专利名称：一种提高钕铁硼永磁体表面电镀锌层结合力的方法
技术领域：
本发明涉及材料表面处理领域，具体的说是一种提高钕铁硼材料表面电镀锌层结合力的方法。
背景技术：
钕铁硼永磁材料以优异的磁性能、价格比及丰富的资源储备，迅速进入工业化社会。但钕铁硼材料表面孔隙多、疏松粗糙、极易氧化生锈，导致耐腐蚀性差，严重限制了它的应用范围。国内外很多人为了提高钕铁硼磁体的耐腐蚀性，已经做了许多研究，如合金化处理和表面处理，但通过添加合金元素虽然可以在一定程度上提高磁体的耐腐蚀性能，但效 果非常有限，而且有时会以损害磁体的磁性能为代价。同时，合金化的方法也将提高材料成本，并且不能从根本上解决磁体腐蚀的固有缺陷。通过对钕铁硼永磁体进行表面防护处理，可以在不损害磁性能的条件下，大大提高磁体的耐腐蚀性能，而且还可以降低钕铁硼表面处理的成本。国内外主要对钕铁硼进行表面处理，来提高镀层的结合力和耐蚀性，较多采用电镀工艺处理，原因是电镀是指通过电化学方法在固体表面上沉积一薄层金属或合金的过程，其优点为对电镀设备要求不高，工艺条件较容易满足，成膜速度快，价格便宜，易于大
批量生产。目前，电镀锌在表面处理方面占有主要地位，它占电镀总量的60% 65%。同时，镀锌的成本低，废水处理简单，对设备不会造成腐蚀，有利于降低钕铁硼材料表面处理的成本。但是目前钕铁硼电镀锌工艺前处理过于复杂，结合力也不理想，影响了钕铁硼电镀锌的应用。虽然常规电镀的前处理，对解决镀锌层起皮和脱落有一定的作用，但由于除油溶液和酸洗除锈液添加甲酸或氨水调节PH，导致浸镀锌层与基体结合不牢固，虽然表面电镀锌层比较完整，但结合力不好。因此，可以说镀层与基体结合力差的问题，是影响电镀锌技术在钕铁硼防腐技术中推广应用的最大障碍。
发明内容
发明目的
本发明提供了一种提高钕铁硼永磁体表面电镀锌层结合力的方法，采用酸洗和浸镀工艺相结合后进行镀锌的预处理，取消了常规酸洗后还要进行活化的工艺，工艺简单，操作方便。技术方案
本发明是通过以下技术方案来实现的
一种提高钕铁硼永磁体表面电镀锌层结合力的方法，其特征在于将钕铁硼永磁体进行打磨后，按以下步骤进行(I)碱洗除油、(2)酸洗、(3)浸镀、(4)电镀锌处理。碱洗除油的配方及工艺条件为磷酸钠60-80 g/L、碳酸钠40-60 g/L、氢氧化钠5-10 g/L、OP-IO 乳化剂 0. 5-1. 0 g/L、十二烷基硫酸钠 O. 1-0. 5 g/L，温度 60_70°C，处理时间l_2min。步骤(2)酸洗在步骤(I)碱洗除油并清洗后进行，酸洗的配方及工艺条件为硝酸40-60 1^/1、六次甲基四胺1.0-2.0 g/L、十二烷基硫酸钠O. 1-0.5 g/L，温度为15_25°C，处理时间为15-25s。浸镀的配方及工艺条件为硫酸锌20-40g/L、焦磷酸钠100-120 g/L、碳酸钠5-10g/L、氟化钠 3-5/L，温度 80-85°C，处理时间 30_40s。电镀锌处理的配方及工艺条件为氯化锌50-60 g/L、氯化钾180-200 g/L、硼酸30-40 g/L、苄叉丙酮 10-20g/l、苯甲酸钠 30-40 g/1、0P-10 乳化剂 150- 200 g/Ι、糖精1-2 g/Ι、烟酸 2-3 g/Ι、丁炔二醇 O. 05-0. I g/1 ；pH 为 5_6，阴极电流密度l_5A/dm2，温度15-55°C，电镀时间 30-60min。
