釹鐵硼電鍍技術(shù)的改進(jìn)

釹鐵硼電鍍技術(shù)的改進(jìn)
 

目前的釹鐵硼電鍍生產(chǎn)技術(shù)，基本適應(yīng)了市場(chǎng)的需要，滿足了大多數(shù)產(chǎn)品的要求，但其中一些工藝固有的不利因素，既制約了磁體表面品質(zhì)的穩(wěn)定，且造成生產(chǎn)成本的提高，所以有待進(jìn)一步改善和提高。
 

1.鍍鋅

針對(duì)三價(jià)鉻鈍化膜耐蝕性差的問(wèn)題，解決或改善思路:

1)尋找一種雜質(zhì)含量低的純鋅電鍍工藝，直接在釹鐵硼基體上施鍍;

2)純鋅電鍍層工藝若不能直接在釹鐵硼基體上施鍍，可采用氯化鉀鍍鋅或浸鋅打底后再鍍純鋅層的方式。采用該思路進(jìn)行初步生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)后，效果與預(yù)期較吻合。

另外，可通過(guò)以下途徑來(lái)提高釹鐵硼鍍鋅層的耐蝕性。

1)采用堿性鍍鋅層。堿性鍍鋅層致密度高，這在釹鐵硼鍍鋅層要靠低孔隙率(而非陽(yáng)極保護(hù)作用)保證其耐蝕性的情況下意義更大，并且堿性鍍鋅層有機(jī)雜質(zhì)夾附少，利于三價(jià)鉻鈍化膜的生成。

但堿性鍍鋅工藝不能直接在釹鐵硼基體上施鍍，需浸鋅或氯化鉀鍍鋅預(yù)鍍。

2)采用鋅-鎳合金鍍層。鋅-鎳合金鍍層對(duì)釹鐵硼基體的陽(yáng)極保護(hù)作用也不明顯，但耐蝕性極佳(最高可比純鋅層提高約10倍)，可做為釹鐵硼鍍鋅的高端鍍層。

目前的問(wèn)題:

a.酸性鋅-鎳合金鍍層含鎳量高，耐蝕性好，但滾鍍難度大;

b.堿性鋅-鎳合金宜滾鍍，但鍍層含鎳量低，耐蝕性稍差，且需浸鋅或氯化鉀鍍鋅預(yù)鍍。

2.鍍鎳

預(yù)鍍鎳采用瓦特型半光亮鍍鎳工藝，主要目的是保證鍍層與基體的結(jié)合力穩(wěn)定，深鍍能力佳，為后續(xù)鍍銅打好基礎(chǔ)。

但釹鐵硼在簡(jiǎn)單鹽鍍液類(lèi)型的半光亮鍍鎳液中易受腐蝕將鍍液污染，除采取措施(從鍍液、滾筒及操作等方面)盡量減輕磁體腐蝕外，還應(yīng)對(duì)溶解到鍍液中的鐵離子采取措施:

1)定期處理鍍液，但會(huì)增加處理溶液的費(fèi)用，造成部分溶液流失，影響生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行;

2)采用雜質(zhì)掩蔽劑，與鍍液中的鐵離子形成螯合物，使鐵與鎳共沉積，變害為利，這樣可延長(zhǎng)溶液大處理周期，保持生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，降低非生產(chǎn)性成本損耗。

較厚的底鎳層增加了總鎳層厚度，加大了對(duì)磁體的磁屏蔽作用，減薄底鎳層厚度可減小其影響，但增加了基體受后續(xù)鍍銅液腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。

為此可采取如下措施:

1)盡量選用分散性能好的預(yù)鍍鎳工藝，零件低區(qū)鍍層厚度相應(yīng)增加，則可減薄底鎳層平均厚度;

2)盡量選用對(duì)磁體腐蝕性小的鍍銅工藝，對(duì)底鍍層的要求降低，則可減薄底鎳層厚度。面層亮鎳較厚是影響磁體磁性能的主要因素，但不能單純靠減薄面鎳層來(lái)減小其影響，因?yàn)槊骀囂?huì)降低鍍層抗蝕性，得不償失。

