CN102115899B - 用于锡镍合金镀液和采用该镀液对钕铁硼永磁材料进行电镀的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于电镀钕铁硼永磁材料的锡镍合金镀液和采用锡镍合金镀液对钕铁硼永磁材料进行电镀锡镍合金的方法，该方法包括以下步骤：采用机械振磨对钕铁硼永磁材料表面进行磨光；使用磷酸钠、碳酸钠和氢氧化钠混合脱脂液对磨光后的钕铁硼永磁材料进行脱脂除油；使用硝酸溶液对钕铁硼永磁材料进行酸洗除锈；使用硫酸溶液对酸洗后的钕铁硼永磁材料进行活化；在锡镍合金镀液中对活化后的钕铁硼永磁材料进行镀锡镍合金成膜。该方法不仅能降低镀膜的厚度，还能大大提高钕铁硼永磁材料的耐腐蚀性能。

Description

用于锡镍合金镀液和采用该镀液对钕铁硼永磁材料进行电镀的方法

技术领域

本发明涉及一种表面处理方法，特别涉及一种用于电镀钕铁硼永磁材料的锡镍合金镀液，以及采用锡镍合金镀液对钕铁硼永磁材料进行电镀锡镍合金的方法。

背景技术

钕铁硼永磁材料是一种烧结磁性材料，其在烧结成型的过程中，在表面形成大量的气孔，这些气孔增加了后续电镀的难度。这些气孔会导致电镀后基体与镀层结合不良、电镀溶液无法渗透到气孔中，以及导致气孔处镀层搭桥，严重影响了钕铁硼永磁材料表面处理的质量，进而影响了钕铁硼永磁材料的耐腐蚀性能。钕铁硼永磁材料作为磁性材料中的磁王，其性质非常活泼，很容易被外界的酸碱腐蚀，失去磁性。所以钕铁硼永磁材料表面处理的好坏直接关系到钕铁硼永磁材料的使用寿命和性能。

目前，钕铁硼永磁材料的防腐方法有很多。例如，公开号为CN1058053A的中国发明专利申请公开了一种对钕铁硼合金进行电镀镍的方法，该方法为将钕铁硼合金基体用除油剂进行表面除油，经水洗后，浸入盐酸水溶液中，再经水洗后放入碱性溶液中，再经水洗后重新放入盐酸水溶液中，再水洗后放入镀液中进行电镀。该申请只是泛泛的提及了通过其提供的方法可以提高钕铁硼合金的耐腐蚀性能，而没有提供任何耐腐蚀性能数据。

公开号为CN 1448544A的中国发明专利申请公开了一种钕铁硼永磁材料表面防护技术，该技术采用材料表面电镀镍技术，在前处理工艺中采用材料表面封孔技术，在施镀工艺中采用中性镀液施镀20-30分钟后立即在酸性镀液中施镀1-3小时的复合镀技术。由于该方法需要先电镀中性镍，然后再电镀酸性镍，因此工艺复杂。

中国专利申请CN 1058053A和CN 1448544A在此并入本发明作为参考。

而我们都知道，钕铁硼永磁材料通常应用于例如空调电机、汽车电机或电梯电机等中，都不得不面临高温和湿润的环境，有时还可能应用于含盐分的湿气中。因此，要求钕铁硼永磁材料具有较高的耐蚀性。

发明内容

本发明的一个目的在于提供了一种用于电镀钕铁硼永磁材料的锡镍合金镀液，所述锡镍合金镀液包括：氯化亚锡20～40克/升、六水合氯化镍20～40克/升、焦磷酸钾180～220克/升、氨水4～8ml/L、氨基乙酸15～25克/升、络合剂2～6克/升。其中，所述络合剂为乙二胺。

本发明的又一目的在于提供了一种钕铁硼永磁材料电镀锡镍合金的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)倒角磨光：采用机械振磨对钕铁硼永磁材料表面进行磨光；

(2)脱脂除油：使用磷酸钠、碳酸钠和氢氧化钠混合脱脂液对磨光后的钕铁硼永磁材料进行脱脂除油；

(3)酸洗除锈：使用硝酸溶液对钕铁硼永磁材料进行酸洗除锈；

(4)酸液活化：使用硫酸溶液对酸洗后的钕铁硼永磁材料进行活化；

(5)镀锡镍合金成膜：在锡镍合金镀液中对活化后的钕铁硼永磁材料进行镀锡镍合金成膜，其中，所述锡镍合金镀液包括：氯化亚锡20～40克/升、六水合氯化镍20～40克/升、焦磷酸钾180～220克/升、氨水4～8ml/L、氨基乙酸15～25克/升和络合剂2～6克/升；优选地，所述络合剂为乙二胺。

