CN218642855U

CN218642855U - 一种钕铁硼镀镍及稀土电解保护的镀层结构

Info

Publication number: CN218642855U
Application number: CN202222706008.2U
Authority: CN
Inventors: 郭崇武; 赖奂汶; 陈媚
Original assignee: Guangzhou Ultra Union Chemicals Ltd
Current assignee: Guangzhou Ultra Union Chemicals Ltd
Priority date: 2022-10-14
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2023-03-17
Anticipated expiration: 2032-10-14

Abstract

本实用新型公开了一种钕铁硼镀镍及稀土电解保护的镀层结构，包括钕铁硼基体、和在所述钕铁硼基体上从内到外依次制备的柠檬酸盐镀镍层、光亮镀镍层、稀土电解保护膜。本实用新型公开的钕铁硼镀镍及稀土电解保护的镀层结构，按照GB/T 10125–2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》进行中性盐雾试验，镀件表面96h无锈蚀，本镀层结构具有良好的耐蚀性。

Description

一种钕铁硼镀镍及稀土电解保护的镀层结构

技术领域

本实用新型属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种钕铁硼镀镍及稀土电解保护的镀层结构。

背景技术

近年来，我国已经成为全球NdFeB永磁材料的生产和市场中心，钕铁硼产品也逐渐实现了由低端向中高端的升级转变，但钕铁硼材料耐蚀性差的缺点严重制约了钕铁硼及相关行业的发展。钕铁硼永磁合金采用粉末冶金工艺制备，存在烧结气孔等缺陷，磁体具有多相结构，包括主相Nd2Fe14B、富Nd相（Nd4Fe）和富B相（Nd1+εFe4B4），各相所占体积分数分别约为84%，14%和2%。其中主相Nd2Fe14B是磁性相，具有很强的单轴磁晶各向异性和高饱和磁化强度；富Nd相是非磁性相，沿主相晶界或晶界交隅处呈网状分布，能够促进磁体致密化并提高矫顽力；富B相主要以颗粒状分布于主相晶界处，对磁性能影响不大。由于富Nd相和富B相非常活泼，化学稳定性差，极易发生氧化，且各相的电化学电位相差很大，容易发生电化学腐蚀^[1]。

烧结钕铁硼基体表面多孔隙，材料本身又具有较高的化学活性。过去在钕铁硼表面上直接镀光亮镍制备镀镍层，光亮镀镍溶液的pH为4.0～4.5，电镀过程中酸性的光亮镍镀液会浸入到钕铁硼表面的孔隙中，电镀后封闭在所述孔隙中的酸性镀液会缓慢腐蚀基体(业界称之为残留腐蚀)，因此，这种镀层结构耐蚀性较差。市售的产品在室内放置两年后，其表面就会出现红锈点，甚至出现镀层脱落的现象。

另外，光亮镀镍溶液的深镀能力较差，在钕铁硼表面直接镀光亮镍并不能有效封闭钕铁硼表面上的孔隙，这种镀层含有较多的孔隙。因此，对钕铁硼基体上直接镀光亮镍所形成的镀镍层，腐蚀介质很容易穿过镀层的孔隙对基体造成腐蚀，先是在孔隙处出现红锈，接下来腐蚀介质在钕铁硼基体表面与镀镍层之间横向扩散腐蚀整个基体表面，导致镀镍层脱落。

一种改进后的钕铁硼镀镍方法为：在钕铁硼基体上先镀瓦特镍，然后镀铜和镀光亮镍。瓦特镍镀液的pH为3～5，电镀后封闭在钕铁硼表面孔隙中的酸性镀液也存在腐蚀基体的问题。

按传统的电镀镍工艺，钕铁硼表面镀光亮镍后需要采用重铬酸盐电解保护法对镀层实施保护，提高镀层的耐蚀性和抗变色能力。然而，使用重铬酸盐存在高污染的问题，因此，开发光亮镀镍层的环保型电解保护工艺已势在必行。

参考文献：[1].李红英，郝壮志，刘宇晖等，烧结NdFeB永磁材料腐蚀机理与表面防护技术研究进展[J]，矿冶工程，2016，36(6)：118-124。

发明内容

为了解决在烧结钕铁硼基体上直接镀光亮镍或瓦特镍耐存在的残留腐蚀问题问题，本实用新型提供了一种钕铁硼镀镍及稀土电解保护的镀层结构。为了达到上述目的本实用新型采用如下技术方案：

