性材料具有较好的表面防护性能。根据实验结果在烧结钕铁硼基体上直接化学镀镍磷结合力较差，在受到冲击或划格检测会起皮，直接电镀镍磷合金阴极反应有镍和氢还原，pH值不断上升，pH值3.5以上出现亚磷酸镍沉积，镀液分散能力和深镀能力较差。

化学镀液中的钨酸钠是化学镀镍钨磷合金镀层中钨的来源，还能增加化学镀的沉积速度和提高次磷酸盐的利用率；化学镀液中钨酸钠和化学镀镍钨磷合金镀层中的磷含量都会影响化学镀镍钨磷合金镀层的应力，通常化学镀镍钨磷合金镀层是张应力；实验证明镍钨磷合金镀层只要磷含量为70%以上，就能够获得非晶结构，热处理的影响规律与镍磷合金镀层类似，钨的加入使镀层硬度、耐磨性和高温稳定性均有提高，与镍磷合金镀层相比，化学镀镍钨磷合金镀层的耐蚀性有明显提高，中性盐雾试验可以达到900小时以上，且比普通镀镍层的孔隙率低，在氯化钠和酸性介质中浸泡试验中的表现也较好，具有良好的耐磨性，可作为耐高温摩擦零件的表面镀层。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。

具体实施例1

①、烧结后的钕铁硼磁体黑片，性能45H，规格为50×15×8，经倒角8小时后，以频率为20000赫兹的超声波清洗2～3分钟，接着进行除油和水清洗；将水清洗后的钕铁硼产品放入浓度为3～6波美度的硝酸中进行酸洗，再进行水清洗后浸入表调液中。

其中除油液包括以下组分：氢氧化钠3 g/L、碳酸钠60 g/L、磷酸三钠60 g/L、硅酸钠20 g/L和余量的水；且除油液的温度为75～95℃、pH值为10～13，除油处理的时间为10～20分钟。

酸洗液包括以下组分：浓度为3～6波美度的硝酸和抑制剂，且所述抑制剂为10 g/L的尿素；酸洗处理的时间控制以钕铁硼产品洗净为止。

表调液包括以下组分：草酸20 g/L，氟化钠50 g/L；表调处理在室温下进行即可，表调处理时间小于2分钟。

②、将上述进行过表调处理后的钕铁硼产品以频率为20000赫兹的超声波清洗4～5分钟，进行二级水洗，然后浸入活化液中10～30秒；将活化后的产品以频率为20000赫兹的超声波清洗4～5分钟，再进行二级水洗一次。

活化液包括一水柠檬酸150 g/L；活化处理在室温下进行即可。

③、将上述产品放入暗镍槽进行电镀，时间30～60分钟，电流密度0.5～0.6 A/dm2，温度50～55℃，pH值4.0～5.0，镀层厚度平均4～5 μm，电镀液包括：六水合硫酸镍280g/L、硫酸钠30 g/L、硼酸为45 g/L、十二烷基硫酸钠0.05 g/L。

④、对上述镀件进行二级水洗后再进行化学镀镍钨磷合金，pH值8.0～9.0，温度80～90℃，镀层厚度平均4～5 μm，化学镀镍钨磷合金的渡液包括：六水合硫酸镍20 g/L、二水合钨酸钠20 g/L、柠檬酸钠35 g/L、硫酸铵30 g/L、次磷酸钠20 g/L、硫脲2×10^-5 g/L；然后进行二级纯水清洗。

⑤、用烘箱对产品进行烘烤45～60分钟，温度60～65℃，冷却后做检测，在中性盐雾试验中保持1024小时后表面完好；压力锅蒸煮试验中保持360小时后表面完好。

对照实施例1

烧结后的钕铁硼磁体黑片，性能45H，规格为50×15×8，经倒角8小时后，按照中国专利文献CN 101445946 B中公开的方法电镀镍钨磷合金镀层。在中性盐雾试验中保持1024小时后表面有锈点，压力锅蒸煮试验中保持360小时后表面有锈点。

具体实施例2

①、烧结后的钕铁硼磁体黑片，性能45H，规格为R40.2×10×5.05×50，经倒角6小时后，以频率为30000赫兹的超声波清洗1～2分钟，接着进行除油和水清洗；将水清洗后的钕铁硼产品放入浓度为3～6波美度的硝酸中进行酸洗，再进行水清洗后浸入表调液中。

其中除油液包括以下组分：氢氧化钠15 g/L、碳酸钠90 g/L、磷酸三钠80 g/L、硅酸钠15 g/L和余量的水；且除油液的温度为75～95℃、pH值为10～13，除油处理的时间为10～20分钟。

