CN108179365A - 一种电刷镀法Ni-Co-P非晶态粉末的生产工艺 - Google Patents

一种电刷镀法Ni-Co-P非晶态粉末的生产工艺 Download PDF

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Abstract

一种电刷镀法Ni‑Co‑P非晶态粉末的成分为镍50‑87 wt%，钴8‑30 wt%，磷5‑20 wt%。粉末生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）金属基板选择及被镀表面的除锈、脱脂处理；（2）镍合金非晶镀层的制备：采用电刷镀方法制备镍合金非晶镀层，阳极采用石墨板或不锈钢板，电极的电流密度为0.5‑5 A/mm2，电极相对运动速度为5‑20 m/min，滴定盐酸或硫酸溶液使镀液Ph值小于3，施镀温度为40‑75℃；（3）采用轧制方法使非晶镀层从金属基板表面脱落，轧制压下率为4‑10%；（4）脱落的非晶镀层采用球磨机、颗粒破碎机等方式进行破碎；（5）采用筛子筛分成不同粗细的Ni‑Co‑P非晶态粉末。

Description

一种电刷镀法Ni-Co-P非晶态粉末的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种非晶合金粉末，尤其是涉及一种电刷镀法Ni-Co-P非晶态粉末的生产工艺。
背景技术
随着电子电力、通信工业的发展，电子元器件向小型化、高频化和大电流方向发
展，而且对电子设备的电磁兼容性能的要求也越来越高，传统的非晶带材铁芯、软磁铁氧体
及金属磁粉芯等已不能满足需求。普通磁性材料性能缺陷主要表现在：(1) 非晶带材铁芯在高频工作时感应涡流导致损耗很大，限制其在高频领域的应用；(2) 软磁铁氧体高频损耗低，但是饱和磁感应强度和磁导率低，不能满足小型化和大电流的发展需求；(3) 金属磁粉芯存在着高频损耗高、直流叠加特性差或者价格昂贵等问题，限制了其应用范围。非晶结构具有长程无序、短程有序的结构，使粉末具有很多独特的性能。非晶磁性粉末由于其优异的软磁性能，可以满足各种电子元器件稳定化、小型化、高频化、大电流、高功率的需求，能极大促进汽车、电子、航空航天领域等高新技术行业的发展。而钴基非晶合金粉末除具有优异的磁性能，还具有耐高温、耐燃气腐蚀、耐磨、耐蚀等性能，在电子、涂层和硬质合金中得到广泛应用。
到目前为止，非晶合金粉末的制备工艺主要有水雾法、气雾法以及使用非晶薄带破碎制粉的工艺。水雾法具有大的冷却速率，可满足制备非晶态粉末的要求。然而，在水雾化过程中，所获得的粉末易形成氧化物，氧含量高，再者当熔融金属凝固时，产生的水蒸气会覆盖在熔融金属的表面，该水蒸气膜的存在将导致熔融的核心金属冷却强度降低，从而使粉末中心部分不能获得非晶态结构的问题，影响器件性能。气雾法由于冷却强度受限，只能制备非晶形成能力强的非晶合金粉末，且生产成本高。直接破碎法的优点在于对物料的选择性不强，材料利用率高，但需对非晶薄带进行脆化退火，很容易由于退火不均造成薄带内部晶化转变的不均匀，而且在破碎后容易产生带有锐角的粉末颗粒，为粉末的后续加工带来困难。
而与液态急冷法、溅射法制备非晶合金材料相比，电镀法更为经济，应用范围也更为广阔。电刷镀镀层的形成从本质上讲和电镀相同，都是溶液中的金属离子在负极（工件）上放电结晶的过程。但是和电镀相比，电刷镀中镀笔和工件有相对运动，因而被镀表面不是整体同时发生金属离子还原结晶，而是被镀表面各点在镀笔与其接触时发生瞬间放电结晶。因此，电刷镀技术在工艺方面有其独特之处，其特点可归纳如下：
1、设备简单，不需要镀槽，便于携带，适用于野外及现场修复。尤其对于大型、精密设备的现场不解体修复更具有实用价值；
2、工艺简单，操作灵活，不需要镀的部位不要用很多的材料保护；
3、操作过程中，阴极与阳极有相对运动，故允许使用较高的电流密度，它比槽镀使用的电流密度大几倍到几十倍；
4、镀液中金属离子含量高，所以镀积速度快（比槽镀快5倍～10倍）；
5、有不同型号的镀笔，并配有形状不同、大小不一的不溶阳极，对各种不同几何形状及结构复杂的零部件都可修复；
6、费用低，经济效益大。
发明内容
针对上述问题，提供了一种电刷镀法Ni-Co-P非晶态粉末的生产工艺。
本发明的Ni-Co-P非晶态粉末的成分为镍50-87 wt %，钴8-30 wt%，磷5-20 wt%。
本发明镍合金非晶态粉末的生产工艺。包括以下步骤：
（1）金属基板选择及被镀表面的处理：金属基板的在常温下的延伸率不小于10%，被镀表面可采用机械或化学方法除锈、脱脂；
（2）电刷镀液的组成：氯化镍或硫酸镍3-7.5 mol/L（优选4-6 mol/L）、磷酸0.5-1.5mol/L、硫酸钴或氯化钴0.4-2.5 mol/L、亚磷酸0.2-1.5 mol/L、添加剂1-8g/L，可溶性硫酸盐或氯化盐10-50 g/L、余量水；
上述添加剂为酒石酸、十二烷基苯磺酸钠或者为两者物质的混合物；
上述电刷镀液中3种盐采用同离子，即均为可溶性硫酸盐或氯化盐；
