CN1500157A - 在物品表面形成电镀膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个目的是提供一种在物品表面形成高粘附强度的均匀致密电镀膜的方法,而不管物品的表面材料和表面性质如何。解决此问题的一种方法包括:在物品的表面上形成由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的树脂涂层;接着通过将有树脂涂层的物品浸入一种包含电离势高于第一金属的第二金属离子的溶液中,在树脂涂层表面上形成第二金属置换镀膜;并进一步在金属置换镀膜的表面上形成第三金属的电镀膜。

Description

在物品表面形成电镀膜的方法
技术领域
本发明涉及一种在物品表面形成具有高粘附强度的均匀致密电镀膜的方法,而不管物品的表面材料及表面特性如何。
背景技术
为了赋予物品诸如装饰性、抗风化性、用于抗静电之类目的的表面导电性、电磁屏蔽性、抗菌功能及抗震性等特性,此前在物品表面形成金属膜。可以通过多种方法形成金属膜;其中,通过电镀工艺形成电镀膜的方法被在实际应用中广泛采用,因为此方法也适用于批量生产。
但是,为了在物品表面形成电镀膜,就要求物品表面具有导电性。因此,不能在由诸如塑料、木材、纸、玻璃、陶瓷、橡胶及混凝土之类不导电材料制成的物品表面直接形成电镀膜。此外,在某些情况下需要在由诸如镁、铝和钛等金属材料制成的物品表面形成金属膜,(例如,蜂窝式电话的外壳、膝上型个人电脑等),但是,举例说来,镁是最活泼的碱金属(most base metal)之一。因此,如果尝试在这种物品表面形成电镀膜,将物品浸入镀液之后立即发生剧烈的置换镀覆反应,这使得不可能形成高质量的电镀膜。铝和钛是易于氧化的金属,通常地,这种金属的表面被极其致密的金属氧化膜覆盖。因而,尽管这些金属的电离倾向较低,表面电势的提高使得电镀处理很困难。尽管通过从表面去除金属氧化膜有可能形成电镀膜,这需要特殊的蚀刻技术,并且仍存在由于时间限制引起的实际问题,因为电镀工艺应该在去除金属氧化膜之后再次形成金属氧化膜之前执行。此外,可以采用一种执行电镀工艺的方法,其包含执行所谓的锌酸盐处理以形成锌置换镀膜,同时通过将物品浸入含氢氧化钠和氢氧化锌的溶液中,在强碱环境下应用蚀刻,并接着执行形成无电镀膜的步骤,然后执行电镀工艺。但是,这使得整个工艺复杂化。
此外,如果在含有孔隙、细槽的物品,或其表面不规则的木质拍、砖块、模铸件等物品的表面上形成均匀电镀膜,仍存在待解决的问题;不仅应该考虑如何赋予物品表面导电性,而且应该考虑如何保证物品表面的光滑性。
并且,如果物品由金属镁之类的高腐蚀性材料制成,可能在执行电镀工艺时产生物品的腐蚀;因而,人们发现在这种物品上形成电镀膜很困难。
如果通过已知的技术解决上述问题,可能会采用日本专利特许公开210183/1986披露的一种方法,此方法包括在物品的表面上形成由包含分散其中的金属粉末的树脂制成的树脂涂层,并接着在此树脂涂层表面上形成无电镀膜;然后可以在如此形成的无电镀膜表面上形成电镀膜。但是,由于通过还原剂与金属离子在镀液中反应形成无电镀膜,并因而在已镀覆物品表面上获得金属沉淀物,因此不仅与已镀覆物体的粘合性较弱,而且薄膜沉积效率较低。尽管可以通过使用钯催化剂或铂催化剂的方法增加薄膜沉积效率,但这些方法不可避免地会增加成本。此外,不可否认包含在无电镀膜中由还原剂引起的污染物对于在无电镀膜表面上形成电镀膜造成负面影响。
因此,本发明的目的是提供一种在物品表面形成具有高粘附强度的均匀致密电镀膜的方法,而不管物品的表面材料及表面特性如何。
发明内容
根据上述情况,本发明人经过深入研究完成本发明;因此,如本发明权利要求1的在物品表面上形成电镀膜的一种方法包括:在物品的表面上形成由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的树脂涂层;接着通过将有树脂涂层的物品浸入一种包含电离势高于(nobler)第一金属的第二金属离子的溶液中,在树脂涂层表面上形成第二金属置换镀膜;并进一步在金属置换镀膜的表面上形成第三金属的电镀膜。
按照权利要求2的形成方法,为如权利要求1中公开的方法,其中树脂涂层为不导电涂层。
按照权利要求3的形成方法,为如权利要求2中公开的方法,其中物品为稀土永磁体。
此外,按照权利要求4的形成方法,为如权利要求3中公开的方法,其中稀土永磁体为一种粘结磁体。
按照权利要求5的形成方法,为如权利要求2中公开的方法,其中不导电涂层的体电阻率为1×104Ω·cm或更高。
按照权利要求6的形成方法,为如权利要求1中公开的方法,其中第一金属粉末分散在树脂涂层中,含量在50%至99%的重量百分比范围内。
按照权利要求7的形成方法,为如权利要求1中公开的方法,其中第一金属粉末的平均颗粒直径在0.001μm至30μm的范围内。
按照权利要求8的形成方法,为如权利要求1中公开的方法,其中树脂涂层的膜厚度在1μm至100μm的范围内。
按照权利要求9的形成方法,为如权利要求1中公开的方法,其中第一金属为锌,第二金属为镍或锡。
按照权利要求10的形成方法,为如权利要求1中公开的方法,其中第一金属为镍,第二金属为铜。
按照权利要求11的形成方法,为如权利要求1中公开的方法,其中第二金属与第三金属相同。
按照权利要求12的形成方法,为如权利要求11中公开的方法,其中形成置换镀膜的步骤和形成电镀膜的步骤在相同的镀液中执行。
按照权利要求13的形成方法,为如权利要求1中公开的方法,其中置换镀膜的膜厚度在0.05μm至2μm的范围内。
如权利要求14中所公开的按照本发明的一种物品,特征在于具有通过如权利要求1所要求的形成电镀膜的方法在其表面上形成的电镀膜。
如权利要求15中所公开的一种按照本发明在物品表面形成置换镀膜的方法,特征在于其包括:在物品的表面上形成由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的树脂涂层,接着通过将有树脂涂层的物品浸入一种包含电离势高于第一金属的第二金属离子的溶液中,在树脂涂层表面上形成第二金属置换镀膜。
如权利要求16中所公开的一种按照本发明的物品,特征在于具有通过如权利要求15所要求的形成置换镀膜的方法在其表面上形成的置换镀膜。
如权利要求17中所公开的一种按照本发明在其表面上含有电镀膜的稀土永磁体,特征在于其生产通过利用包含分散其中的第一金属粉末的树脂在稀土永磁体的表面上形成不导电涂层;接着通过将其上形成不导电涂层的磁体浸入一种包含电离势高于第一金属的第二金属离子的溶液中,在不导电涂层表面上形成第二金属置换镀膜;并进一步在金属置换镀膜的表面上形成第三金属的电镀膜。