比較好的方案是盡量多使用不導(dǎo)磁鍍層:

1）首先保持鍍銅層δ為7～9μm;

2)其次使用不導(dǎo)磁的高磷化學(xué)鎳代替光亮鍍鎳，δ為8～10μm。這樣，既能提高鍍層防腐，又能減小對(duì)磁體磁性能的影響。

3.鍍銅

目前釹鐵硼鍍銅存在的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是鍍銅液對(duì)磁體腐蝕嚴(yán)重，影響鍍層結(jié)合力，且腐蝕產(chǎn)物將鍍銅液污染，因此對(duì)底鎳層的質(zhì)量(厚度、覆蓋能力及無(wú)漏鍍等)要求較高。

針對(duì)釹鐵硼的特殊性，尋找更加穩(wěn)定的絡(luò)合劑，開(kāi)發(fā)新型無(wú)氰堿性鍍銅工藝，是解決或改善問(wèn)題的關(guān)鍵。

新型無(wú)氰堿銅工藝采用與Cu2+絡(luò)合能力強(qiáng)的絡(luò)合劑，與釹鐵硼基體不產(chǎn)生置換反應(yīng)，可以接受δ為1～2μm的底鎳層，而始終保持結(jié)合力良好。

甚至可以采用沖擊電流方法，直接在釹鐵硼磁體表面鍍銅，鍍層結(jié)合力良好。

同時(shí)新型無(wú)氰堿性鍍銅工藝還具有如下優(yōu)越性。

1)鍍液中ρ(Cu2+)為7～8g/L，溶液波美度22左右，黏度低，則帶出損失少，溶液穩(wěn)定性好，流程清洗簡(jiǎn)單化，適合自動(dòng)化生產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)使用。

2)無(wú)需添加光亮劑，鍍層自然整平出光，光亮度足夠高，生產(chǎn)控制更加容易。

3)溶液控制容易，無(wú)需復(fù)雜的絡(luò)合劑分析，測(cè)試方便;絡(luò)合劑穩(wěn)定不水解，無(wú)水解產(chǎn)物干擾。

4)深鍍能力、均鍍能力俱佳，銅鍍層純度高、應(yīng)力低，整體效果好于氰化物鍍銅。

經(jīng)過(guò)一年多生產(chǎn)實(shí)踐證明，新型無(wú)氰堿性鍍銅工藝是一種很適合在釹鐵硼表面處理生產(chǎn)中采用的鍍銅工藝。

4.化學(xué)鍍鎳

目前釹鐵硼件化學(xué)鍍鎳采用的高磷合金工藝多借用其他行業(yè)的常規(guī)工藝，存在操作溫度高、設(shè)備塑料部分被易金屬化、溶液穩(wěn)定性差等缺陷。

針對(duì)釹鐵硼的特殊性，開(kāi)發(fā)低溫、高穩(wěn)定和適合滾鍍生產(chǎn)的化學(xué)鍍鎳工藝，是釹鐵硼化學(xué)鍍鎳改進(jìn)的方向。

比較可行的釹鐵硼整套化學(xué)鍍鎳工藝，其主要流程如下。

預(yù)鍍鎳2μm→電鍍銅4μm→化學(xué)鍍鎳1μm→化學(xué)鍍鎳-銅-磷合金10～15μm。

該工藝可獲得至少滿足96h中性鹽霧試驗(yàn)要求的釹鐵硼化學(xué)鍍鎳層，并且:

1)鍍層不導(dǎo)磁，對(duì)磁體磁性能影響小;

2)溶液操作溫度低(65～72℃)，壽命長(zhǎng);

3)無(wú)滾筒及氟塑料加熱器被金屬化現(xiàn)象，適合連續(xù)生產(chǎn);

4)使用者自行配制鎳補(bǔ)加濃縮液，生產(chǎn)成本低;