（3）镍合金非晶镀层的制备：采用电刷镀方法制备镍合金非晶镀层，阳极采用石墨板或不锈钢板，电极的电流密度为0.5-5 A/mm2（优选1.5-3 A/mm2），电极相对运动速度为5-20m/min（优选10-15m/min），滴定盐酸或硫酸溶液使镀液Ph值小于3，施镀温度为40-75℃，；
（4）采用轧制方法使非晶镀层从金属基板表面脱落，轧制压下率为4-10%；
（5）脱落的非晶镀层采用球磨机、颗粒破碎机等方式进行破碎。破碎时，球磨机、颗粒破碎机应采用强制冷却方式或间隙工作方式，以防止非晶颗粒在破碎时产生较大温升，发生晶化转变；
（6）采用筛子筛分成不同粗细的Ni-Co-P非晶态粉末。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.与气雾法和直接破碎法相比，本工艺具有设备投资少、工艺简单，对非晶合金形成能力要求不高等特点；
2.与水雾法相比，粉末不会产生氧化和部分非晶化的问题；
3.与直接破碎法相比，由于采用PH值较小条件下沉积，致使镀层内产生了较大的内应力和较多孔隙，镀层无需脆化退火即可脱落与破碎，且也不会产生带有锐角的粉末颗粒；
4.与电镀法+破碎法制备非晶合金粉末法相比，由于电刷镀两电极间有相对运动，电镀液也是流动状态，因此，没有电镀产生的浓差极化问题，可以使用相对更大的电流密度，提高粉末的生产效率；
5.与常规电刷镀而言，因为对镀层应力和表面质量没有要求，因此可采用更大的电流密度，既提高了非晶合金镀层的制备速度，也有利于获得更疏松和具有更大内应力的非晶合金镀层，从而更易对非晶合金镀层进行轧制压下剥离；
6.本方法无需考虑对材料的非晶形成能力，可通过调整电镀液各主要成分的浓度配比，可获得不同组元构成和比例的非晶合金粉末，因此，本方法的适用性更为广泛，可操作性更强，可满足不同场合对非晶合金粉末性能的要求。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1 Ni80Co11P9非晶合金粉末的制备
其制备工艺，包括以下步骤：
（1）金属基板表面的预处理：金属基板选用08F钢板，板厚为1mm，被镀基板表面分别经氢氧化钠溶液和盐酸溶液清洗，以去除油脂和氧化；
（2）电刷镀液组成：氯化镍5 mol/L、磷酸0.8 mol/L、氯化钴0.6 mol/L、亚磷酸0.45mol/L、添加剂3g/L，氯化钾15 g/L、余量水；
上述添加剂为酒石酸；
（4）非晶合金镀层的制备：预处理后的镀件接入阴极，阳极采用石墨板，搅拌电镀液，电极的电流密度为1.5 A/mm2，施镀温度为65 ℃，滴定盐酸使电镀液Ph值为2；
（5）采用轧制压延法剥离非晶合金镀层，轧制压下率为8%；
（6）非晶合金颗粒的破碎，采用行星球磨机破碎，非晶合金颗粒在氩气保护破碎，球磨2h，球料比为5:1，球磨方式采用间隙工作方式，球磨机每球磨3min，休息10min，避免非晶粉末产生较大的温升；
（7）筛分成不同粗细的Ni80Co11P9非晶合金粉末的。
实施例2 Ni71Co22P7非晶合金粉末的制备
其制备工艺，包括以下步骤：
（1）金属基板表面的预处理：金属基板选用黄铜板，板厚为1mm，被镀基板表面分别经氢氧化钠溶液和盐酸溶液清洗，以去除油脂和氧化；
（2）电刷镀液组成：硫酸镍4.5 mol/L、磷酸0.5 mol/L、硫酸钴1.2 mol/L、亚磷酸0.4mol/L、添加剂3g/L，硫酸钾22 g/L、余量水；
上述添加剂为十二烷基苯磺酸钠；
（3）非晶合金镀层的制备：预处理后的镀件接入阴极，阳极采用石墨板，搅拌电镀液，电极的电流密度为2 A/mm2，施镀温度为65 ℃，滴定盐酸使电镀液Ph值为0.5；
（4）采用轧制压延法剥离非晶合金镀层，轧制压下率为8%；
（5）非晶合金颗粒的破碎，采用行星球磨机破碎，非晶合金颗粒在氩气保护破碎，球磨3h，球料比为5:1，球磨方式采用间隙工作方式，球磨机每球磨3min，休息10min，避免非晶粉末产生较大的温升；
（6）筛分成不同粗细的Ni71Co22P7非晶合金粉末。
实施例3 Ni 67Co21P12非晶合金粉末的制备
其制备工艺，包括以下步骤：
（1）金属基板表面的预处理：金属基板选用黄铜板，板厚为1mm，被镀基板表面分别经氢氧化钠溶液和盐酸溶液清洗，以去除油脂和氧化；
（2）电刷镀液组成：硫酸镍3.5 mol/L、磷酸0.5 mol/L、硫酸钴1 mol/L、亚磷酸0.6mol/L、添加剂3g/L，硫酸钾22 g/L、余量水；
上述添加剂为酒石酸与十二烷基苯磺酸钠质量之比为1:1的混合物；
（3）非晶合金镀层的制备：预处理后的镀件接入阴极，阳极采用石墨板，搅拌电镀液，电极的电流密度为1 A/mm2，施镀温度为55 ℃，滴定盐酸使电镀液Ph值为1；
（4）采用轧制压延法剥离非晶合金镀层，轧制压下率为8%；
（5）非晶合金颗粒的破碎，采用行星球磨机破碎，非晶合金颗粒在氩气保护破碎，球磨3h，球料比为5:1，球磨方式采用间隙工作方式，球磨机每球磨3min，休息10min，避免非晶粉末产生较大的温升；
（6）筛分成不同粗细的Ni 67Co21P12非晶合金粉末。