如权利要求18中所公开的一种按照本发明在其表面上含有电镀膜的稀土永磁体,特征在于其包含形成在稀土永磁体表面上由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的不导电涂层,并进一步在其上含有第三金属的电镀膜,电离势高于第一金属的第二金属的置换镀膜插在它们之间。
如权利要求19中所公开的一种按照本发明在其表面上含有置换镀膜的稀土永磁体,特征在于其包含形成在稀土永磁体表面上由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的不导电涂层,并进一步在其上含有电离势高于第一金属的第二金属的置换镀膜。
如权利要求20中所公开的一种按照本发明在其表面上含有不导电涂层的稀土永磁体,特征在于其包含形成在稀土永磁体表面上由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的不导电涂层。
具体实施方式
按照本发明在物品表面上形成电镀膜的方法特征在于其包括:在物品的表面上形成由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的树脂涂层;接着通过将有树脂涂层的物品浸入一种包含电离势高于第一金属的第二金属离子的溶液中,在树脂涂层表面上形成第二金属置换镀膜;并进一步在金属置换镀膜的表面上形成第三金属的电镀膜。
在按照本发明在物品表面上形成电镀膜的方法中,在物品的表面上形成由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的树脂涂层,接着,通过利用由在树脂涂层表面上或在其附近存在的第一金属粉末启动的置换镀覆反应,在树脂涂层的整个表面上形成具有高粘附强度的第二金属置换镀膜。通过这种方法,结果导致导电性被赋予物品的整个表面,并且可以在置换镀膜表面上形成高粘附强度的第三金属的均匀致密电镀膜。因此,可以在由任何类型的材料制成的物品表面上形成高粘附强度的均匀致密电镀膜,例如塑料、木材、纸、玻璃、陶瓷、橡胶及混凝土,而不管物品的表面材料及表面特性如何。
下面分步骤说明按照本发明在物品表面形成电镀膜的方法。
步骤1:
首先,在物品的表面上形成由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的树脂涂层。举例说来,作为用作树脂涂层基体的树脂,可以提及热固性树脂。更具体地说,可以提及例如酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、苯乙烯-丙烯酸树脂及其混合树脂。
对于分散在树脂涂层中的第一金属粉末的种类没有特别限定,但是,为了在后面的步骤中启动置换镀覆反应,第一金属的电势必须低于第二金属。因此,应该在考虑第一与第二金属的电势差的基础上选择适当的第一金属。作为第一金属与第二金属的组合的具体实例,可以提及使用锌作为第一金属和使用镍或锡作为第二金属的组合,或者使用镍作为第一金属和铜作为第二金属的组合。
由包含分散其中的第一金属的粉末的树脂制成的树脂涂层可能为导电性涂层或不导电涂层,但是,对于形成在由金属镁之类的高腐蚀性材料制成的物品表面上的树脂涂层,或对于形成在高腐蚀性稀土永磁体表面上的树脂涂层而言,最好为不导电涂层,这将在下文中说明。即使在执行置换镀覆工艺或电镀工艺时树脂涂层表面应该被腐蚀的情况下,或者在沿在提供于树脂涂层表面的置换镀膜上形成的电镀膜中产生的针孔及裂纹之类缺陷树脂涂层表面应该被腐蚀的情况下,可以防止沿树脂涂层内部至物品表面的进一步腐蚀进程的发生。
目前,由于其高磁性,以及其允许使用资源丰富的低成本材料,以Nb-Fe-B基永磁体为代表的R-Fe-B基永磁体之类的稀土永磁体被应用于多种领域。
近来,在使用稀土永磁体的电子工业及电器械工业中,使用更紧密的部件,且尺寸正在进一步减小。因此,就需要更紧密的磁体或具有更复杂形状的磁体。
根据这种观点,容易被制成所需形状的主要基于磁粉末和树脂粘合剂的粘结磁体引人注目,并在多种领域被实际应用。
稀土永磁体包含R(稀土元素),R在空气中容易被氧化和腐蚀。因此,如果在未应用表面处理的情况下使用它们,在空气中存在由酸、碱、水等的影响而引起的轻微表面腐蚀,结果导致生锈。这造成磁性的恶化或波动。并且,如果其上生锈的磁体被装配在磁路之类的设备中,恐怕锈的扩散会污染外围元件。
为了克服上述问题,人们尝试在磁体表面上形成作为抗腐蚀膜的电镀膜。但是,如果尝试在粘结磁体表面上直接形成电镀膜,均匀致密膜是不可行的,因为通过树脂粘合剂隔离的构成磁体表面的磁粉,或者插在这种磁粉间的树脂部分导电率较低。因此,产生孔隙(未镀覆部分),从而导致生锈。
根据这种情况,作为一种在赋予粘结磁体整个表面导电性之后形成电镀膜的方法,举例说来,在第2719658号日本专利(日本专利特许公开276095/1992)中提出一种方法,这种方法包括使用树脂与导电材料粉末的混合物涂覆粘结磁体表面,以形成导电树脂涂层,接着应用电镀。但是,当从微观的角度看时,这种方法不能赋予树脂整个表面足够高的导电率。因此,不可能从表面完全消除低导电率部分。结果导致不能形成均匀致密电镀膜的问题发生。另一个问题是,由于形成在磁体表面上的树脂涂层具有导电性,如果树脂涂层表面在执行电镀工艺之类的工艺时需要被腐蚀,那么腐蚀会从涂层内部的导电部分延伸至磁体表面。
上述专利也提出一种方法,此方法包括在粘结磁体表面应用无电镀之后执行电镀工艺。但是,根据这种方法,当应用无电镀之类的工艺时,用作加工溶液的溶剂的水或加工溶液中包含的多种成分保留在磁体的孔隙等处,这有时会导致磁体的腐蚀,从而使如此获得的薄膜与磁体表面的粘结仍不充分。
因此,可以理解通过至今为止所提出的方法还不能获得理想的结果,迫切需要在粘结磁体表面上形成电镀膜的新方法。本发明能够在粘结磁体表面形成高粘结强度的均匀致密电镀膜,并且通过在粘结磁体表面提供树脂涂层作为不导电涂层,可以赋予粘结磁体极好的抗腐蚀性。
