CN110791787A - 一种钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法 - Google Patents

一种钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法 Download PDF

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Abstract

一种钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法，属于烧结钕铁硼永磁材料表面处理领域。其特征在于：包括如下步骤：步骤1）对钕铁硼永磁材料除油；步骤2）清洗除油后的钕铁硼永磁材料，然后再对钕铁硼永磁材料进行酸洗；步骤3）对酸洗后的钕铁硼永磁材料进行活化；步骤4）对钕铁硼永磁材料进行硫酸盐电镀锌，形成底锌层；步骤5）对钕铁硼永磁材料进行钾盐镀锌，形成表锌层；步骤6）对镀锌后的钕铁硼永磁材料表面进行钝化。本钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法处理过的钕铁硼，耐蚀性优异，钝化后耐盐雾实验可以达120小时以上，既提高了镀锌层与钕铁硼永磁材料的结合强度，又提高了镀锌层的耐腐蚀性能。

Description

一种钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法
技术领域
一种钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法，属于烧结钕铁硼永磁材料表面处理领域。
背景技术
NdFeB永磁材料是20世纪80年代发展起来的第三代新型功能材料，它具有能量转换功能，是一种高效的能量转换介质，被广泛应用于通讯、仪器仪表、核磁共振等领域。但是，由于烧结钕铁硼由富Nd相、富B相及主相Nd2Fe14B相等多相组成，各相电极电位不同，容易发生晶间腐蚀，造成机体本身耐蚀性降低，限制了钕铁硼进一步的推广应用。为此，行业人士发明了一系列关于钕铁硼表面防护的表面处理技术，主要有电镀镍铜镍、电镀锌、电镀铜镍等，其中氯化钾镀锌约占本行业镀种的70%以上。另外，烧结钕铁硼永磁材料是通过粉末冶金烧结成型的产品，结构疏松，孔隙率高，表面状况较差，脆性大。目前，钾盐镀锌表面防护技术存在镀层结合力差、防腐能力低等缺点。因此，随着烧结钕铁硼永磁体的广泛应用，急需开发优异的镀锌表面防护层。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过镀双层锌的方法，既保证了镀锌层结合力好，又保证了镀锌层的耐腐蚀性好的钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1）对钕铁硼永磁材料除油；
步骤2）清洗除油后的钕铁硼永磁材料，然后再对钕铁硼永磁材料进行酸洗；
步骤3）对酸洗后的钕铁硼永磁材料进行活化；
步骤4）对钕铁硼永磁材料进行硫酸盐电镀锌，形成底锌层；
步骤5）对钕铁硼永磁材料进行钾盐镀锌，形成表锌层；
步骤6）对镀锌后的钕铁硼永磁材料表面进行钝化。
优选的，对步骤1）中所述的钕铁硼永磁材料在温度为40~60℃、浓度为15~25mL/L的除油剂中，超声波浸泡50~70s。
优选的，步骤2）中所述的酸洗后的钕铁硼永磁材料用40~60℃的热水清洗50~70s。
优选的，将步骤2）中清洗后的钕铁硼永磁材料在室温下在混合液中酸洗80~100s，然后再水洗15~25s，超声波水洗50~70s；其中混合液中硝酸的浓度为40~50mL/L，清洗剂的浓度为15-25mL/L。
优选的，将步骤3）中所述的钕铁硼永磁材料在室温下放入8~12mL/L的氢氟酸中浸泡35~45s，完成所述活化。
优选的，步骤4）中所述的硫酸盐电镀锌的电镀液的温度为15~30℃，pH为4.5~5.5，电镀液中硫酸锌的浓度为250~320g/L，硼酸25~40g/L，添加剂硫锌-30B的浓度为10~18mL/L。
优选的，步骤5）中所述的钾盐镀锌的电镀液的温度为18~30℃，pH为5.0~5.5，电镀液中氯化锌的浓度为50~80g/L，氯化钾的浓度为180~270g/L，硼酸的浓度为25~40g/L，HT-MB添加剂的浓度为10~18 mL/L，HT-MB光亮剂的浓度为1~5mL/L。