酸洗液包括以下组分：浓度为3～6波美度的硝酸和抑制剂，且所述抑制剂为20 g/L的尿素；酸洗处理的时间控制以钕铁硼产品洗净为止。

表调液包括以下组分：草酸30 g/L，氟化钠40 g/L；表调处理在室温下进行即可，表调处理时间小于2分钟。

②、将上述进行过表调处理后的钕铁硼产品以频率为30000赫兹的超声波清洗3～4分钟，进行二级水洗，然后浸入活化液中10～30秒；将活化后的产品以频率为30000赫兹的超声波清洗3～4分钟，再进行二级水洗一次。

活化液包括一水柠檬酸100 g/L；活化处理在室温下进行即可。

③、将上述产品放入暗镍槽进行电镀，时间30～60分钟，电流密度0.5～0.6 A/dm2，温度50～55℃，pH值4.0～5.0，镀层厚度平均2～3 μm，电镀液包括：六水合硫酸镍290g/L、硫酸钠20 g/L、硼酸为40 g/L、十二烷基硫酸钠0.1 g/L。

④、对上述镀件进行二级水洗后再进行化学镀镍钨磷合金，pH值8.0～9.0，温度80～90℃，镀层厚度平均5～6 μm，化学镀镍钨磷合金的渡液包括：六水合硫酸镍22 g/L、二水合钨酸钠40 g/L、柠檬酸钠30 g/L、硫酸铵25 g/L、次磷酸钠15 g/L、硫脲2×10^-5 g/L；然后进行二级纯水清洗。

⑤、用烘箱对产品进行烘烤60～75分钟，温度60～65℃，冷却后做检测，在中性盐雾试验中保持1060小时后表面完好；压力锅蒸煮试验中保持340小时后表面完好。

对照实施例2

烧结后的钕铁硼磁体黑片，性能45H，规格为R40.2×10×5.05×50，经倒角6小时后，按照中国专利文献CN 101445946 B中公开的方法电镀镍钨磷合金镀层。在中性盐雾试验中保持1060小时后表面有锈点，压力锅蒸煮试验中保持340小时后表面有锈点。

具体实施例3

①、烧结后的钕铁硼磁体黑片，性能45M，规格为φ8.3～φ4.5×15，经倒角5小时后，以频率为40000赫兹的超声波清洗0.5分钟，接着进行除油和水清洗；将水清洗后的钕铁硼产品放入浓度为3～6波美度的硝酸中进行酸洗，再进行水清洗后浸入表调液中。

其中除油液包括以下组分：氢氧化钠10 g/L、碳酸钠30 g/L、磷酸三钠70 g/L、硅酸钠10 g/L和余量的水；且除油液的温度为75～95℃、pH值为10～13，除油处理的时间为10～20分钟。

酸洗液包括以下组分：浓度为3～6波美度的硝酸和抑制剂，且所述抑制剂为30 g/L的尿素；酸洗处理的时间控制以钕铁硼产品洗净为止。

表调液包括以下组分：草酸40 g/L，氟化钠40 g/L；表调处理在室温下进行即可，表调处理时间小于2分钟。

②、将上述进行过表调处理后的钕铁硼产品以频率为40000赫兹的超声波清洗1～2分钟，进行二级水洗，然后浸入活化液中10～30秒；将活化后的产品以频率为40000赫兹的超声波清洗1～2分钟，再进行二级水洗一次。

活化液包括一水柠檬酸200 g/L；活化处理在室温下进行即可。

③、将上述产品放入暗镍槽进行电镀，时间30～60分钟，电流密度0.5～0.6 A/dm2，温度50～55℃，pH值4.0～5.0，镀层厚度平均5～6 μm，电镀液包括：六水合硫酸镍350g/L、硫酸钠50 g/L、硼酸为60 g/L、十二烷基硫酸钠0.08 g/L。

④、对上述镀件进行二级水洗后再进行化学镀镍钨磷合金，pH值8.0～9.0，温度80～90℃，镀层厚度平均2～3 μm，化学镀镍钨磷合金的渡液包括：六水合硫酸镍15 g/L、二水合钨酸钠10 g/L、柠檬酸钠35 g/L、硫酸铵32 g/L、次磷酸钠25 g/L、硫脲2×10^-5 g/L；然后进行二级纯水清洗。

⑤、用烘箱对产品进行烘烤45～60分钟，温度55～60℃，冷却后做检测，在中性盐雾试验中保持960小时后表面完好；压力锅蒸煮试验中保持350小时后表面完好。

对照实施例3

烧结后的钕铁硼磁体黑片，性能45M，规格为φ8.3～φ4.5×15，经倒角5小时后，按照中国专利文献CN 101445946 B中公开的方法电镀镍钨磷合金镀层。在中性盐雾试验中保持960小时后表面有锈点，压力锅蒸煮试验中保持350小时后表面有锈点。

具体实施例4

①、烧结后的钕铁硼磁体黑片，性能35SH，规格为φ61.32～φ10.2（2φ3.2）×6，经机械倒角并由360#砂纸打磨后，以频率为30000赫兹的超声波清洗1～2分钟，接着进行除油和水清洗；将水清洗后的钕铁硼产品放入浓度为3～6波美度的硝酸中进行酸洗，再进行水清洗后浸入表调液中。