Claims (4)

1.一种电刷镀法Ni-Co-P非晶态粉末的成分为镍50-87 wt %，钴8-30 wt%，磷5-20wt%。
2.本发明镍合金非晶态粉末的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）金属基板选择及被镀表面的除锈、脱脂处理；
（2）电刷镀液的组成：氯化镍或硫酸镍3-7.5 mol/L（优选4-6 mol/L）、磷酸0.5-1.5mol/L、硫酸钴或氯化钴0.4-2.5 mol/L、亚磷酸0.2-1.5 mol/L、添加剂1-8g/L，可溶性硫酸盐或氯化盐10-50 g/L、余量水；
（3）镍合金非晶镀层的制备：采用电刷镀方法制备镍合金非晶镀层，阳极采用石墨板或不锈钢板，电极的电流密度为0.5-5 A/mm2（优选1.5-3 A/mm2），电极相对运动速度为5-20m/min（优选10-15m/min），滴定盐酸或硫酸溶液使镀液Ph值小于3，施镀温度为40-75℃，；
（4）采用轧制方法使非晶镀层从金属基板表面脱落，轧制压下率为4-10%；
（5）脱落的非晶镀层采用球磨机、颗粒破碎机等方式进行破碎，破碎时，球磨机、颗粒破碎机应采用强制冷却方式或间隙工作方式；
（6）采用筛子筛分成不同粗细的Ni-Co-P非晶态粉末。
3.权利要求2所述添加剂为酒石酸、十二烷基苯磺酸钠或者为两者物质的混合物。
4.权利要求2所述电刷镀液中3种盐采用同离子，即均为可溶性硫酸盐或氯化盐。
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