举例说来,获得由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成不导电涂层,可以通过使用其中分散第一金属粉末的不导电树脂本身喷涂物品表面,或者,如果需要的话,使用通过有机溶剂稀释树脂制备的加工溶液,或者可以通过执行浸镀,其中物品被浸入加工溶液中,然后使其干燥。这种包含分散其中的金属粉末的不导电树脂容易获得,因为一些可以从市场上买到。此外,通过添加有机分散剂,以使金属粉末被均匀地分散与隔离,其中分散第一金属粉末的导电树脂可以变成不导电加工溶液。在这种情形中,从与金属粉末的亲和力与成本的观点看来,举例说来,最好使用的有机分散剂为阴离子分散剂(例如,脂肪族多羧酸、聚醚聚酯羧化物、高分子聚酯酸聚胺盐、高分子重多羟酸长链胺盐等)、非离子分散剂(例如,聚氧乙烯烷基醚、山梨聚糖酯之类的羟酸盐、磺酸盐、铵盐等)、高分子分散剂(例如,羟酸盐、磺酸盐、水溶性环氧树脂之类的铵盐、苯乙烯-丙烯酸共聚物、胶等)。此外,只要加工溶液能够形成不导电涂层,溶液本身应该为导电性的。在制备加工溶液时,可以适当地使用球磨机、磨碎机、砂磨机之类的分散器。
为了通过从包含在树脂涂层中的金属粉末中启动置换镀覆反应在树脂涂层的整个表面上形成置换镀膜,金属粉末应该均匀且大量地分布在树脂涂层表面上或其附近。根据这种观点,最好制备加工溶液以使金属粉末将以重量百分比50%或以上的数量分散在树脂涂层中。对分散在树脂涂层中金属粉末数量的上限没有限制,但是,通常地,制备用于形成包含分散其中浓度超过99%的金属粉末的树脂涂层的加工溶液很困难(因为会发生诸如加工溶液中的金属粉末的凝结与沉淀之类的问题,或者由于加工溶液粘度增加引起的处理困难)。因此,从生产的观点看,树脂涂层中分散的金属粉末数量上限为99%重量百分比。
为了制备包含均匀分散其中的金属粉末的加工溶液,金属粉末的平均颗粒直径优选在从0.001μm至30μm的范围内,从0.01μm至12μm更佳,最好从2μm至10μm。
如果由包含分散其中的这样制成的第一金属粉末的树脂制成的树脂涂层不导电,即使在涂层的表面被腐蚀的情况下,不导电涂层阻止腐蚀深入涂层内部到达物品表面。因此,树脂涂层起到赋予物品抗腐蚀性的作用。人们认为涂层的自修复功能(即,通过产生第一金属的腐蚀化合物(举例说来,如果第一金属为锌,化合物为ZnCl2·4Zn(OH)2,和ZnO),或者通过使树脂膨胀从而增加树脂涂层的体积,以使涂层本身表现掩盖针孔及裂纹之类缺陷的功能),与第一金属的牺牲抗腐蚀功能,对上述的作用有贡献。为了进一步保证这种作用,最好将不导电涂层的体电阻率设定为1×104Ω·cm或更高。可以将上述有机分散剂加入加工溶液中,以抑制加工溶液中产生金属粉末的凝结与沉淀,从而改进金属粉末的分散性并增加体电阻率。如果物品为稀土永磁体,在其表面上具有高体电阻率的不导电涂层的磁体当装配在电动机时在磁体中产生弱涡流。对抑制电动机效率的损失而言,这是一个有价值的作用,因为由于涡流产生的热引起的热退磁被降低。如果这种磁体被以多层结构装配在电动机内,这种价值被进一步增强。
为了充分显示上述作用,和通过为树脂涂层提供光滑表面并在树脂涂层表面及其附近均匀大量地提供金属粉末,在树脂涂层整个表面上形成均匀置换镀膜,所提供的树脂涂层膜厚最好在1μm至100μm的范围内。但是,如果树脂涂层的膜厚增加,就可能是树脂涂层对形成均匀电镀膜产生不利影响的情况。因此,如果物品为稀土永磁体,通过考虑上述观点及磁体的有效体积,树脂涂层膜厚的上限最好为30μm。
此外,为了改进物品表面与树脂涂层界面处的粘附性,在形成由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成树脂涂层的工艺之前,可以执行已知的清洗方法,例如物品表面的脱脂或者用于赋予粘固效应的滚筒抛光。
步骤2:
接着,通过将步骤1中获得的涂有树脂的物品浸入包含离子化电势高于第一金属的第二金属离子的溶液中,在树脂涂层表面形成第二金属置换镀膜。第二金属置换镀膜不仅具有赋予物品整个表面导电性的功能,而且通过防止发生树脂涂层上第一金属粉末颗粒的脱落,有助于改进物品表面清洁度。可以按照形成置换镀膜的常规方法实施本步骤,但是,从保证足够高的导电率以在随后的程序中形成第三金属的均匀致密电镀膜的观点看来,最好形成膜厚为0.05μm或更厚的薄膜。在形成置换镀膜之前,为了获得树脂涂层上的光滑表面并暴露均匀分散在树脂涂层中的第一金属粉末的有效表面,可以为在其表面上形成树脂涂层的物品应用滚筒抛光。对置换镀膜的膜厚上限没有特殊限制,但是,从成本的观点看,最好将膜厚设定为2μm或更小。为了获得赋予物品装饰性、用于抗静电的表面导电性等目的,本步骤中获得的在其表面形成置换镀膜的产品以实际满意水平充分地实现作用。
步骤3:
最后,在步骤2中所获得的置换镀膜表面上形成第三金属的电镀膜。可以按照形成电镀膜的已知方法实施本步骤。如上所述,必须在考虑金属电势差的基础上选择第一金属和第二金属的组合;但是,关于第三金属与第二金属的关系没有特殊限制,可用的第三金属为通常用于电镀膜的金属,例如Ni、Cu、Sn、Co、Zn、Cr、Ag、Au、Pb和Pt。因此,第二金属与第三金属可以使用相同的金属,没有任何问题。
在第二金属与第三金属使用相同的金属的情况下,也就是说,在构成置换镀膜的金属用于电镀膜的情况下,对于形成置换镀膜的步骤2和形成电镀膜的步骤3而言,可以方便地采用单一镀液。更具体地说,例如,当其表面上含有由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的树脂涂层的物品被浸入镀液时,在未应用任何电压的情况下通过允许进行置换镀覆反应形成置换镀膜,然后,通过应用电压可以形成电镀膜。此外,即使在当其表面上含有由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的树脂涂层的物品被浸入镀液时应用电压的情况下,通过由于第一金属与第二金属的电势差而引起的置换镀覆反应首先在树脂涂层表面形成置换镀膜,因为树脂涂层的体电阻率在浸入的起始阶段较高。因此,结果导致赋予物品整个表面导电性,以在置换镀膜表面上形成均匀致密的电镀膜。可以根据目的适当设定电镀膜的膜厚。但是,从在物品为稀土永磁体的情况赋予极好抗腐蚀性的同时保证磁体有效体积的观点看来,最好所形成电镀膜的膜厚位于从10μm至30μm的范围内。