优点及效果
本发明是一种提高钕铁硼永磁体表面电镀锌层结合力的方法，具有如下优点
(1)本发明利用可控的酸洗溶液获得浸镀锌所需表面，取消了常规酸洗后还要进行活化的工艺，具有工艺简单，操作方便等优点；
(2)不使用甲酸调节除油液的pH，酸洗溶液不使用氨水调节pH，也不使用氢氟酸作为溶液成分，减少对操作者和环境均产生不利影响的问题；
(3)虽然以硝酸为主要酸洗除锈成分，但酸洗效果一般不易控制，本发明通过加入适量缓蚀剂、润湿剂等，可以控制酸洗后表面状态，在适当的条件下，使影响结合力的钕铁硼表面氧化膜得以除去，并且有利于浸镀锌层的制备，实现直接浸镀锌获得电镀锌的可靠的底层，之后可进行常规电镀锌，可以获得结合力和耐蚀性都优良的镀锌层；
(4)经前处理后形成有利于电镀锌的底层，实现了在钕铁硼表面的直接电镀锌。
图I为用本发明方法得到的电镀锌样品的截面形貌扫描电镜图，其中图I (a)为钕铁硼电镀锌层截面形貌扫描电镜图，图I (b)为钕铁硼电镀锌层截面线扫描图(b)。
具体实施例方式 下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围不受实施例的限制。本发明提出了一种提高钕铁硼永磁体表面电镀锌层结合力的方法，将钕铁硼永磁体进行打磨后，按以下步骤进行(1)碱洗除油、(2)酸洗、(3)浸镀、(4)电镀锌处理；具体如下在电镀之前，按顺序用刚玉砂纸从400号到2000号将样品打磨光亮，用去离子水冲洗，之后按以下步骤进行碱性除油一热去离子水洗一流动冷水洗一酸洗一流动冷水洗一浸镀—流动冷水洗一电镀锌一热风吹干一结合力检测(参照GB /T 9286-1998采用划线格试验测定镀锌层的结合力)。(I)碱洗除油将打磨光亮的样品浸入包含磷酸钠60-80 g/L、碳酸钠40-60 g/L、氢氧化钠5-10 g/L、0P-10乳化剂O. 5-1. O g/L、十二烷基硫酸钠O. 1-0. 5 g/L的溶液中，温度60-70°C，处理时间l_2min ;除油后先后进行热去离子水洗和流动冷水洗。(2)酸洗将除油并水洗后的样品浸入硝酸40-60 mL/L、六次甲基四胺I. 0-2. O g/L、十二烷基硫酸钠O. 1-0. 5 g/L，温度为15-25°C，处理时间为15_25s，取消了常规酸洗后还要进行活化的工艺，酸洗后要进行流动冷水洗。(3)浸镀将酸洗之后进行流动冷水洗后的样品浸入包含硫酸锌20_40g/L、焦磷酸钠100-120 g/L、碳酸钠5-10g/L、氟化钠3-5/L的溶液中，温度80-85°C，处理时间30_40s ο浸镀锌的目的是获得均匀的底层，以此保证镀层良好的附着力，是决定镀层附着力大小的关键工序；浸镀锌的方法有多种，应用较广的是焦磷酸盐体系，该体系浸锌速度快，浸镀镀层均匀、附着力好。(4)电镀锌处理将浸镀之后流动冷水洗后的样品和直流电源的负极联接，纯锌板与电源正极联接，组成电镀回路，并浸入包含氯化锌50-60 g/L、氯化钾180-200 g/L、硼酸 30-40 g/L、苄叉丙酮 10-20g/l、苯甲酸钠 30-40 g/1、0P-10 乳化剂 150- 200 g/Ι、糖精1-2 g/Ι、烟酸2-3 g/Ι、丁炔二醇O. 