优选的，采用浓度为10~13 mL/L、pH为2.0~2.8的蓝白钝化剂对步骤6）中所述的钕铁硼永磁材料进行钝化，钝化的温度为35~45℃，钝化时间为30~40s。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1、本钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法通过硫酸盐电镀锌形成底锌层，由于烧结钕铁硼永磁材料是通过粉末冶金烧结成型的产品，结构疏松，孔隙率高，而硫酸盐镀锌具有分散能力强的特点，可以很快的让疏松的孔洞上镀，增加了镀层和基体的锁扣效应，进而增加了镀层的结合力，通过钾盐镀锌的方式形成表锌层，氯化钾镀锌作为烧结钕铁硼永磁材料表面电镀双层锌的表锌，将镀锌层更加致密，大大降低了锌层孔隙率。经过本发明处理过的钕铁硼，耐蚀性优异，钝化后耐盐雾实验可以达120小时以上，既提高了镀锌层与钕铁硼永磁材料的结合强度，又提高了镀锌层的耐腐蚀性能。
2、超声波碱性除油主要为了除去工件表面的油脂，方便后序酸洗，除油剂采用CY-1除油剂，CY-1除油剂不含硅酸钠成分，除油后遇冷水不会因产生硅胶而影响后序酸洗。
3、酸洗主要除去产品表面的氧化皮，提高镀层结合力，清洗剂采用SDC清洗剂，SDC清洗剂的补加，有效降低了酸雾的产生，且有缓蚀基体的作用，使新鲜基体更加平整。
4、活化是进一步除去钕铁硼永磁材料在空气中产生的氧化膜，提高镀层结合力，氢氟酸是优良的除锈剂，与其他酸相比，在产品表面产生的附灰少。
5、硫酸盐镀锌，工艺简单，易于控制，成本低，且上镀速度快；镀液中无氯离子，降低了基体的腐蚀速率，与其他镀锌工艺相比，镀层与基体间“锁扣”效果更好，镀锌层与基体的结合力更好。
6、氯化钾酸性镀锌的表面光泽度好，作为相对粗糙的硫酸盐镀锌层的覆盖层，使镀锌层更加致密，防腐效果更好。
7、蓝白钝化剂与锌层反应，形成一层锌铬氧化物保护膜，大大提高了镀层的耐腐蚀能力。
具体实施方式
实施例1
一种钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法，包括如下步骤：
步骤1）对钕铁硼永磁材料除油；
永磁体的牌号为35SH，规格为 10×4.32×1.7mm。对钕铁硼永磁材料进行研磨倒角，在60L的倒角机内，放入d6~d8的碳化硅磨料30~40kg，钕铁硼产品15~20kg，倒角频率40~50Hz，封闭水倒角，倒角时间6~8h，倒角大小为R0.1~0.3。
将研磨倒角后的钕铁硼永磁材料在温度为50℃、浓度为20mL/L的除油剂中，超声波浸泡60s。其中除油剂为CY-1除油剂。
步骤2）清洗除油后的钕铁硼永磁材料，然后再对钕铁硼永磁材料进行酸洗；
钕铁硼永磁材料用50℃的热水清洗60s。将水洗后的钕铁硼永磁材料在室温下在混合液中酸洗90s，然后再用流动水洗20s，超声波水洗60s；其中混合液中硝酸的浓度为45mL/L，清洗剂的浓度为20mL/L。
步骤3）对酸洗后的钕铁硼永磁材料进行活化；
将钕铁硼永磁材料在室温下放入10mL/L的氢氟酸中浸泡40s，完成活化。
步骤4）对钕铁硼永磁材料进行硫酸盐电镀锌，形成底锌层；
硫酸盐电镀锌的电镀液的温度为25℃，pH为5.0，电镀液中硫酸锌的浓度为300g/L，硼酸30g/L，添加剂硫锌-30B的浓度为15mL/L，阴极电流密度0.2A/dm2，滚筒转速10r/min，电镀时间60min，底锌层的厚度为4~7um，优选为4 um。
步骤5）对钕铁硼永磁材料进行钾盐镀锌，形成表锌层；
钾盐镀锌的电镀液的温度为25℃，pH为5.2，电镀液中氯化锌的浓度为60g/L，氯化钾的浓度为200g/L，硼酸的浓度为30g/L，HT-MB添加剂的浓度为15 mL/L，HT-MB光亮剂的浓度为3mL/L，阴极电流密度0.2A/dm2，滚筒转速10r/min，电镀时间60min，底锌层的厚度为4~6um，优选为5 um。
步骤6）对镀锌后的钕铁硼永磁材料表面进行钝化。
采用浓度为11 mL/L、pH为2.5的蓝白钝化剂对钕铁硼永磁材料进行钝化，钝化的温度为40℃，钝化时间为35s。
蓝白钝化后，中性盐雾实验，取样10pcs，120h 2pcs白锈，480h无红锈。进行镀层结合力实验，取样10pcs，力值>100N，镀层均无脱落。
还可以通过三乙醇胺对步骤1）中除油后的钕铁硼永磁材料进行封孔。封孔的具体步骤为10~15mL/L的三乙醇胺溶液中浸泡15~20min，三乙醇胺溶液的温度为95~100℃。
