CN104073849B - 一种烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷的工艺，该工艺是将烧结钕铁硼磁体的表面依次经过打磨、碱性除油、热水洗涤处理后，置于草酸溶液中，进行浸泡或超声活化处理，在活化处理后的烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷合金镀层；该工艺克服了烧结钕铁硼磁体表面化学成分和电化学不均匀的问题，能有效将钕铁硼磁体表面均匀化，增强钕铁硼磁体表面和镍钨磷合金镀层结合力，提高钕铁硼磁体的耐蚀性能，该工艺简单，生产成本低，可以工业化应用。

Description

一种烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷的工艺

技术领域

本发明涉及一种烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷的工艺，属于金属材料表面处理领域。

背景技术

从1983年，佐川等人在日本首次利用粉末冶金法研制出高性能的钕铁硼系列永磁体，刷新了永磁体性能的最高纪录，一经问世便得到了飞速发展，在磁性材料行业市场占据主导地位，使其在现代工业和电子技术中获得了广阔的市场前景。但是由于钕铁硼磁性材料表面疏松多孔、化学活性强、极易氧化腐蚀等很多缺陷严重影响其应用范围。因此，钕铁硼材料广泛应用的前提是首先要解决磁体不耐腐蚀的致命缺陷。

钕铁硼磁体主要由三个相组成，即主相、富钕相和富硼相，其中富钕相和富硼相一般都分布在晶界处，富钕相极易被氧化，并且磁体主相的体积分数远远大于富钕相和富硼相的体积分数，所以磁体易具有小阳极大阴极的电化学局部腐蚀电池的特点，将会进一步加速晶间腐蚀；另外，由于富钕相的腐蚀电位较低，容易发生电化学腐蚀。因此，必须对钕铁硼磁性材料进行表面防护。

目前解决钕铁硼磁体腐蚀问题的主要方法是在磁体表面沉积一层防腐蚀层，主要的处理方法是电镀或化学镀等表面处理工艺。钕铁硼磁体表面处理技术的关键是前处理工艺。如果前处理工艺合适，一旦在磁体表面成功形成了底层后，就能在磁体表面形成具有特殊性能的膜层，以适用于各种的工作环境。然而，钕铁硼磁体是多相结构，这使得磁体在化学成分和电化学上都是不均匀的，各相间存在很大的电位差，当磁体置于处理液中，不同的相会表现出不同的电化学行为。因此，人们对钕铁硼磁体前处理进行了大量的研究，目前对钕铁硼磁体最常用的前处理方法是：打磨→碱洗除油→硝酸+硫脲酸洗→氟化氢铵+磺基水杨酸活化(氯化钯无水乙醇溶液)，因为钕铁硼永磁材料是由粉末冶金工艺压制而成的多孔材料，磁体会因酸洗而引起氢脆，并且酸洗液进入钕铁硼的孔隙中会引起材料的进一步腐蚀，从而导致钕铁硼永磁体的表面粉化，镀层易脱落、磁性能下降等；氟离子对人体和环境有害；钯是贵金属使其应用范围受限；另外，目前常用的前处理分为酸洗和活化两个处理步骤，工艺较繁琐，操作时间难以控制，电镀产品成功率较低。镍钨磷电镀层具有高硬度、高热稳定性、高耐磨性以及优异的耐腐蚀性能等具有广阔的应用前景，迄今有关在钕铁硼磁体表面直接电镀镍钨磷合金镀层的研究还未见报道。

因此，急需开发一种操作简单，易于控制的钕铁硼磁体电镀前处理工艺，以便成功在钕铁硼磁体上电沉积结合力好、耐蚀性能优异的镍钨磷合金镀层，解决钕铁硼磁体耐蚀性差的致命缺陷。

发明内容

针对现有技术中钕铁硼磁体表面结合镍钨磷合金镀层的能力差，导致钕铁硼磁体耐蚀性差的缺陷，本发明的目的是在于提供一种对钕铁硼磁体表面进行简单处理，能有效将钕铁硼磁体表面均匀化，增强钕铁硼磁体表面和镍钨磷合金镀层结合力，提高钕铁硼磁体的耐蚀性能的方法。