05-0. I g/Ι的电镀锌溶液中，进行电镀金属锌；电镀锌溶液的PH为5-6，使用的阴极电流密度l_5A/dm2，溶液温度15_55°C，电镀锌的时间为 30_60mino电镀锌结束后，进行流动冷水洗3-5min，用热风吹干。参照GB /T 9286-1998采用划线格试验测定镀锌层的结合力，具体方法是用钢刀在镀锌表面划出ImmXlmm的小方格，划线时压力应使钢刀一次就能划破镀层，到达基体金属，最后用胶带粘贴后撕拉，胶带撕拉的方向与镀层成60°角，计算未鼓泡或未被撕拉掉的小方格子数所占总的小方格子数的百分数，以百分数作为评价镀锌层结合力的好坏。百分数越大，表明镀锌层结合力越好，例如连I个小方格子都没掉，即为100%。图I是按照本发明方法得到的电镀锌样品的截面形貌扫描电镜图，从图I (a)的截面形貌可以看到镀锌层与钕铁硼基体结合良好，这一点也从图I (b)截面的线扫描图中元素变化可以得到证实。实施例I :
基材为烧结型钕铁硼永磁体(样品来源安泰科技股份有限公司，主要成分63. 95%Fe, 29% Nd，I. 1% B及少量其他元素)，样品尺寸5 cm XlcmXO. 25cm。(I)碱洗除油工艺条件磷酸钠60 g/L、碳酸钠40 g/L、氢氧化钠5g/L、0P-10乳化剂O. 5g/L、十二烷基硫酸钠O. I g/L ;温度70°C，处理时间2min。(2)酸洗在碱洗并清洗后进行，硝酸40 1^/1，六次甲基四胺2.0 g/L，十二烷基硫酸钠O. 5 g/L ;温度为25°C，处理时间为25s。(3)浸镀锌，其目的是获得均匀的底层，以此保证镀层良好的附着力，是决定镀层附着力大小的关键工序；浸镀锌的方法应用焦磷酸盐体系，该体系浸锌速度快，浸镀镀层均匀、附着力好；工艺条件浸镀的配方为硫酸锌30g/L、焦磷酸钠105 g/L、碳酸钠7g/L、氟化钠5g/L ;温度85°C，处理时间30s。(4)电镀锌配方及工艺条件氯化锌60 g/L、氯化钾200 g/L、硼酸40 g/L、苄叉丙酮20g/l、苯甲酸钠40 g/1、0P-10乳化剂200 g/Ι、糖精2 g/Ι、烟酸3 g/Ι、丁炔二醇O. Ig/Ι，进行电镀金属锌；电镀锌溶液的PH为5-6，使用的阴极电流密度2A/dm2，温度25°C，电镀时间30min。将得到的电镀锌样品的截面形貌在扫描电子显微镜下观察，镀锌层与钕铁硼基体结合良好，划线格试验测定结果为100%。
实施例2
基材为烧结型钕铁硼永磁体(样品来源安泰科技股份有限公司，主要成分63. 95%Fe, 29% Nd，I. 1% B及少量其他元素)，样品尺寸5 cm XlcmXO. 25cm。(I)碱洗除油工艺条件磷酸钠80 g/L、碳酸钠60 g/L、氢氧化钠10g/L、0P_10乳化剂I. Og/L、十二烷基硫酸钠O. 5 g/L ;温度60°C、处理时间lmin。(2)酸洗在碱洗并清洗后进行，硝酸60 mL/L，六次甲基四胺I. O g/L，十二烷基硫酸钠O. I g/L ;温度为15°C，处理时间为15s。(3)浸镀锌，其目的是获得均匀的底层，以此保证镀层良好的附着力，是决定镀层附着力大小的关键工序；浸镀锌的方法应用焦磷酸盐体系，该体系浸锌速度快，浸镀镀层均匀、附着力好；工艺条件浸镀的配方为硫酸锌20g/L、焦磷酸钠100 g/L、碳酸钠5g/L、氟化钠3g/L ;温度80°C，处理时间40s。