例如,如果通过使用单一镀液在稀土粘结磁体的表面上形成Ni置换镀膜与Ni电镀膜,可以根据磁体的形状使用多种类型的镀液。作为镀液而言,已知可用的镀液有例如Watt液、氨基磺酸液和Wood液等。为了在由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的不导电涂层表面上形成高粘结强度的Ni置换镀膜,举例说来,最好使用低镍高硫酸盐液,以抑制第一金属与镍之间过高的转换效率(Ni置换镀膜的膜形成速率)。作为优选的低镍高硫酸盐液,可以提及包含100g/L至170g/L硫酸镍五水合物、160g/L至270g/L硫酸钠、8g/L至18g/L氯化铵和13g/L至23g/L硼酸的镀液。镀液的PH值最好设定在从4.0至8.0的范围内。如果PH值低于4.0,恐怕会对在酸性条件下不稳定的稀土粘结磁体产生不利影响;另一方面,如果PH值超过8.0,恐怕会导致如此产生的Ni置换镀膜的粘结强度较低。此外,通过将镀液的PH值设定在从4.0至8.0的范围内,当形成粗糙的Ni置换镀膜时,也可以获得有效抑制对形成在Ni置换镀膜表面上的Ni电镀膜粘结强度不利影响的目的,这是由电势低于Ni的第一金属的急剧洗提(abrupt elution)引起的。最好将镀液的液温设定在从30℃至70℃的范围内。如果此温度低于30℃,Ni置换镀膜可能导致粗糙表面;另一方面,如果此温度超过70℃,镀液的温度控制变得困难,从而使均匀的Ni置换镀膜的形成变得不可行。当通过使用上述镀液在形成Ni置换镀膜之后形成Ni电镀膜时,最好将电流密度设定在从0.2A/dm2至20A/dm2的范围内。如果电流密度低于0.2A/dm2,膜的沉积速率变得太低以致生产能力低下;另一方面,如果电流密度超过20A/dm2,由于Ni电镀膜表面的粗糙化,可能产生大量的针孔。使用一种电解Ni板作为阳极,并最好使用含S的镍尖端作为电解Ni板,以稳定化Ni洗提。
例如,如果通过使用单一镀液在稀土粘结磁体的表面上形成Sn置换镀膜与Sn电镀膜,可以根据磁体的形状使用多种类型的镀液。镀液的PH值最好设定在从3.5至9.0的范围内。如果PH值低于3.5,恐怕会对在酸性条件下不稳定的稀土粘结磁体产生不利影响;另一方面,如果PH值超过9.0,恐怕会导致如此产生的Sn置换镀膜的粘结强度较低。最好将镀液的液温设定在从15℃至35℃的范围内。如果此温度低于15℃,Sn置换镀膜可能导致粗糙表面;另一方面,如果此温度超过35℃,镀液的温度控制变得困难,从而使均匀的Sn置换镀膜的形成变得不可行。当通过使用上述镀液在形成Sn置换镀膜之后形成Sn电镀膜时,最好将电流密度设定在从0.1A/dm2至5.0A/dm2的范围内。如果电流密度低于0.1A/dm2,膜的沉积速率变得太低以致生产能力低下;另一方面,如果电流密度超过5.0A/dm2,由于Sn电镀膜表面的粗糙化,可能产生大量的针孔。
此外,举例说来,如果通过使用单一镀液在稀土粘结磁体的表面上形成Cu置换镀膜与Cu电镀膜,可以根据磁体的形状使用多种类型的镀液。镀液的PH值最好设定在从5.0至8.5的范围内。如果PH值低于5.0,恐怕会对在酸性条件下不稳定的稀土粘结磁体产生不利影响;另一方面,如果PH值超过8.5,恐怕会导致如此产生的Cu置换镀膜的粘结强度较低。最好将镀液的液温设定在从25℃至70℃的范围内。如果此温度低于25℃,Cu置换镀膜可能导致粗糙表面;另一方面,如果此温度超过70℃,镀液的温度控制变得困难,从而使均匀的Cu置换镀膜的形成变得不可行。当通过使用上述镀液在形成Cu置换镀膜之后形成Cu电镀膜时,最好将电流密度设定在从0.1A/dm2至5.0A/dm2的范围内。如果电流密度低于0.1A/dm2,膜的沉积速率变得太低以致生产能力低下;另一方面,如果电流密度超过5.0A/dm2,由于Cu电镀膜表面的粗糙化,可能产生大量的针孔。作为镀液,优选使用对稀土粘结磁体侵蚀性较小的中性Cu镀液,特别优选含硫酸铜、乙二胺四乙酸和亚硫酸钠等主要成分的中性Cu-EDTA液。
如果通过使用本发明的方法在环形粘结磁体的表面上形成电镀膜,可能发生在磁体内表面上产生局部突出的情况。人们发现这种现象在树脂硬度较低情况下发生,此树脂用作由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的不导电涂层的基体。因此,为了避免发生这种现象,用作不导电涂层基体的树脂最好硬度较高;更具体地说,最好使用在凝固时能够产生M80或更高洛氏(Rockwell)硬度的树脂,例如,酚醛树脂(M110)、环氧树脂(M80)、丙烯酸树脂(M80)、聚脂树脂(M80)和聚酰亚胺树脂(M128)。其中,特别是在以聚酰亚胺树脂为代表的耐热热固性树脂的情况下,即所谓的超级工程塑料,这种树脂对防止发生不导电涂层的特征退化起到有效作用,这种退化的产生是由分散在树脂中的第一金属粉末即便在树脂部件由于加热和应用于磁体的负载而经历软化的情况下,也获得粘结效应的事实引起的,结果导致体电阻率下降。也就是说,从赋予不导电涂层耐热性的观点看,上述树脂更佳。如果使用混合态的复合树脂,最好组合此树脂以使混合树脂在凝固时产生M80或更高的洛氏硬度,其不仅表现极好的可混合性,而且产生极好的金属粉末可分散性。因此,从极好的耐热性的观点看,也优选这种混合树脂。此外,为了避免局部产生突出,可以通过调节光亮剂的加入量,释放在不导电涂层表面上形成的层状电镀膜的应力,举例说来,这种光亮剂可以是加入用于形成电镀膜的镀液中的诸如芳香磺酰胺和芳香磺酰亚胺之类的糖精基光亮剂,和诸如2-丁炔-1、4-二醇之类的丁炔二醇基光亮剂。
此外,可以在上述形成的电镀膜上形成层状的其它电镀膜。通过采用这种结构,可以增强或补偿物品的耐蚀性和机械强度等性质,或者可以赋予物品附加功能。
在作为应用本发明的物品的稀土永磁体中,粘结磁体可以是一种磁各向同性粘结磁体或磁各向异性粘结磁体,只要粘结磁体包含作为主要成分的磁粉和树脂粘合剂就可以。除通过使用树脂粘合剂粘结与成形的磁体之外,上述粘结磁体还包括通过使用金属粘合剂或无机粘合剂粘结与成形的磁体。此外,粘合剂可以包含填料(filler)。
人们知道稀土粘结磁体在成分与晶体结构上存在差异,而本发明适用于所有的稀土粘结磁体。
举例说来,可以提及日本专利特许公开92515/1997中公开的一种各向异性R-Fe-B基粘结磁体、日本专利特许公开203714/1996中公开的一种含有软磁相(例如,α-Fe和Fe3B)与硬磁相(Nd2Fe14B)的Nd-Fe-B基纳米复合材料磁体、或通过一种广泛应用的传统熔融淬火方法使用一种各向同性Nd-Fe-B基磁粉(例如,MQI公司生产的MQP-B(商品名))制备的粘结磁体。
还包括如日本专利公开82041/1993中公开的以(Fe1-xRx)1-yNy(0.07≤x≤0.3,0.001≤y≤0.2))表示的R-Fe-N基粘结磁体。
可以通过以下方法获得构成稀土粘结磁体的磁粉:例如熔化研磨方法,这种方法包括熔化稀土永磁体合金,使其遭受铸造处理以产生铸锭,并将铸锭磨成粉状;烧结制品磨碎方法,这种方法包括产生烧结磁体和随后磨碎烧结磁体;还原扩散方法,这种方法直接通过Ca还原产生磁粉;快速固化方法,这种方法包括通过熔化喷射铸机产生稀土永磁体带状薄片,和磨碎带状薄片并退火;粉化法,这种方法包括熔化稀土永磁体合金,通过粉化将此合金磨成粉状并热处理合金粉末;和机械合金方法,这种方法包括将起始金属磨成粉状,精细磨碎金属粉末并热处理经精细磨碎的金属,等。