本发明提供了一种烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷的工艺，该工艺是将烧结钕铁硼磁体的表面依次经过打磨、碱性除油、热水洗涤处理后，置于浓度为10～120g/L的草酸溶液中，进行浸泡活化处理或超声辅助活化处理；在活化处理后的烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷合金镀层。

本发明的烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷的工艺还包括以下优选方案：

优选的方案中草酸溶液的浓度为20～100g/L；最优选为40～90g/L。

优选的方案中浸泡活化处理时间为1～8min；最优选为3～8min。

优选的方案中超声辅助活化处理是在频率为35000～45000Hz的超声辅助下浸泡处理1～8min；最优选为在频率为40000Hz的超声辅助下活化处理2～4min。

优选的方案中热水洗涤是采用45～55℃的热水进行超声辅助洗涤。所述的热水洗涤处理是至少采用45～55℃的热水进行超声辅助洗涤一次，并且第一次洗涤必须采用热水。

优选的方案中打磨处理是将烧结钕铁硼磁体表面的油脂、氧化皮和锈蚀产物进行机械除去，并对边角进行打磨，获得平整光亮的磁体表面。

优选的方案中碱性除油处理是将烧结钕铁硼磁体置于碱性溶液中在65～70℃的碱性溶液中超声处理3～8min；所述的碱性溶液包括以下组分：氢氧化钠、磷酸钠、碳酸钠、表面活性剂和水。

所述的烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷合金镀层的工艺采用现有技术中的工艺，如采用专利ZL200810143741.X所述的电镀镍钨磷合金镀层的电镀液配方及工艺参数。

本发明的烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷的工艺，包括以下具体步骤：

(1)打磨：

对烧结钕铁硼磁体表面的油脂、氧化皮和锈蚀产物、边角进机械打磨处理，获得均匀新鲜的磁体表面，然后采用超声波辅助洗涤；

(2)碱性除油：

以氢氧化钠5～15g/L，磷酸钠120～180g/L，碳酸钠30～80g/L，表面活性剂0.1～0.5g/L配制碱性水溶液；将打磨处理后的烧结钕铁硼磁体置于碱性水溶液中，在65～70℃的碱性溶液中超声处理3～8min；碱性除油后采用45～55℃的热水进行洗涤；

(3)草酸活化处理：

将经过化学碱性除油处理的烧结钕铁硼磁体置于置于浓度为10～120g/L的草酸溶液中，进行浸泡活化处理1～8或在频率为35000～45000Hz的超声辅助下活化处理1～8min；

(4)电镀镍钨磷合金镀层：

将活化处理后的烧结钕铁硼磁体进行电镀镍钨磷合金镀层，然后用水冲洗干净即可。

本发明的有益效果：本发明首次采用草酸溶液对钕铁硼磁体表面进行钝化处理，形成一层致密均匀的草酸盐钝化膜，一方面该钝化膜为后续电镀镍钨磷合金镀层提供了一个化学成分和电化学均匀的表面状态，有效改善了钕铁硼磁体表面和镍钨磷合金镀层结合力，同时该钝化膜可以避免钕铁硼磁体在后续工序中的腐蚀，大大提高了钕铁硼磁体的耐蚀性能。本发明的处理工艺还大大简化了现有技术中的钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷合金镀层的工艺，大大降低了生产成本。同时本发明采用草酸溶液替换现有技术中的氟化物处理，有效降低了对人体和环境有害的氟化物的使用。而且对钕铁硼磁体的预处理过程中不使用的氟化物。

通过大量的实验证明：利用本发明的工艺在钕铁硼磁体表面获得致密均匀的非晶态镍钨磷电镀层，通过国家标准GB/T5270-2005热冷循环试验方法对该金属镀覆层的结合强度进行测试，结果表明电镀层可以承受15次以上热震实验(220℃，1h)，表面没有鼓泡、起皮和脱落等现象，电镀层与磁体的结合力良好；根据国家标准GB/T10125-1997《人造气氛腐蚀试验-盐雾试验》，在5％食盐水的中性盐雾试验中，利用本发明的方法在钕铁硼磁体表面获得的镍钨磷电镀层经历1024h后表面依然无点蚀现象出现，镀层仍具有均匀的金属光泽，本发明在钕铁硼磁体表面得到的镍钨磷电镀层的耐蚀性良好。磁性能检测结果表明，用本发明所述方法，对钕铁硼磁体的磁性能无显著影响。