(4)电镀锌配方及工艺条件氯化锌50 g/L、氯化钾180 g/L、硼酸30 g/L、苄叉丙酮10g/l、苯甲酸钠30 g/1、0P-10乳化剂150 g/Ι、糖精lg/Ι、烟酸2 g/Ι、丁炔二醇O. 05g/Ι，进行电镀金属锌；电镀锌溶液的PH为5-6，使用的阴极电流密度lA/dm2，温度15°C，电镀时间40min。将得到的电镀锌样品的截面形貌在扫描电子显微镜下观察，镀锌层与钕铁硼基体结合良好，划线格试验测定结果为100%。实施例3
基材为烧结型钕铁硼永磁体(样品来源安泰科技股份有限公司，主要成分63. 95%Fe, 29% Nd，I. 1% B及少量其他元素)，样品尺寸5 cm XlcmXO. 25cm。(I)碱洗除油工艺条件磷酸钠70 g/L、碳酸钠50 g/L、氢氧化钠7g/L、0P-10乳化剂O. 8g/L、十二烷基硫酸钠O. 3 g/L ;温度65°C、处理时间1. 5min。(2)酸洗在碱洗并清洗后进行，硝酸50 mL/L，六次甲基四胺I. 5 g/L，十二烷基硫酸钠O. 3g/L ;温度为20°C，处理时间为20s。(3)浸镀锌，其目的是获得均匀的底层，以此保证镀层良好的附着力，是决定镀层附着力大小的关键工序；浸镀锌的方法应用焦磷酸盐体系，该体系浸锌速度快，浸镀镀层均匀、附着力好；工艺条件浸镀的配方为硫酸锌40g/L、焦磷酸钠120 g/L、碳酸钠10g/L、氟化钠4g/L ;温度82°C，处理时间35s。(4)电镀锌配方及工艺条件氯化锌55 g/L、氯化钾190 g/L、硼酸35 g/L、苄叉丙酮15g/l、苯甲酸钠35 g/1、0P-10乳化剂180 g/Ι、糖精I. 5g/l、烟酸2. 5 g/Ι、丁炔二醇O. 08 g/Ι，进行电镀金属锌；电镀锌溶液的pH为5-6，使用的阴极电流密度5A/dm2，温度55°C，电镀时间50min。将得到的电镀锌样品的截面形貌在扫描电子显微镜下观察，镀锌层与钕铁硼基体结合良好，划线格试验测定结果为100%。实施例4:
基材为烧结型钕铁硼永磁体(样品来源安泰科技股份有限公司，主要成分63. 95%Fe, 29% Nd，I. 1% B及少量其他元素)，样品尺寸5 cm XlcmXO. 25cm。(I)碱洗除油工艺条件磷酸钠65 g/L、碳酸钠55 g/L、氢氧化钠8g/L、0P-10乳化剂O. 6g/L、十二烷基硫酸钠O. 2 g/L ;温度68°C、处理时间2min。
(2)酸洗在碱洗并清洗后进行，硝酸55!11171，六次甲基四胺1.0 g/L，十二烷基硫酸钠O. 2 g/L ;温度为18°C，处理时间为22s。(3)浸镀锌，其目的是获得均匀的底层，以此保证镀层良好的附着力，是决定镀层附着力大小的关键工序；浸镀锌的方法应用焦磷酸盐体系，该体系浸锌速度快，浸镀镀层均匀、附着力好；工艺条件浸镀的配方为硫酸锌25g/L、焦磷酸钠110 g/L、碳酸钠8g/L、氟化钠3g/L ;温度83°C，处理时间40s。(4)电镀锌配方及工艺条件氯化锌58 g/L、氯化钾195 g/L、硼酸30 g/L、苄叉丙酮18g/l、苯甲酸钠38 g/1、0P-10乳化剂170g/l、糖精lg/Ι、烟酸2g/l、丁炔二醇O. I g/1，进行电镀金属锌；电镀锌溶液的PH为5-6，使用的阴极电流密度3A/dm2，温度25°C，电镀时间60min。