此外,可以通过气体氮化方法获得构成R-Fe-N基粘结磁体的磁粉,这种方法包括磨碎稀土永磁体合金,在气态氮或气态氨中氮化磨碎合金,和随后精细磨碎所产生合金。
本发明的效果不取决于构成稀土永磁体的磁粉性质,例如成分、晶体结构、是否各向异性等。因此,无论稀土永磁体是粘结磁体还是烧结磁体,都可以获得预期效果;但是,上述效果对粘结磁体尤其有利。
如果本发明应用于通过利用厌氧胶粘剂之类的粘合剂层叠多个稀土永磁体而获得的叠片磁铁,可以在包含插入其中使磁体互相粘结的粘合部件在内的叠片磁铁整个表面上形成电镀膜。因此,本发明提供一种防止粘合下降作用,因为可以抑制使磁体与粘合剂粘合界面处粘合下降的物质(例如水)的侵入。
此外,有时在存在液体燃料的环境下使用环形稀土粘结磁体;例如,它们有时被装配在安装于汽车等上的液体燃料(例如,汽油、轻油、液化石油气等)的液体进料泵电动机中。在这种情况下,通过首先在磁体表面上形成由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的不导电涂层,可以赋予环形稀土粘结磁体极好的耐液体燃料性,接着通过将涂覆不导电涂层的磁体浸入一种包含电离势高于第一金属的第二金属离子的溶液中,在不导电涂层表面上形成第二金属置换镀膜,并接着在此置换镀膜的表面上形成第三金属的电镀膜。在这种情况下,所提及的第三金属最好使用显示高抗液体燃料腐蚀性的镍和锡。
实例
下面通过参照以下实验更详细地说明本发明,但是应该理解本发明并不因此而受限。
实验A(在环形稀土粘结磁体表面上形成电镀膜)
通过快速固化工艺制备由包含原子百分数12%的Nd、77%Fe、6%B和5%Co的平均长轴直径为150μm的颗粒构成的合金粉末,并使用添加浓度为重量百分数2%的环氧树脂混合。所产生的混合物被在686N/mm2的压力下压缩模塑,随后在150℃下处理1小时。如此获得外直径为30mm、内直径为28mm和长度为4mm的环形粘结磁体(下文指示为“磁体试样”),此磁体试样经受随后的实验。
实例1:
EPO ROVAL(ROVAL公司的市场上可买到的产品的商品名;当处理时产生洛氏硬度为M80,并基于含有平均颗粒直径为4μm的锌粉末的环氧树脂)被用作包含分散其中的锌粉末的不导电树脂,并使用EPO稀释剂(ROVAL公司的市场上可买到的产品的商品名)以重量比1∶0.5(EPO ROVAL∶稀释剂)稀释。通过均匀地搅拌所产生产品,获得包含分散其中的锌粉末的不导电树脂溶液。通过操作装备有孔径为1.5mm喷枪的空气喷涂设备,在0.2Mpa的喷吹压力下,如此获得的溶液被用于喷涂磁体试样的整个表面。因此,通过在常温(20℃)下干燥60分钟并在200℃下烘干30分钟,在磁体试样表面上形成膜厚为15μm(通过观测横截面测量)的包含分散其中重量百分比为96%的锌粉末的不导电涂层(根据JIS-H0505标准方法测量其体电阻率为3×105Ω·cm)。通过于35℃下在如此获得的其上含有由包含分散其中的锌粉末的树脂制成的不导电涂层的磁体试样上喷淋重量百分比为5%的盐水,执行盐水喷淋实验。即便经过500小时之后,也没有磁体试样表示出在外观上的变化(n=50)。
将二十五个其上含有由包含分散其中的锌粉末的树脂制成的不导电涂层的磁体试样与2.0L的每个直径为4mm的氧化铝介质一起装入容积为2.8L圆筒电镀槽中,在振幅为1.0mm和频率为60Hz条件下执行滚筒抛光30分钟。
在使含有形成于其上的不导电涂层的磁体试样经受滚筒抛光之后,使用水将其超声清洗3分钟,并在不应用电压的情况下被浸入55℃的Watt液中30分钟,此镀液包含240g/L的硫酸镍五水合物、45g/L的氯化镍五水合物、和35g/L的硼酸,通过使用碳酸镍其PH值被调节为4.2,从而在不导电涂层表面上形成Ni置换镀膜。在这种情况下,25个磁体试样中的5个试样被从Watt液中取出以研究如此形成的Ni置换镀膜的膜厚。发现平均膜厚为1μm(通过使用荧光X射线光谱术观测)。
通过以1.5A/dm2的电流密度应用电压90分钟,使其余的磁体试样(20个试样)经受Ni电镀工艺,以在Ni置换镀膜的表面上形成Ni电镀膜。
使用水将如此获得的在最外表面上含有Ni电镀膜的磁体试样超声清洗3分钟,并在100℃下干燥60分钟。
当使用放大镜(放大4倍)观测在此20磁体试样最外表面上形成的Ni电镀膜的外观时,未发现含有针孔、突起、外部物质粘结等的缺陷产品,并且所有的试样均被评估为含有均匀涂层的优良产品。发现不导电涂层表面上形成的Ni电镀膜的平均(n=5)总厚度为25μm(通过使用荧光X射线光谱术观测);因此,发现Ni电镀膜的平均(n=5)膜厚为24μm。
通过允许其在60℃及90%相对湿度的高温高湿条件下保持500小时,在15个在其最外表面上形成Ni电镀膜的磁体试样上执行耐蚀性实验。结果,没有在任何磁体试样上观测到诸如生锈、薄膜鼓起、产生局部突起等异常外观。
比较实例1:
通过混合并均匀搅拌包含平均直径为4μm的颗粒的重量百分比为75%的锌粉末、22%的二甲苯、和3%的EPOMIK(一种Mitsui化学股份有限公司的市场上可买到产品的商品名;一种当处理时产生洛氏硬度为M80的一液(one-liquid)型环氧树脂),制备包含分散其中的锌粉末的导电树脂溶液。通过操作装备有孔径为1.5mm喷枪的空气喷涂设备,在0.2Mpa的喷吹压力下,如此获得的溶液被用于喷涂磁体试样的整个表面。因此,通过在常温(20℃)下干燥60分钟并在200℃下烘干30分钟,在磁体试样表面上形成膜厚为15μm(通过观测横截面测量)的包含分散其中重量百分比为96%的锌粉末的导电涂层(根据JIS-H0505标准方法测量其体电阻率为5×10-1Ω·cm)。通过于35℃下在如此获得的其上含有由包含分散其中的锌粉末的树脂制成的导电涂层的磁体试样上喷淋重量百分比为5%的盐水,执行盐水喷淋实验。经过500小时之后,在两个磁体试样上生锈(n=50)。
实例2:
通过使用与实施例1相同的包含分散其中的锌粉末的不导电溶液,并通过执行与实施例1相同的工艺,获得含有由包含分散其中的锌粉末的树脂制成的不导电涂层并已经受滚筒抛光的磁体试样。在使用水将含有形成于其上的不导电涂层的滚筒抛光后的磁体试样超声清洗3分钟之后,此磁体试样被浸入与实施例1所使用的Watt液相同的镀液中。实施例2与实施例1的不同之处在于通过在1.5A/dm2的电流密度下从浸入的初始阶段应用电压,执行120分钟的Ni电镀工艺。因此,在磁体试样的最外表面上形成Ni电镀膜。