一种钕铁硼镀镍及稀土电解保护的镀层结构，包括钕铁硼基体、和在所述钕铁硼基体上从内到外依次制备的预镀镍层、光亮镀镍层、及稀土电解保护膜；

所述预镀镍层是采用中性柠檬酸盐预镀镍工艺制备的镀层。

优选的，所述预镀镍层的厚度为3～8μm。

优选的，所述光亮镀镍层的厚度为5～15μm。

采用酸性的光亮镀镍溶液或瓦特镍镀液在烧结钕铁硼表面上制备镀镍层，进入基体孔隙中的镀液会对基体造成腐蚀，使镀层起泡或出现点腐蚀。而采用中性柠檬酸盐镀镍工艺制备预镀镍层，进入基体孔隙中的镀液对基体的腐蚀性很小，能有效防止镀层起泡或出现点腐蚀。柠檬酸盐镀镍溶液具有较高的深镀能力，采用柠檬酸盐镀镍工艺预镀镍还有利于钕铁硼基体表面的封孔。柠檬酸盐镀镍层的电极电位高于光亮镀镍层的电极电位，因此，这种镀镍层结构对钕铁硼基体能形成较好的电化学保护，能有效阻止腐蚀介质向基体方向的侵蚀。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型公开的钕铁硼镀镍及稀土电解保护的镀层结构，采用中性柠檬酸盐镀镍工艺制备预镀镍层能够有效克服在钕铁硼基体上直接镀光亮镍或瓦特镍容易起泡和形成点腐蚀的技术缺陷；

2、本实用新型采用稀土电解保护工艺代替传统的重铬酸盐电解保护工艺，解决了使用重铬酸盐的高污染问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1是本实用新型实施例1和实施例2的镀层结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

一种钕铁硼镀镍及稀土电解保护的镀层结构，包括钕铁硼基体、和在所述钕铁硼基体上从内到外依次制备的柠檬酸盐预镀镍层、光亮镀镍层、及稀土电解保护膜。

按现行的前处理工艺对钕铁硼工件基体进行除油、除锈和活化处理，然后依次制备预镀镍层、光亮镀镍层、及稀土电解保护膜。

所述预镀镍层的厚度为3～8μm，采用现行的柠檬酸盐镀镍工艺制备。

优选的，所述柠檬酸盐镀镍工艺为：六水合硫酸镍180～250g/L，氯化钠10～12g/L，硼酸30～35g/L，硫酸镁30～40g/L，pH值7.0～7.2，温度50℃～60℃，挂镀阴极电流密度1～1.5A/dm²，阴极移动4～6m/min，滚镀电压8～12V，滚筒转速8～10r/min。

所述光亮镀镍层的厚度为5～15μm，采用现行的镀光亮镍工艺制备。

优选的，所述镀光亮镍工艺采用超邦化工的NINFEA 8003挂镀光亮镍工艺：六水合硫酸镍240～320g/L，六水合氯化镍45～70g/L，硼酸40～50g/L，NINFEA SC-260光镍柔软剂15～40mL/L，NINFEA AS-250光镍辅助剂3～7mL/L，NINFEA 8003光镍主光剂0.4～0.8mL/L，NINFEA NI-35光镍湿润剂0.5～1.5mL/L，pH值4.2～4.8，温度55℃～65℃，挂镀阴极电流密度3～6A/dm²，均匀空气搅拌。

优选的，所述镀光亮镍工艺采用超邦化工的Nistar N-927滚镀光亮镍工艺：六水合硫酸镍200～260g/L，六水合氯化镍50～60g/L，硼酸40～50g/L，Nistar N-927 MU滚镀光镍开缸剂18～22mL/L，Nistar N-933滚镀光镍湿润剂0.5～1.5mL/L，pH值4.2～4.6，温度55℃～60℃，滚镀电压8～14V，滚筒转速8～12r/min。

所述稀土电解保护膜采用稀土电解保护工艺制备。

优选的，所述稀土电解保护工艺为：亚硫酸铈1～6g/L，HEDP配位剂10～40g/L，碳酸钾100～150g/L，pH为12～13，室温操作，阴极电流密度0.5～1.2A/dm²，以镀件作阴极，以钛板作阳极，电解40～80s。

实施例1

如图1所示，一种钕铁硼镀镍及稀土电解保护的镀层结构，包括钕铁硼基体1、和在所述钕铁硼基体1上从内到外依次制备的预镀镍层2、光亮镀镍层3、及稀土电解保护膜4。

所述镀层结构采用挂镀工艺制备。

所述预镀镍层2的厚度为4μm，采用现行的柠檬酸盐镀镍工艺制备：六水合硫酸镍230g/L，氯化钠12g/L，硼酸30g/L，硫酸镁40g/L，pH=7.1，温度55℃，阴极电流密度1.3A/dm²，阴极移动5m/min。