将得到的电镀锌样品的截面形貌在扫描电子显微镜下观察，镀锌层与钕铁硼基体结合良好，划线格试验测定结果为100%。 结论本发明采用酸洗和浸镀工艺相结合后进行镀锌的预处理，取消了常规酸洗后还要进行活化的工艺，具有工艺简单，操作方便等优点。在此预处理基础上进行电镀锌，可以获得结合力和耐蚀性好的电镀锌防护层。本发明采用了适合于钕铁硼磁体的镀前除油，和以浸镀锌层为基底的常规弱酸性电镀锌工艺，既得到了高耐蚀性的镀层，也保证了镀层与基体的结合力，进一步解决了钕铁硼表面防护的技术难题。本发明除油液不需要用甲酸等调节和控制在一定的pH范围,酸洗溶液不使用氨水调节pH，也不使用氢氟酸作为溶液成分；解决了对操作者和环境均产生不利影响的问题。工艺流程简单，整个工艺可以不使用超声波设备，生产成本低。
权利要求
1.一种提高钕铁硼永磁体表面电镀锌层结合力的方法，其特征在于将钕铁硼永磁体进行打磨后，按以下步骤进行(I)碱洗除油、(2)酸洗、(3)浸镀、(4)电镀锌处理。
2.根据权利要求I所述的一种提高钕铁硼永磁体表面电镀锌层结合力的方法，其特征在于碱洗除油的配方及工艺条件为磷酸钠60-80 g/L、碳酸钠40-60 g/L、氢氧化钠5_10g/L、OP-IO乳化剂O. 5-1. O g/L、十二烷基硫酸钠O. 1-0. 5 g/L，温度60_70°C，处理时间l-2min。
3.根据权利要求I所述的一种提高钕铁硼永磁体表面电镀锌层结合力的方法，其特征在于步骤(2)酸洗在步骤(I)碱洗除油并清洗后进行，酸洗的配方及工艺条件为硝酸40-60 1^/1、六次甲基四胺1.0-2.0 g/L、十二烷基硫酸钠O. 1-0.5 g/L，温度为15_25°C，处理时间为15-25s。
4.根据权利要求I所述的一种提高钕铁硼永磁体表面电镀锌层结合力的方法，其特征在于浸镀的配方及工艺条件为硫酸锌20-40g/L、焦磷酸钠100-120 g/L、碳酸钠5_10g/L、氟化钠3-5/L，温度80-85°C，处理时间30_40s。
5.根据权利要求I所述的一种提高钕铁硼永磁体表面电镀锌层结合力的方法，其特征在于电镀锌处理的配方及工艺条件为氯化锌50-60 g/L、氯化钾180-200 g/L、硼酸30-40 g/L、苄叉丙酮 10-20g/l、苯甲酸钠 30-40 g/1、0P-10 乳化剂 150- 200 g/Ι、糖精1-2 g/Ι、烟酸 2-3 g/Ι、丁炔二醇 O. 05-0. I g/1 ;pH 为 5_6，阴极电流密度l_5A/dm2，温度15-55°C，电镀时间 30-60min。
全文摘要
本发明属于材料表面处理领域，主要涉及一种提高钕铁硼永磁体表面电镀锌层结合力的方法，将钕铁硼永磁体进行倒角打磨后，按以下步骤进行碱洗除油、酸洗、浸镀、电镀锌处理。本发明采用镀前除油，酸洗和浸镀工艺相结合后进行镀锌的预处理，取消了常规酸洗后还要进行活化的工艺，具有工艺简单，操作方便等优点，在此预处理基础上进行电镀锌，可以获得结合力和耐蚀性好的电镀锌防护层，既得到了高耐蚀性的镀层，也保证了镀层与基体的结合力。
文档编号C25D5/36GK102965703SQ201210481359
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者孙硕, 苏博, 于心同, 高闯, 王军, 娄桂艳, 迟松江 申请人:沈阳工业大学