使用水将如此获得的在最外表面上含有Ni电镀膜的磁体试样超声清洗3分钟,并在100℃下干燥60分钟。
当使用放大镜(放大4倍)观测在此20磁体试样最外表面上形成的Ni电镀膜的外观时,未发现含有针孔、突起、外部物质粘结等的缺陷产品,并且所有的试样均被评估为含有均匀涂层的优良产品。发现不导电涂层表面上形成的Ni电镀膜的平均(n=5)总厚度为25μm(通过使用荧光X射线光谱术观测)。尽管形成在不导电涂层表面上的Ni置换镀膜的膜厚不可测,但是在最外表面上形成如此优良质量的Ni电镀膜的事实说明在下层上形成Ni置换镀膜,并且导电性被赋予整个表面。
通过允许其在60℃及90%相对湿度的高温高湿条件下保持500小时,在15个在其最外表面上形成Ni电镀膜的磁体试样上执行耐蚀性实验。结果,没有在任何磁体试样上观测到诸如生锈、薄膜鼓起、产生局部突起等异常外观。
比较实例2:
ELESHUT第10号EMC(Ohashi化学工业有限公司的市场上可买到的产品的商品名;当处理时产生洛氏硬度为M80,并基于含有平均颗粒直径为5μm的镍粉末的丙烯酸树脂)被用作包含分散其中的镍粉末的导电树脂,并使用用于合成树脂涂料的即第5600号稀释剂(Ohashi化学工业有限公司的市场上可买到的产品的商品名)以重量比1∶0.5(ELESHUT∶稀释剂)稀释。通过均匀地搅拌所产生产品,获得包含分散其中的镍粉末的导电树脂溶液。通过操作装备有孔径为1.5mm喷枪的空气喷涂设备,在0.2Mpa的喷吹压力下,如此获得的溶液被用于喷涂磁体试样的整个表面。因此,通过在常温(20℃)下干燥60分钟并在200℃下烘干30分钟,在磁体试样表面上形成膜厚为15μm(通过观测横截面测量)的包含分散其中重量百分比为66%的镍粉末的导电涂层(根据JIS-H0505标准方法测量其体电阻率为2×10-1Ω·cm)。
通过执行与实施例1相同的工艺,获得含有由包含分散其中的镍粉末的树脂制成的导电涂层并已经受滚筒抛光的磁体试样。在使用水将含有形成于其上的导电涂层的滚筒抛光后的磁体试样超声清洗3分钟之后,此磁体试样被浸入与实施例1所使用的Watt液相同的镀液中。通过在1.5A/dm2的电流密度下从浸入的初始阶段应用电压,执行120分钟的Ni电镀工艺。因此,在磁体试样的最外表面上形成Ni电镀膜。
使用水将如此获得的在最外表面上含有Ni电镀膜的磁体试样超声清洗3分钟,并在100℃下干燥60分钟。
当使用放大镜(放大4倍)观测在此20磁体试样最外表面上形成的Ni电镀膜的外观时,至少发现针孔、突起、外部物质粘结等的其中之一,以及所有的磁体试样上形成不均匀电镀膜,并且所有的试样均被评估为缺陷产品。发现导电涂层表面上形成的Ni电镀膜的平均(n=5)总厚度为25μm(通过使用荧光X射线光谱术观测)。上述结果说明在比较实施例2中,未赋予足够的导电率以形成高质量的Ni电镀膜,因为没有在Ni电镀膜的下层形成Ni置换镀膜。
通过允许其在60℃及90%相对湿度的高温高温条件下保持500小时,在15个在其最外表面上形成Ni电镀膜的磁体试样上执行耐蚀性实验。结果,在所有磁体试样上观测到诸如生锈、薄膜鼓起、产生局部突起等异常外观。
实例3:
ELESHUT第10号EMC(Ohashi化学工业有限公司的市场上可买到的产品的商品名;当处理时产生洛氏硬度为M80,并基于含有平均颗粒直径为5μm的镍粉末的丙烯酸树脂)被用作包含分散其中的镍粉末的导电树脂,并且,与SUNCOAT第503号(Nagashima特殊涂料有限公司的市场上可买到的产品的商品名;当处理时产生洛氏硬度为M80,并基于环氧树脂)一起,使用用于合成树脂涂料的即第5600号稀释剂(Ohashi化学工业有限公司的市场上可买到的产品的商品名)以重量比1∶0.2∶0.5(ELESHUT∶SUNCOAT∶稀释剂)稀释,以获得当处理时产生洛氏硬度为M80的混合树脂。在加入重量百分比0.5%的DISPARLON#2150(Kusumoto化学有限公司的市场上可买到的产品的商品名)并均匀地搅拌所产生混合物之后,获得包含分散其中的镍粉末的不导电树脂溶液。通过操作装备有孔径为1.5mm喷枪的空气喷涂设备,在0.2Mpa的喷吹压力下,如此获得的溶液被用于喷涂磁体试样的整个表面。因此,通过在常温(20℃)下干燥60分钟并在200℃下烘干30分钟,在磁体试样表面上形成膜厚为15μm(通过观测横截面测量)的包含分散其中重量百分比为55%的镍粉末的不导电涂层(根据JIS-H0505标准方法测量其体电阻率为4×104Ω·cm)。
通过执行与实施例1相同的工艺,获得含有由包含分散其中的镍粉末的树脂制成的不导电涂层并已经受滚筒抛光的磁体试样。在使用水将含有形成于其上的不导电涂层的滚筒抛光后的磁体试样超声清洗3分钟之后,在不应用电压的情况下此磁体试样被浸入40℃的Cu镀液中30分钟,此镀液包含25g/L的硫酸铜五水合物、55g/L的二钠乙二胺四乙酸盐(disodium ethylenediamine tetraacetate)、28.2g/L的酒石酸钠二水合物、71g/L的硫酸钠、和25.2g/L的亚硫酸钠,通过使用氢氧化钠其PH值被调节为6.8,从而在不导电涂层表面上形成Cu置换镀膜。在这种情况下,25个磁体试样中的5个试样被从Cu镀液中取出以研究如此形成的Cu置换镀膜的膜厚。发现平均膜厚为2μm(通过使用荧光X射线光谱术观测)。
通过以1.5A/dm2的电流密度应用电压90分钟,使其余的磁体试样(20个试样)经受Cu电镀工艺,以在Cu置换镀膜的表面上形成Cu电镀膜。
使用水将如此获得的在最外表面上含有Cu电镀膜的磁体试样超声清洗3分钟,并在100℃下干燥60分钟。
当使用放大镜(放大4倍)观测在此20磁体试样最外表面上形成的Cu电镀膜的外观时,未发现含有针孔、突起、外部物质粘结等的缺陷产品,并且所有的试样均被评估为含有均匀涂层的优良产品。发现不导电涂层表面上形成的Cu电镀膜的平均(n=5)总厚度为24μm(通过使用荧光X射线光谱术观测);因此,发现Cu电镀膜的平均(n=5)膜厚为22μm。
通过允许其在60℃及90%相对湿度的高温高湿条件下保持500小时,在15个在其最外表面上形成Cu电镀膜的磁体试样上执行耐蚀性实验。结果,没有在任何磁体试样上观测到诸如生锈、薄膜鼓起、产生局部突起等异常外观,经管观测到浅褐色。
实例4:
通过执行与实施例1相同的工艺,制备含有形成其上的不导电涂层的滚筒抛光后的磁体试样,在使用水执行超声清洗3分钟之后,在不应用电压的情况下此磁体试样被浸入50℃的低镍高硫酸盐液中30分钟,此镀液包含133g/L的硫酸镍五水合物、213g/L的硫酸钠、13g/L的氯化铵、和18g/L的硼酸,通过使用氢氧化钠其PH值被调节为5.8,从而在不导电涂层表面上形成膜厚为1μm(通过使用荧光X射线光谱术观测)的Ni置换镀膜。接着,通过以1.5A/dm2的电流密度应用电压执行Ni电镀工艺90分钟,以在Ni置换镀膜的表面上形成膜厚为24μm的Ni电镀膜(通过使用荧光X射线光谱术观测)。
使用水将如此获得的在最外表面上含有Ni电镀膜的磁体试样超声清洗3分钟,并在100℃下干燥60分钟。当使用放大镜(放大4倍)观测在磁体试样最外表面上形成的Ni电镀膜的外观时,未发现针孔、突起、外部物质粘结等异常外观。此外,通过允许其在60℃及90%相对湿度的高温高湿条件下保持500小时,在其最外表面上形成Ni电镀膜的磁体试样上执行耐蚀性实验。结果,没有在任何磁体试样上观测到诸如生锈、薄膜鼓起、产生局部突起等异常外观。此外,通过将其静止放置在120℃的热板上3分钟,在其最外表面上形成Ni电镀膜的磁体试样上执行热冲击实验。结果,未观测到归因于Ni置换镀膜至不导电涂层的缺陷粘结的异常外观。
实例5:
EPO ROVAL(ROVAL公司的市场上可买到的产品的商品名;当处理时产生洛氏硬度为M80,并基于含有平均颗粒直径为4μm的锌粉末的环氧树脂)被用作包含分散其中的锌粉末的不导电树脂,并且,与BANI(Maruzen石油化工有限公司的市场上可买到的产品的商品名;当处理时产生洛氏硬度为M128的聚酰亚胺树脂)一起,使用EPO稀释剂(ROVAL公司的市场上可买到的产品的商品名)以重量比1∶0.2∶0.5(EPO ROVAL∶BANI∶稀释剂)稀释,以获得当处理时产生洛氏硬度为M90的混合树脂。通过均匀地搅拌所产生混合物,获得包含分散其中的锌粉末的不导电树脂溶液。通过操作装备有孔径为1.5mm喷枪的空气喷涂设备,在0.2Mpa的喷吹压力下,如此获得的溶液被用于喷涂磁体试样的整个表面。因此,通过在常温(20℃)下干燥60分钟并在200℃下烘干30分钟,在磁体试样表面上形成膜厚为10μm(通过观测横截面测量)的包含分散其中重量百分比为77%的锌粉末的不导电涂层(根据JIS-H0505标准方法测量其体电阻率为2×106Ω·cm)。
含有由包含分散其中的锌粉末的树脂制成的不导电涂层的磁体试样以与实施例1相同的方法经受滚筒抛光。在使用水对含有形成其上的不导电涂层的滚筒抛光后的磁体试样执行超声清洗3分钟之后,在不导电涂层表面上形成膜厚为1μm的Ni置换镀膜,并通过与实施例1相同的方法,在Ni置换镀膜的表面上进一步形成膜厚为24μm的Ni电镀膜(通过使用荧光X射线光谱术观测)。
使用水将如此获得的在最外表面上含有Ni电镀膜的磁体试样超声清洗3分钟,并在100℃下干燥60分钟。当使用放大镜(放大4倍)观测在磁体试样最外表面上形成的Ni电镀膜的外观时,未发现针孔、突起、外部物质粘结等异常外观。此外,通过允许其在60℃及90%相对湿度的高温高温条件下保持500小时,在其最外表面上形成Ni电镀膜的磁体试样上执行耐蚀性实验。结果,没有在任何磁体试样上观测到诸如生锈、薄膜鼓起、产生局部突起等异常外观。此外,通过将其静止放置在120℃的热板上3分钟,在其最外表面上形成Ni电镀膜的磁体试样上执行热冲击实验。结果,未观测到归因于Ni置换镀膜至不导电涂层的缺陷粘结的异常外观。
此外,作为汽油耐久实验,在如此获得的含有在其最外表面上形成Ni电镀膜的磁体试样(下文称作“试样”)上执行如下的实验。三个试样与12mL市场上可以买到的通常汽油一起放入内容积为50mL的抗压气密容器中,并且此容器的盖被紧密地关闭。接着,抗压气密容器被封闭在水浴(恒温水浴)中,并在80℃下保持2小时后(通过汽油的蒸汽压容器的内部压力升高至约300kPa),抗压气密容器被取出水浴,在大气中保持12小时。这种顺序操作构成一个循环,并且制备经受5、15、30和50个这种操作循环的试样,以研究在尺寸(外径、内径和高度)、重量、环抗压强度(垂直环的中心线加载,并测量断裂处的负载)上发生的变化。结果,即使重复操作50个循环之后,也未在任何试样上观测到任何评价项的特殊变化,表现较好的试样耐汽油性。经管在磁体性质上观测到轻微下降,但没有实际问题。此外,如果在磁体试样本身上执行汽油耐久实验,由于汽油引起的树脂粘结剂的膨胀,在磁体试样上观测到相当大的尺寸增长。
实例6:
通过执行与实施例5相同的工艺,制备含有形成于其上的不导电涂层的滚筒抛光后的磁体试样,并在使用水执行超声清洗3分钟之后,执行与实施例4相同的工艺,以在不导电涂层表面上形成膜厚为1μm的Ni置换镀膜,并进一步在Ni置换镀膜的表面上形成膜厚为24μm的Ni电镀膜(通过使用荧光X射线光谱术观测)。
使用水将如此获得的在最外表面上含有Ni电镀膜的磁体试样超声清洗3分钟,并在100℃下干燥60分钟。当使用放大镜(放大4倍)观测在磁体试样最外表面上形成的Ni电镀膜的外观时,未发现针孔、突起、外部物质粘结等异常外观。此外,通过允许其在60℃及90%相对湿度的高温高湿条件下保持500小时,在其最外表面上形成Ni电镀膜的磁体试样上执行耐蚀性实验。结果,没有在任何磁体试样上观测到诸如生锈、薄膜鼓起、产生局部突起等异常外观。此外,通过将其静止放置在120℃的热板上3分钟,在其最外表面上形成Ni电镀膜的磁体试样上执行热冲击实验。结果,未观测到归因于Ni置换镀膜至不导电涂层的缺陷粘结的异常外观。
实验B(在透明聚丙烯酸酯板上形成电镀膜)
五个长度为60mm、宽度为20mm和厚度为2mm的透明聚丙烯酸酯板,与2L氧化铝介质(PSΦ4,由由Tipton公司制造)一起被放入压实振动滚筒(VM-10,由Tipton公司制造)中,并执行透明聚丙烯酸酯板的表面抛光30分钟。接着,经受表面抛光的透明聚丙烯酸酯板被浸入丙酮中1分钟以表面脱脂,并允许自然风干。
EPO ROVAL(ROVAL公司的市场上可买到的产品的商品名;包含平均颗粒直径为4μm的锌粉末)被用作包含分散其中的锌粉末的不导电树脂,并使用EPO稀释剂(ROVAL公司的市场上可买到的产品的商品名)以重量比1∶0.7(EPO ROVAL∶稀释剂)稀释。通过均匀地搅拌所产生产品,获得包含分散其中的锌粉末的不导电树脂溶液。通过操作装备有孔径为1.2mm喷枪的空气喷涂设备,在0.2Mpa的喷吹压力下,如此获得的溶液被用于喷涂透明聚丙烯酸酯板的整个表面。因此,通过在常温(20℃)下干燥60分钟并在200℃下烘干30分钟,在透明聚丙烯酸酯板表面上形成膜厚为15μm(通过观测横截面测量)的包含分散其中重量百分比为96%的锌粉末的不导电涂层(根据JIS-H0505标准方法测量其体电阻率为2×105Ω·cm)。