(6)后处理：使用封孔剂处理电镀后的镀层。优选地，所述封闭剂为水性镀镍封闭剂。所述镀层的厚度为12～18微米。

优选地，进行电镀时，所述锡镍合金镀液的温度为45～55℃，pH为7.5～8.5，电流密度为0.5～1.5A/dm²。

优选地，封孔之前要使用三道去离子水清洗镀层。

优选地，所述钕铁硼永磁材料为烧结钕铁硼

优选地，在使用封孔剂后处理，镀层的盐雾性能在240小时以上。

按照本发明所提供的方法，首先采用常规机械振磨对钕铁硼永磁材料表面进行磨光，这样有利于镀层与基体更好地结合。随后用磷酸钠、碳酸钠和氢氧化钠对磨光后的钕铁硼永磁材料进行常规脱脂除油。为了去除钕铁硼永磁材料表面的氧化物，用硝酸溶液对钕铁硼永磁材料进行常规酸洗除锈。在酸洗除锈中，最好使用浓度较低的硝酸，这是因为，硝酸浓度太高会造成酸洗过量，导致钕铁硼永磁材料的磁性能降低；而硝酸浓度太低则造成酸洗不充分，影响到耐腐蚀性改善的效果。

酸洗除锈后，用水清洗钕铁硼永磁材料，然后用硫酸溶液对钕铁硼永磁材料进行常规活化处理，这是预处理的最后一步，经活化后的钕铁硼永磁材料即可进行电镀。

本发明使用锡镍合金镀液对钕铁硼永磁材料进行电镀，使用锡代替部分镍可以降低生产成本。该锡镍合金镀液包括氯化亚锡20～40克/升、六水合氯化镍20～40克/升、焦磷酸钾180～220克/升、氨水4～8ml/L、氨基乙酸15～25克/升和络合剂2～6克/升，其中添加络合剂有利于镀液的稳定，提高镀液的均镀和深镀能力，同时改善镀层外观。

本发明提供的方法还可以包括后处理步骤，即对电镀后的钕铁硼永磁材料进行封孔处理。在进行封孔处理前，先使用去离子水对锡镍合金镀层进行清洗，这样的清洗至少进行三次，只有对锡镍合金镀层进行清洗才能保证封孔效果。经过封孔处理可以进一步降低了镀层的孔隙率，提高了钕铁硼永磁材料的盐雾性能。

本发明所提供的钕铁硼永磁材料电镀锡镍合金的方法具有以下优点：

(1)与公开号为CN 1448544A的中国发明专利申请所提供的方法相比，该方法只需对钕铁硼永磁材料电镀一层锡镍合金，减少了操作工序，提高生产效率。

(2)使用锡镍合金镀液对钕铁硼永磁材料进行电镀，在钕铁硼永磁材料基体上形成锡镍合金镀层，也就是说使用锡来代替一部分镍，这样不仅结合了锡、镍这两种金属的优点，而且节省了昂贵的镍金属，降低了生产成本。

(3)使用本发明提供的方法，不仅能降低镀层的厚度，而且能提高钕铁硼永磁材料的耐腐蚀性能。通常来讲，钕铁硼永磁材料的镀层越厚，其耐腐蚀性能越好，但是所使用的金属也就越多，大大地增加了成本。与传统镀镍方法相比，本发明提供的方法通过使用特定的锡镍合金镀液，并控制电镀过程中的电流密度以及锡镍合金镀液的温度和pH，在镀层厚度仅为传统镀镍镀层厚度的60～70％的情况下，大幅度提高了钕铁硼永磁材料的耐腐蚀性能。例如，在文献《钕铁硼磁体防腐蚀研究》(2000年《磁学与磁性材料文集》磁学与磁性材料文集(二)P89)公开的方法中，镀层厚度达到20微米以上，但钕铁硼永磁材料的盐雾性能不超过100小时；而使用本发明提供的方法，镀层厚度仅为12～18微米，钕铁硼永磁材料的盐雾性能达到了240小时以上。

(4)本发明提供的方法通过有效的封孔后处理，进一步降低了镀层的孔隙率，提高了钕铁硼永磁材料的盐雾性能。

(5)本发明提供的方法是一种碱性无氰的电镀工艺，所使用的镀液环保无毒，镀液对环境和设备腐蚀小，废水处理方便。

通过使用本发明所提供的方法，可以显著提高钕铁硼永磁材料的耐蚀性，这样可以使所制备的钕铁硼永磁材料具有更广泛的使用范围，可以应用于空调电机、汽车电机或电梯电机等高温、湿润的环境。同时，还使所制备的钕铁硼永磁材料具有更长的使用寿命。

具体实施方式

为使贵审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例详细说明如下，所说明的较佳实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。