所述光亮镀镍层3的厚度为12μm，采用超邦化工的NINFEA 8003挂镀光亮镍工艺：六水合硫酸镍280g/L，六水合氯化镍55g/L，硼酸45g/L，NINFEA SC-260光镍柔软剂25mL/L，NINFEA AS-250光镍辅助剂5mL/L，NINFEA 8003光镍主光剂0.6mL/L，NINFEA NI-35光镍湿润剂0.8mL/L，pH=4.5，温度58℃，阴极电流密度4A/dm²，均匀空气搅拌。

所述稀土电解保护膜4采用稀土电解保护工艺制备：亚硫酸铈3g/L，HEDP配位剂20g/L，碳酸钾120g/L，pH=12.5，室温操作，阴极电流密度0.8A/dm²，以镀件作阴极，以钛板作阳极，电解60s。

本实施例在具体操作上分为如下步骤：

1、前处理：对工件基体1进行“碱性化学除油→水洗→硫酸酸洗→水洗→碱性阴极电解除油→水洗→碱性阳极电解除油→水洗→酸盐活化→水洗”的前处理工序。

2、预镀镍：工件前处理后按柠檬酸盐挂镀镍工艺制备预镀镍层2。

3、镀光亮镍：工件预镀镍后按NINFEA 8003挂镀光亮镍工艺制备光亮镀镍层3。

4、电解保护：工件镀光亮镍后按稀土电解保护工艺制备稀土电解保护膜4，水洗后烘干。

实施例2

所述镀层结构采用滚镀工艺制备。

所述预镀镍层2的厚度为6μm，采用现行的柠檬酸盐镀镍工艺制备：六水合硫酸镍250g/L，氯化钠12g/L，硼酸35g/L，硫酸镁35g/L，pH=7.2，温度55℃，镀槽电压10V，滚筒转速10r/min。

所述光亮镀镍层3的厚度为10μm，采用超邦化工的Nistar N-927滚镀光亮镍工艺：六水合硫酸镍230g/L，六水合氯化镍55g/L，硼酸45g/L，Nistar N-927 MU滚镀光镍开缸剂20mL/L，Nistar N-933滚镀光镍湿润剂1mL/L，pH=4.4，温度57℃，镀槽电压10V，滚筒转速10r/min。

所述稀土电解保护膜4采用稀土电解保护工艺制备：亚硫酸铈5g/L，HEDP配位剂30g/L，碳酸钾120g/L，pH=12.5，室温操作，阴极电流密度0.8A/dm²，以镀件作阴极，以钛板作阳极，电解60s。

本实施例在具体操作上分为如下步骤：

1、前处理：对工件基体1进行“碱性化学除油→水洗→硫酸酸洗→水洗→碱性阳极电解除油→水洗→酸盐活化→水洗”的前处理工序。

2、预镀镍：工件前处理后按柠檬酸盐滚镀镍工艺制备预镀镍层2。

3、镀光亮镍：工件镀半光亮镍后按Nistar N-927滚镀光亮镍工艺制备光亮镀镍层3。

试验例1

按照GB/T 10125–2021《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》标准进行中性盐雾试验，实施例1和实施例2所制备的镀镍件96h表面无锈蚀。相对于GB/T 34491-2017《烧结钕铁硼表面镀层》标准规定的镍铜镍组合镀层中性盐雾试验48h出现锈蚀的时间，本实用新型制备的镀镍镀层耐盐雾试验时间高出1倍以上。

试验例2

本试验例对实施例1和实施例2制备的镀镍件进行镀层结合力测试，按照ISO2819-2017标准以热震法测试镀层结合力，把镀件放在加热炉中加热至300℃保温30min，取出后放入室温的水中骤然冷却，镀层未出现起泡和脱落，本镀层结构具有良好的结合力。

试验例3

本试验例对实施例1和实施例2制备的镀镍件在室内放置3年后观察，镀件表面没有出现锈蚀。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处。总之，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种钕铁硼镀镍及稀土电解保护的镀层结构，其特征在于：包括钕铁硼基体、和在所述钕铁硼基体上从内到外依次制备的预镀镍层、光亮镀镍层、及稀土电解保护膜；

所述预镀镍层是采用中性柠檬酸盐预镀镍工艺制备的镀层。

2.如权利要求1所述的钕铁硼镀镍及稀土电解保护的镀层结构，所述预镀镍层的厚度为3～8μm。

3.如权利要求1所述的钕铁硼镀镍及稀土电解保护的镀层结构，其特征在于：所述光亮镀镍层的厚度为5～15μm。