附图说明

【图1】为实施例1中草酸溶液活化处理钕铁硼磁体表面的前后对比扫描电镜图；a为草酸活化前，b为草酸活化后。

【图2】为实施例1中制得的镀有镍钨磷合金镀层的烧结钕铁硼磁体在经过1024h盐雾实验后，烧结钕铁硼磁体表面的镍钨磷合金镀层的变化对比图：a盐雾试验前，b、经过1024h盐雾试验后。

【图3】为实施例1中的烧结钕铁硼磁体在镀镍钨磷合金镀层前后退磁曲线：a为NdFeB磁体，b为镀覆NiWP合金后的NdFeB磁体。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的内容做进一步的说明，但本发明保护的范围不仅限于这些例子。

实施例1

一种烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷工艺方法，包括如下步骤：

(1)将钕铁硼磁体表面的油脂、氧化皮和锈蚀产物、边角打磨至2000#，获得均匀新鲜的磁体表面，然后超声波或水洗净；

(2)化学碱性除油处理，配制碱性除油液，该液体中包括氢氧化钠10g/L，磷酸钠150g/L，碳酸钠50g/L，表面活性剂0.3g/L，余量为水。其中表面活性剂为十二烷基磺酸钠。水为蒸馏水或者去离子水；将碱性除油液加热至65℃，将打磨的钕铁硼磁体放入碱性除油中洗5min，然后用超声波进行三次水洗，其中第一步水洗为50℃热水洗；

(3)酸性活化处理，配制酸性活化液，该液体中包括草酸20g/L，余量为水，水为蒸馏水或者去离子水，将经过碱性除油的钕铁硼磁体放入酸性活化液在室温用40000Hz频率超声波处理2min，然后用超声波或水洗净；

(4)电镀镍钨磷合金镀层，将上述经过均匀化前处理后的烧结钕铁硼磁体采用专利ZL200810143741.X所述的电镀镍钨磷合金镀层的电镀液配方及工艺参数进行电镀镍钨磷合金镀层，然后用水冲洗干净即可。

实施例2

一种烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷工艺方法，包括如下步骤：

(1)将钕铁硼磁体表面的油脂、氧化皮和锈蚀产物、边角打磨至2000#，获得均匀新鲜的磁体表面，然后超声波或水洗净；

(2)化学碱性除油处理，配制碱性除油液，该液体中包括氢氧化钠8g/L，磷酸钠150g/L，碳酸钠50g/L，表面活性剂0.5g/L，余量为水。其中表面活性剂为辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10(OP-10)。水为蒸馏水或者去离子水；将碱性除油液加热至70℃，将打磨的钕铁硼磁体放入碱性除油中洗8min，然后用超声波进行三次水洗，其中第一步水洗为55℃热水洗；

(3)酸性活化处理，配制酸性活化液，该液体中包括草酸70g/L，余量为水，水为蒸馏水或者去离子水，将经过碱性除油的钕铁硼磁体放入酸性活化液在室温浸泡处理8min，然后用超声波或水洗净；

(4)电镀镍钨磷合金镀层，将上述经过均匀化前处理后的烧结钕铁硼磁体采用专利ZL200810143741.X所述的电镀镍钨磷合金镀层的电镀液配方及工艺参数进行电镀镍钨磷合金镀层，然后用水冲洗干净即可。

实施例3

一种烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷工艺方法，包括如下步骤：

(1)将钕铁硼磁体表面的油脂、氧化皮和锈蚀产物、边角打磨至2000#，获得均匀新鲜的磁体表面，然后超声波或水洗净；

(2)化学碱性除油处理，配制碱性除油液，该液体中包括氢氧化钠6g/L，磷酸钠120g/L，碳酸钠80g/L，表面活性剂0.5g/L，余量为水。其中表面活性剂为十二烷基磺酸钠。水为蒸馏水或者去离子水；将碱性除油液加热至65℃，将打磨的钕铁硼磁体放入碱性除油中洗5min，然后用超声波进行三次水洗，其中第一步水洗为50℃热水洗；