在本实施例中，封孔的具体步骤为：在温度100℃，三乙醇胺12mL/L的溶液中浸泡18min，完成封孔，然后流动水洗60s，除去钕铁硼永磁材料表面粘附的三乙醇胺。也可以采用二乙醇胺。在电镀前进行封孔处理，是通过毛细管作用将水吸入空隙内，使空隙内部的氧化物通过水合作用生成水合氧化物，以增大氧化物的体积，从而封闭孔隙；进而可以降低镀层的孔隙率，使镀层更加平整、光亮，且能降低磁体的磁通量损失。封孔剂为三乙醇胺，三乙醇胺可与水互溶，溶液成碱性，与其他试剂相比，更能有效降低材料在封孔溶液中的腐蚀；在封孔过程中，材料通过毛细管作用将溶液吸入孔隙内，使孔隙内部的氧化物通过水合作用生成水合氧化物，以增大氧化物的体积，从而封闭孔隙；再者，三乙醇胺可与多种酸反应生成脂、酰胺盐等，进一步优化了封孔效果；另外，三乙醇胺溶液常用做缓蚀剂，与其他试剂相比，也减缓了材料的腐蚀。
实施例2
一种钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法，包括如下步骤：
步骤1）对钕铁硼永磁材料除油；
永磁体的牌号为35SH，规格为 10×4.32×1.7mm。对钕铁硼永磁材料进行研磨倒角，在60L的倒角机内，放入d6~d8的碳化硅磨料30~40kg，钕铁硼产品15~20kg，倒角频率40~50Hz，封闭水倒角，倒角时间6~8h，倒角大小为R0.1~0.3。
将研磨倒角后的钕铁硼永磁材料在温度为40℃、浓度为15mL/L的除油剂中，超声波浸泡70s。其中除油剂为CY-1除油剂。
步骤2）清洗除油后的钕铁硼永磁材料，然后再对钕铁硼永磁材料进行酸洗；
钕铁硼永磁材料在40℃的热水清洗70s。将水洗后的钕铁硼永磁材料在室温下在混合液中酸洗80s，然后再用流动水洗15s，超声波水洗50s；其中混合液中硝酸的浓度为40mL/L，清洗剂的浓度为15mL/L。
步骤3）对酸洗后的钕铁硼永磁材料进行活化；
将钕铁硼永磁材料在室温下放入8mL/L的氢氟酸中浸泡45s，完成活化。
步骤4）对钕铁硼永磁材料进行硫酸盐电镀锌，形成底锌层；
硫酸盐电镀锌的电镀液的温度为15℃，pH为4.5，电镀液中硫酸锌的浓度为250g/L，硼酸25g/L，添加剂硫锌-30B的浓度为10mL/L，阴极电流密度0.1A/dm2，滚筒转速8r/min，电镀时间90min，底锌层的厚度为4~7um，优选为4um。
步骤5）对钕铁硼永磁材料进行钾盐镀锌，形成表锌层；
钾盐镀锌的电镀液的温度为18℃，pH为5.0，电镀液中氯化锌的浓度为50g/L，氯化钾的浓度为180g/L，硼酸的浓度为25g/L，HT-MB添加剂的浓度为10 mL/L，HT-MB光亮剂的浓度为1mL/L，阴极电流密度0.1A/dm2，滚筒转速8r/min，电镀时间90min，底锌层的厚度为4~6 um，优选为5 um。
步骤6）对镀锌后的钕铁硼永磁材料表面进行钝化。
采用浓度为10 mL/L、pH为2.0的蓝白钝化剂对钕铁硼永磁材料进行钝化，钝化的温度为35℃，钝化时间为40s。
蓝白钝化后，中性盐雾实验，取样10pcs，120h 2pcs白锈，480h无红锈。进行镀层结合力实验，取样10pcs，力值>100N，镀层均无脱落。
还可以通过三乙醇胺对步骤1）中除油后的钕铁硼永磁材料进行封孔。封孔的具体步骤为：在温度95℃，三乙醇胺10mL/L的溶液中浸泡20min，完成封孔，然后流动水洗50s，除去钕铁硼永磁材料表面粘附的三乙醇胺。
实施例3
一种钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法，包括如下步骤：
步骤1）对钕铁硼永磁材料除油；
永磁体的牌号为35SH，规格为 10×4.32×1.7mm。对钕铁硼永磁材料进行研磨倒角，在60L的倒角机内，放入d6~d8的碳化硅磨料30~40kg，钕铁硼产品15~20kg，倒角频率40~50Hz，封闭水倒角，倒角时间6~8h，倒角大小为R0.1~0.3。
将研磨倒角后的钕铁硼永磁材料在温度为60℃、浓度为25mL/L的除油剂中，超声波浸泡50s。其中除油剂为CY-1除油剂。
步骤2）清洗除油后的钕铁硼永磁材料，然后再对钕铁硼永磁材料进行酸洗；
钕铁硼永磁材料在60℃的热水清洗50s。将水洗后的钕铁硼永磁材料在室温下在混合液中酸洗100s，然后再用流动水洗25s，超声波水洗70s；其中混合液中硝酸的浓度为50mL/L，清洗剂的浓度为25mL/L。
步骤3）对酸洗后的钕铁硼永磁材料进行活化；
将钕铁硼永磁材料在室温下放入12mL/L的氢氟酸中浸泡35s，完成活化。