在本发明中，所使用的钕铁硼永磁材料可以通过本领域技术人员所知道的任何方法来制备。例如，按一定的合金配方熔炼制备合金锭，并对该合金锭进行破碎制粉，并且通过成型得到压坯，随后将压坯在真空烧结炉中进行烧结，最后进行回火处理得到烧结的钕铁硼永磁材料。

实施例1

将3公斤D15*4的烧结钕铁硼永磁材料在振磨机中磨光3小时。使用10L的脱脂剂，其组成为磷酸钠30g/升、碳酸钠8g/升和氢氧化钠8g/升，对钕铁硼永磁材料进行脱脂除油后，用5％的硝酸溶液酸洗除去钕铁硼永磁材料表面的氧化物，然后用水清洗3次。再用5％的硫酸溶液对钕铁硼永磁材料进行活化，随后进行电镀，将上述预处理完的钕铁硼永磁材料放入锡镍合金镀液中，该锡镍合金镀液的组成为：氯化亚锡20克/升、六水合氯化镍20克/升、焦磷酸钾180克/升、氨水4ml/L、氨基乙酸15克/升、络合剂乙二胺为2克/升，。进行电镀时，锡镍合金镀液的温度为45℃、pH为7.5，电流密度为0.5A/dm²，电镀时间为200min。电镀结束后，锡镍合金镀层的厚度为18微米。用去离子水清洗锡镍合金镀层三次，然后钕铁硼永磁材料过封孔剂进行封孔，封孔后用吹风机吹干钕铁硼永磁材料表面的水分，最后在100℃的烘箱中烘干20min。其中，所使用的封孔剂是由广州天至环保科技有限公司生产的NF1080水性镀镍封闭剂。

实施例2

将3公斤D15*4的烧结钕铁硼永磁材料在振磨机中磨光3小时。使用10L的脱脂剂，其组成为磷酸钠30g/升、碳酸钠8g/升和氢氧化钠8g/升，对钕铁硼永磁材料进行脱脂除油后，用5％的硝酸溶液酸洗除去钕铁硼永磁材料表面的氧化物，然后用水清洗3次。再用5％的硫酸溶液对钕铁硼永磁材料进行活化，随后进行电镀，将上述预处理完的钕铁硼永磁材料放入锡镍合金镀液中，该锡镍合金镀液的组成为：氯化亚锡30克/升、六水合氯化镍30克/升、焦磷酸钾200克/升、氨水6ml/L、氨基乙酸20克/升、络合剂乙二胺4克/升。进行电镀时，锡镍合金镀液的温度为50℃、pH为8.0，电流密度为1A/dm²，电镀时间为100min。电镀结束后，锡镍合金镀层的厚度为15微米。用去离子水清洗锡镍合金镀层三次，然后钕铁硼永磁材料过封孔液进行封孔，封孔后用吹风机吹干钕铁硼永磁材料表面的水分，最后在100℃的烘箱中烘干20min。其中，所使用的封孔剂是由广州天至环保科技有限公司生产的NF1080水性镀镍封闭剂。

实施例3

将3公斤D15*4的烧结钕铁硼永磁材料在振磨机中磨光3小时。使用10L的脱脂剂，其组成为磷酸钠30g/升、碳酸钠8g/升和氢氧化钠8g/升，对钕铁硼永磁材料进行脱脂除油后，用5％的硝酸溶液酸洗除去钕铁硼永磁材料表面的氧化物，然后用水清洗3次。再用5％的硫酸溶液对钕铁硼永磁材料进行活化，随后进行电镀，将上述预处理完的钕铁硼永磁材料放入锡镍合金镀液中，该锡镍合金镀液的组成为：氯化亚锡40克/升、六水合氯化镍40克/升、焦磷酸钾220克/升、氨水8ml/L、氨基乙酸25克/升、络合剂乙二胺6克/升进行电镀时，锡镍合金镀液的温度为55℃、pH为8.5，电流密度为1.5A/dm²，电镀时间为60min。电镀结束后，锡镍合金镀层的厚度为12微米。用去离子水清洗锡镍合金镀层三次，然后钕铁硼永磁材料过封孔液进行封孔，封孔后用吹风机吹干钕铁硼永磁材料表面的水分，最后在100℃的烘箱中烘干20min。其中，所使用的封孔剂是由广州天至环保科技有限公司生产的NF1080水性镀镍封闭剂。