(3)酸性活化处理，配制酸性活化液，该液体中包括草酸50g/L，余量为水，水为蒸馏水或者去离子水，将经过碱性除油的钕铁硼磁体放入酸性活化液在室温超声波辅助下处理4min，然后用超声波或水洗净；

(4)电镀镍钨磷合金镀层，将上述经过均匀化前处理后的烧结钕铁硼磁体采用专利ZL200810143741.X所述的电镀镍钨磷合金镀层的电镀液配方及工艺参数进行电镀镍钨磷合金镀层，然后用水冲洗干净即可。

实施例4

一种烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷工艺方法，包括如下步骤：

(1)将钕铁硼磁体表面的油脂、氧化皮和锈蚀产物、边角打磨至2000#，获得均匀新鲜的磁体表面，然后超声波或水洗净；

(2)化学碱性除油处理，配制碱性除油液，该液体中包括氢氧化钠4g/L，磷酸钠180g/L，碳酸钠30g/L，表面活性剂0.5g/L，余量为水。其中表面活性剂为十二烷基磺酸钠。水为蒸馏水或者去离子水；将碱性除油液加热至70℃，将打磨的钕铁硼磁体放入碱性除油中洗3min，然后用超声波进行三次水洗，其中第一步水洗为45℃热水洗；

(3)酸性活化处理，配制酸性活化液，该液体中包括草酸100g/L，余量为水，水为蒸馏水或者去离子水，将经过碱性除油的钕铁硼磁体放入酸性活化液在室温浸泡处理3min，然后用超声波或水洗净；

(4)电镀镍钨磷合金镀层，将上述经过均匀化前处理后的烧结钕铁硼磁体采用专利ZL200810143741.X所述的电镀镍钨磷合金镀层的电镀液配方及工艺参数进行电镀镍钨磷合金镀层，然后用水冲洗干净即可。

对比实施例1

将烧结钕铁硼磁体按实施例1方法打磨，按照常规电镀前处理经过打磨→化学碱性除油→酸洗(稀硝酸+硫脲)→活化(氟化氢铵+磺基水杨酸)后进行电镀镍钨磷镀层，然后用水冲洗干净。

实施例1～4及对比实施例1的测试方法及数据：

用热冷循环实验和中性盐雾实验测试经过不同前处理工艺处理后的钕铁硼磁体与镀覆的镍钨磷合金镀层之间的结合力以及耐蚀性能进行研究，结果见表1。

表1经过不同前处理工艺处理后的钕铁硼磁体与镀覆的镍钨磷合金镀层之间的结合力以及耐蚀性能

从表1中可以看出，用本发明的烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷工艺方法获得的镀覆镍钨磷电镀层的钕铁硼磁体，可以承受15次热震实验，镀层表面无鼓泡、起皮和脱落等现象，并且可以承受1024h的中性盐雾实验后镀层表面无点蚀现象出现。而用对比例的方法在烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷合金镀层，最多可以承受一次热震实验表面就会出现裂纹以及镀层炸裂现象，并且镀层经过72h中性盐雾试验后表面会出现点蚀和镀层表面出现鼓泡现象。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，均应包括在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷的工艺，其特征在于，将烧结钕铁硼磁体的表面依次经过打磨、碱性除油、热水洗涤处理后，置于浓度为10～120g/L的草酸溶液中，进行浸泡活化处理或超声辅助活化处理；在活化处理后的烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷合金镀层。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，草酸溶液的浓度为20～100g/L。

3.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，草酸溶液的浓度为40～90g/L。

4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的浸泡活化处理时间为1～8min。

5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的超声辅助活化处理是在频率为35000～45000Hz的超声辅助下活化处理1～8min。

6.如权利要求1～5任一项所述的工艺，其特征在于，所述的热水洗涤是采用45～55℃的热水进行超声辅助洗涤。