其中除油液包括以下组分：氢氧化钠8 g/L、碳酸钠50 g/L、磷酸三钠90 g/L、硅酸钠18 g/L和余量的水；且除油液的温度为75～95℃、pH值为10～13，除油处理的时间为10～20分钟。

酸洗液包括以下组分：浓度为3～6波美度的硝酸和抑制剂，且所述抑制剂为25 g/L的尿素；酸洗处理的时间控制以钕铁硼产品洗净为止。

表调液包括以下组分：草酸50 g/L，氟化钠30 g/L；表调处理在室温下进行即可，表调处理时间小于2分钟。

②、将上述进行过表调处理后的钕铁硼产品以频率为40000赫兹的超声波清洗2～3分钟，进行二级水洗，然后浸入活化液中10～30秒；将活化后的产品以频率为40000赫兹的超声波清洗2～3分钟，再进行二级水洗一次。

活化液包括一水柠檬酸180 g/L；活化处理在室温下进行即可。

③、将上述产品放入暗镍槽进行电镀，时间30～60分钟，电流密度0.5～0.6 A/dm2，温度50～55℃，pH值4.0～5.0，镀层厚度平均3～4 μm，电镀液包括：六水合硫酸镍320g/L、硫酸钠35 g/L、硼酸为50 g/L、十二烷基硫酸钠0.05 g/L。

④、对上述镀件进行二级水洗后再进行化学镀镍钨磷合金，pH值8.0～9.0，温度80～90℃，镀层厚度平均4～5 μm，化学镀镍钨磷合金的渡液包括：六水合硫酸镍25 g/L、二水合钨酸钠30 g/L、柠檬酸钠40 g/L、硫酸铵35 g/L、次磷酸钠25 g/L、硫脲2×10^-5 g/L；然后进行二级纯水清洗。

⑤、用烘箱对产品进行烘烤60～75分钟，温度55～60℃，冷却后做检测，在中性盐雾试验中保持1000小时后表面完好；压力锅蒸煮试验中保持340小时后表面完好。

对照实施例4

烧结后的钕铁硼磁体黑片，性能35SH，规格为φ61.32～φ10.2（2φ3.2）×6，经机械倒角并由360#砂纸打磨后，按照中国专利文献CN 101445946 B中公开的方法电镀镍钨磷合金镀层。在中性盐雾试验中保持1000小时后表面有锈点，压力锅蒸煮试验中保持340小时后表面有锈点。

以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种烧结钕铁硼磁体表面镀层工艺，其特征是，包括以下步骤：

步骤一，对烧结后的钕铁硼磁体黑片依次进行除油、酸洗和表调处理；除油处理前需要对钕铁硼产品进行超声波清洗，超声波清洗的频率为20000～40000赫兹，时间为0.5～3分钟；在步骤二的活化处理前和活化处理后也需要对钕铁硼产品进行超声波清洗，超声波清洗的频率为20000～40000赫兹，时间为1～5分钟；除油液包括以下组分：氢氧化钠3～15 g/L、碳酸钠30～90 g/L、磷酸三钠60～90 g/L、硅酸钠10～20 g/L和余量的水；且除油液的温度为75～95℃、pH值为10～13，除油处理的时间为10～20分钟；酸洗液包括以下组分：浓度为3～6波美度的硝酸和抑制剂，且所述抑制剂为10～30 g/L的尿素；表调液包括以下组分：草酸20～50 g/L，氟化钠30～50 g/L；

步骤二，对步骤一处理后的钕铁硼产品进行活化处理；活化液包括柠檬酸90～180 g/L；活化处理的时间为10～30秒；

步骤三，对步骤二处理后的钕铁硼产品进行电镀镍处理，电镀液包括以下组分：硫酸镍165～200 g/L、硫酸钠20～50 g/L、硼酸40～60 g/L、十二烷基硫酸钠0.05～0.1 g/L；且电镀液的pH值为4.0～5.0，电镀处理的时间为30～60分钟，温度为50～55℃，电流密度为0.5～0.6 A/dm²，镀层厚度为2～6微米；

步骤四，对步骤三处理后的钕铁硼产品进行化学镀镍钨磷合金处理，化学镀液包括以下组分：六水合硫酸镍9～15 g/L、钨酸钠9～36 g/L、柠檬酸钠30～40 g/L、硫酸铵25～35g/L、次磷酸钠15～25 g/L、硫脲2×10^-5 g/L；且化学镀液的pH值为8.0～9.0，温度为80～90℃，镀层厚度为2～6微米；

步骤五，对步骤四处理后的钕铁硼产品进行烘烤处理，烘烤温度为55～65℃，烘烤时间为45～75分钟。