对比实施例1

将3公斤D15*4的烧结钕铁硼永磁材料在振磨机中磨光3小时。使用10L的脱脂剂，其组成为磷酸钠30g/升、碳酸钠8g/升和氢氧化钠8g/升，对钕铁硼永磁材料进行脱脂除油后，用5％的硝酸溶液酸洗除去钕铁硼永磁材料表面的氧化物，然后用水清洗3次。再用5％的硫酸溶液对钕铁硼永磁材料进行活化，随后进行电镀，将上述预处理完的钕铁硼永磁材料放入瓦特镍溶液中，该瓦特镍镀液的组成为：七水合硫酸镍200克/升、六水合氯化镍40克/升、硼酸50克/升、润湿剂十二烷基硫酸钠0.2克/升，镀液的温度为50℃、pH值为4.0，电流密度为1.0A/dm²，电镀时间为100min。镀层的厚度为25微米。用去离子水清洗工件三次，然后钕铁硼永磁材料过封孔液进行封孔，封孔后用吹风机吹干钕铁硼永磁材料表面的水分，最后在100℃的烘箱中烘干20min。其中，所使用的封孔剂是由广州天至环保科技有限公司生产的NF1080水性镀镍封闭剂。

锉刀实验

取实施例1-3所制备的电镀锡镍合金的钕铁硼永磁材料和对比实施例1所制备的电镀镍的钕铁硼永磁材料各100个进行锉刀实验。实验方法如下：将钕铁硼永磁材料试样用台虎夹固定后，用锉刀锉削试样的边缘，锉刀面与试样镀层表面呈45°，从基体金属向镀层方向锉。重复上述操作5次后，观察锉削过的部位，试样表面的镀层以不离开基体金属为合格，否则为不合格，锉刀实验结果列于表1中。

表1

实例	实验数量	合格数量
			实例1	100	100
实例2	100	100
			实例3	100	100
对比实例1	100	80

高温高压试验和盐雾试验

取实施例1-3所制备的电镀锡镍合金的钕铁硼永磁材料和对比实施例1所制备的电镀镍的钕铁硼永磁材料各100个进行高温高压试验。高温高压试验的条件为：容器压力2个大气压、容器温度120℃，湿度为100％。实验设备为弘禹仪器科技股份有限公司生产的高温高压老化实验箱，型号为PCT-35。高温高压试验的判断标准为：镀层无开裂、起皮，表面无红锈。高温高压试验的结果列于表2中。

取实施例1-3所制备的电镀锡镍合金的钕铁硼永磁材料和对比实施例1所制备的电镀镍的钕铁硼永磁材料各100个进行盐雾试验。盐雾试验的条件为：盐水浓度5％、盐雾箱内温度为35℃，压力桶温度为47℃，喷雾方式为连续喷雾。实验设备为青岛索尔实验设备有限公司生产的精密型盐水喷雾试验机。盐雾试验的判断标准为：镀层表面无红锈。盐雾试验的结果列于表2中。

表2显示了实施例1-3的电镀锡镍合金和对比实施例1的电镀镍的钕铁硼永磁材料的高温高压试验和盐雾试验的结果：

表2

例子	高温高压试验/小时	盐雾试验/小时
			实施例1	＞96	＞240
实施例2	＞96	＞240
			实施例3	＞96	≥240
实施例4	≤72	≤100

需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种用于电镀钕铁硼永磁材料的锡镍合金镀液，其特征在于，所述锡镍合金镀液包括：氯化亚锡20～40克/升、六水合氯化镍20～40克/升、焦磷酸钾180～220克/升、氨水4～8ml/L、氨基乙酸15～25克/升、络合剂2～6克/升，所述络合剂为乙二胺。

2.一种钕铁硼永磁材料电镀锡镍合金的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)倒角磨光：采用机械振磨对钕铁硼永磁材料表面进行磨光；

(2)脱脂除油：使用磷酸钠、碳酸钠和氢氧化钠混合脱脂液对磨光后的钕铁硼永磁材料进行脱脂除油；

(3)酸洗除锈：使用硝酸溶液对钕铁硼永磁材料进行酸洗除锈；

(4)酸液活化：使用硫酸溶液对酸洗后的钕铁硼永磁材料进行活化；

(5)镀锡镍合金成膜：在锡镍合金镀液中对活化后的钕铁硼永磁材料进行镀锡镍合金成膜，进行电镀时，所述锡镍合金镀液的温度为45～55℃，pH为7.5～8.5，电流密度为0.5～1.5A/dm²，其中，所述锡镍合金镀液包括：氯化亚锡20～40克/升、六水合氯化镍20～40克/升、焦磷酸钾180～220克/升、氨水4～8ml/L、氨基乙酸15～25克/升和络合剂2～6克/升，所述络合剂为乙二胺；

(6)后处理：使用封闭剂处理电镀后的镀层，所述镀层的厚度为12～18微米。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述封闭剂为水性镀镍封闭剂。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，封孔之前要使用三道去离子水清洗镀层。

5.根据权利要求2～4任一项所述的方法，其特征在于，所述钕铁硼永磁材料为烧结钕铁硼。

6.根据权利要求2～4任一项所述的方法，其特征在于，在使用封孔剂后处理，镀层的盐雾性能在240小时以上。