5)鍍層無(wú)鉛、鎘，完全滿足RoHS指令要求。采用該套工藝方案是解決釹鐵硼化學(xué)鍍鎳問(wèn)題的一條有效途徑。

5.生產(chǎn)設(shè)備及方式

釹鐵硼滾鍍生產(chǎn)采用自動(dòng)線問(wèn)題較多，現(xiàn)僅就各鍍種溶液交叉污染問(wèn)題提出以下幾項(xiàng)改善措施。

1)實(shí)現(xiàn)充分水洗。

手動(dòng)線轉(zhuǎn)換鍍種時(shí)更換滾筒，可徹底解決清洗問(wèn)題，自動(dòng)線不半途換筒，則易交叉污染。

所以自動(dòng)線生產(chǎn)應(yīng)實(shí)現(xiàn)充分水洗，每次轉(zhuǎn)換鍍種時(shí)采用兩級(jí)回收后四級(jí)逆流漂洗，水洗過(guò)程中每一級(jí)應(yīng)清洗三次以上，每次滾筒在清洗槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)三圈以上。

清洗水需精密過(guò)濾，純水效果更佳。鎳回收槽添加鎳離子回收裝置，降低鎳離子升高的速度。

2)選擇更適合自動(dòng)線的工藝，解決鎳、銅溶液交叉污染問(wèn)題。

例如，預(yù)鍍鎳采用低濃度工藝，降低黏度，減少帶出量，利于水洗環(huán)節(jié)的清洗效果;鍍銅采用新型無(wú)氰堿性鍍銅工藝，銅離子濃度低，溶液黏度低，帶出少，有利水洗。

3)各鍍種增加在線連續(xù)電解凈化環(huán)節(jié)，將生產(chǎn)中難以避免的交叉污染通過(guò)凈化裝置，實(shí)現(xiàn)溶液的自我維護(hù)，保持溶液的品質(zhì)。

例如，鍍銅和鍍鎳槽旁，增添循環(huán)電解凈化槽，24h連續(xù)不間斷低電流電解凈化溶液。

釹鐵硼半自動(dòng)滾鍍生產(chǎn)線是適合具有特殊性質(zhì)的釹鐵硼零件滾鍍生產(chǎn)的一種方式。

釹鐵硼各鍍種單獨(dú)成線(如鍍鋅線、鍍底鎳線、鍍銅線、鍍亮鎳線等)，滾筒施鍍?nèi)圆捎迷瓭L鍍機(jī)形式，并增加相應(yīng)輔助槽，滾筒運(yùn)送采用半自動(dòng)行車(chē)。

這種形式介于手動(dòng)線與自動(dòng)線之間，兼顧了兩者的優(yōu)點(diǎn)，靈活性強(qiáng)，無(wú)交叉污染問(wèn)題，同時(shí)勞動(dòng)生產(chǎn)效率提高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，可實(shí)現(xiàn)釹鐵硼鍍件滾鍍高質(zhì)高產(chǎn)的雙重目的。

目前國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)在使用該方式生產(chǎn)。

結(jié) 語(yǔ)

釹鐵硼材料電鍍經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但其中存在的問(wèn)題還需要進(jìn)一步改善和解決。

本文內(nèi)容僅涉及通用的液相電化學(xué)金屬表面處理。釹鐵硼真空氣相鍍鋁技術(shù)，長(zhǎng)期由日本企業(yè)壟斷，我國(guó)還處于較低的開(kāi)發(fā)水平，期待更多的有識(shí)之士參與其中，共謀發(fā)展。

未來(lái)五年，我國(guó)依托稀土資源優(yōu)勢(shì)，將會(huì)在稀土磁鋼全球市場(chǎng)上拓展出更大的空間，釹鐵硼表面處理技術(shù)將會(huì)面臨更多的問(wèn)題，期待更多的新工藝、新材料和新技術(shù)在釹鐵硼表面處理中展開(kāi)應(yīng)用。