步骤4）对钕铁硼永磁材料进行硫酸盐电镀锌，形成底锌层；
硫酸盐电镀锌的电镀液的温度为30℃，pH为5.5，电镀液中硫酸锌的浓度为320g/L，硼酸40g/L，添加剂硫锌-30B的浓度为18mL/L，阴极电流密度0.4A/dm2，滚筒转速12r/min，电镀时间60min，底锌层的厚度为4~7 um，优选为4 um。
步骤5）对钕铁硼永磁材料进行钾盐镀锌，形成表锌层；
钾盐镀锌的电镀液的温度为30℃，pH为5.5，电镀液中氯化锌的浓度为80g/L，氯化钾的浓度为270g/L，硼酸的浓度为40g/L，HT-MB添加剂的浓度为18 mL/L，HT-MB光亮剂的浓度为5mL/L，阴极电流密度0.5A/dm2，滚筒转速12r/min，电镀时间60min，底锌层的厚度为4~6um，优选为5 um。
步骤6）对镀锌后的钕铁硼永磁材料表面进行钝化。
采用浓度为13mL/L、pH为2.8的蓝白钝化剂对钕铁硼永磁材料进行钝化，钝化的温度为45℃，钝化时间为30s。
蓝白钝化后，中性盐雾实验，取样10pcs，120h 2pcs白锈，480h无红锈。进行镀层结合力实验，取样10pcs，力值>100N，镀层均无脱落。
还可以通过三乙醇胺对步骤1）中除油后的钕铁硼永磁材料进行封孔。封孔的具体步骤为：在温度100℃，三乙醇胺15mL/L的溶液中浸泡15min，完成封孔，然后流动水洗70s，除去钕铁硼永磁材料表面粘附的三乙醇胺。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1）对钕铁硼永磁材料除油；
步骤2）清洗除油后的钕铁硼永磁材料，然后再对钕铁硼永磁材料进行酸洗；
步骤3）对酸洗后的钕铁硼永磁材料进行活化；
步骤4）对钕铁硼永磁材料进行硫酸盐电镀锌，形成底锌层；
步骤5）对钕铁硼永磁材料进行钾盐镀锌，形成表锌层；
步骤6）对镀锌后的钕铁硼永磁材料表面进行钝化。
2.根据权利要求1所述的钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法，其特征在于：对步骤1）中所述的钕铁硼永磁材料在温度为40~60℃、浓度为15~25mL/L的除油剂中，超声波浸泡50~70s。
3.根据权利要求1所述的钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法，其特征在于：步骤2）中所述的酸洗后的钕铁硼永磁材料用40~60℃的热水清洗50~70s。
4.根据权利要求1所述的钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法，其特征在于：将步骤2）中清洗后的钕铁硼永磁材料在室温下在混合液中酸洗80~100s，然后再水洗15~25s，超声波水洗50~70s；其中混合液中硝酸的浓度为40~50mL/L，清洗剂的浓度为15-25mL/L。
5.根据权利要求1所述的钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法，其特征在于：将步骤3）中所述的钕铁硼永磁材料在室温下放入8~12mL/L的氢氟酸中浸泡35~45s，完成所述活化。
6.根据权利要求1所述的钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法，其特征在于：步骤4）中所述的硫酸盐电镀锌的电镀液的温度为15~30℃，pH为4.5~5.5，电镀液中硫酸锌的浓度为250~320g/L，硼酸25~40g/L，添加剂硫锌-30B的浓度为10~18mL/L。
7.根据权利要求1所述的钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法，其特征在于：步骤5）中所述的钾盐镀锌的电镀液的温度为18~30℃，pH为5.0~5.5，电镀液中氯化锌的浓度为50~80g/L，氯化钾的浓度为180~270g/L，硼酸的浓度为25~40g/L，HT-MB添加剂的浓度为10~18mL/L，HT-MB光亮剂的浓度为1~5mL/L。
8.根据权利要求1所述的钕铁硼永磁材料表面镀双层锌的方法，其特征在于：采用浓度为10~13 mL/L、pH为2.0~2.8的蓝白钝化剂对步骤6）中所述的钕铁硼永磁材料进行钝化，钝化的温度为35~45℃，钝化时间为30~40s。
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