五个含有如在步骤1中形成其上的不导电涂层的透明聚丙烯酸酯板,与2L氧化铝介质(PSΦ4,由由Tipton公司制造)一起被放入压实振动滚筒(VM-10,由Tipton公司制造)中,并执行不导电涂层表面抛光30分钟。
在不应用电压的情况下,含有形成于其上的不导电涂层并已经受表面抛光的透明聚丙烯酸酯板被浸入55℃的Watt液中30分钟,此镀液包含240g/L的硫酸镍五水合物、45g/L的氯化镍五水合物、和35g/L的硼酸,通过使用碱式碳酸镍其PH值被调节为4.2,从而在不导电涂层表面上形成Ni置换镀膜。在这种情况下,5个透明聚丙烯酸酯板中的2个被从Watt液中取出以研究如此形成的Ni置换镀膜的膜厚。结果,发现Ni置换镀膜的平均膜厚为1μm(通过观测横截面测量)。如此形成的Ni置换镀膜显示如金属Ni的表面外观,并产生5×10-6Ω·cm的体电阻。因此,发现在本阶段可以获得实际上令人满意的产品,只要他们被用于赋予装饰性、用于抗静电目的的表面导电性等。
通过以1.5A/dm2的电流密度应用电压90分钟,使其余的透明聚丙烯酸酯板(3个试样)经受Ni电镀工艺,以在Ni置换镀膜的表面上形成Ni电镀膜。
使用水将如此获得的在最外表面上含有Ni电镀膜的透明聚丙烯酸酯板超声清洗3分钟,并在100℃下干燥60分钟。
当使用放大镜(放大4倍)观测在此3个透明聚丙烯酸酯板最外表面上形成的Ni电镀膜的外观时,未发现含有针孔、突起、外部物质粘结等的缺陷产品,并且所有的试样均被评估为含有均匀涂层的优良产品。发现不导电涂层表面上形成的Ni电镀膜的平均(n=3)总厚度为25μm(通过观测横截面测量);因此,发现Ni电镀膜的平均(n=3)膜厚为24μm。
实验C(在木质吉祥物(mascot)球拍的表面上形成电镀膜)
与实验B的情况相似,在长度为240mm直径约为10mm的木质吉祥物球拍的表面上形成高粘附强度的均匀致密Ni电镀膜。
实验D(在波面纤维板的表面上形成电镀膜)
与实验B的情况相似(除省略两次使用压实振动滚筒执行表面抛光步骤之外),在长度为60mm、宽度为20mm、和厚度为2mm的波面纤维板的表面上形成高粘附强度的均匀致密Ni电镀膜。
实验E(在透明玻璃板的表面上形成电镀膜)
与实验B的情况相似,在长度为60mm、宽度为20mm、和厚度为2mm的透明玻璃板的表面上形成高粘附强度的均匀致密Ni电镀膜。
实验F(在铝板的表面上形成电镀膜)
与实验B的情况相似,在长度为60mm、宽度为20mm、和厚度为2mm的铝板的表面上形成高粘附强度的均匀致密Ni电镀膜。
实验G(在镁合金薄板的表面上形成电镀膜)
与实验B的情况相似,在长度为60mm、宽度为20mm、和厚度为2mm的镁合金薄板的表面上形成高粘附强度的均匀致密Ni电镀膜。
工业实用性
本发明提供一种在物品表面上形成高粘附强度的均匀致密电镀膜的方法,而不管物品的表面材料和表面性质如何。

Claims (20)

1.一种在物品表面上形成电镀膜的方法,包括:在物品的表面上形成由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的树脂涂层;接着通过将有树脂涂层的物品浸入一种包含电离势高于第一金属的第二金属离子的溶液中,在树脂涂层表面上形成第二金属置换镀膜;并进一步在金属置换镀膜的表面上形成第三金属的电镀膜。
2.如权利要求1所要求的形成电镀膜的方法,其中树脂涂层为不导电涂层。
3.如权利要求2所要求的形成电镀膜的方法,其中物品为稀土永磁体。
4.如权利要求3所要求的形成电镀膜的方法,其中稀土永磁体为一种粘结磁体。
5.如权利要求2所要求的形成电镀膜的方法,其中不导电涂层的体电阻率为1×104Ω·cm或更高。
6.如权利要求1所要求的形成电镀膜的方法,其中第一金属粉末分散在树脂涂层中,含量在50%至99%的重量百分比范围内。
7.如权利要求1所要求的形成电镀膜的方法,其中第一金属粉末的平均颗粒直径在0.001μm至30μm的范围内。
8.如权利要求1所要求的形成电镀膜的方法,其中树脂涂层的膜厚度在1μm至100μm的范围内。
9.如权利要求1所要求的形成电镀膜的方法,其中第一金属为锌,第二金属为镍或锡。
10.如权利要求1所要求的形成电镀膜的方法,其中第一金属为镍,第二金属为铜。
11.如权利要求1所要求的形成电镀膜的方法,其中第二金属与第三金属相同。
12.如权利要求11所要求的形成电镀膜的方法,其中形成置换镀膜的步骤和形成电镀膜的步骤在相同的镀液中执行。
13.如权利要求1所要求的形成电镀膜的方法,其中置换镀膜的膜厚度在0.05μm至2μm的范围内。
14.一种具有通过如权利要求1所要求的形成电镀膜的方法在其表面上形成的电镀膜的物品。
15.一种在物品表面形成置换镀膜的方法,其包括:在物品的表面上形成由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的树脂涂层,接着通过将有树脂涂层的物品浸入一种包含电离势高于第一金属的第二金属离子的溶液中,在树脂涂层表面上形成第二金属置换镀膜。
16.一种具有通过如权利要求15所要求的形成置换镀膜的方法在其表面上形成的置换镀膜的物品。
17.一种在其表面上含有电镀膜的稀土永磁体,采用以下方法制造:利用包含分散其中的第一金属粉末的树脂在稀土永磁体的表面上形成不导电涂层;接着通过将其上形成不导电涂层的磁体浸入一种包含电离势高于第一金属的第二金属离子的溶液中,在不导电涂层表面上形成第二金属置换镀膜;并进一步在金属置换镀膜的表面上形成第三金属的电镀膜。
18.一种在其表面上含有电镀膜的稀土永磁体,包括:形成在稀土永磁体表面上由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的不导电涂层,并进一步在其上含有第三金属的电镀膜,电离势高于第一金属的第二金属的置换镀膜插在它们之间。
19.一种在其表面上含有置换镀膜的稀土永磁体,包括:形成在稀土永磁体表面上由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的不导电涂层,并进一步在其上含有电离势高于第一金属的第二金属的置换镀膜。
20.一种在其表面上含有不导电涂层的稀土永磁体,包括:形成在稀土永磁体表面上由包含分散其中的第一金属粉末的树脂制成的不导电涂层。
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