釹鐵硼零件滾鍍工藝

1、釹鐵硼零件滾鍍工藝一、概述釹鐵硼是磁性材料大家族中的一個 (新 成員。磁性材料從應用功能上可分為軟磁材料、 永磁材料、磁記錄 -矩磁材料、旋磁材料等多種,統(tǒng)稱為磁功能材料。其中永磁材料指磁化 后不易退磁而能長期保留磁性的一種磁性材料, 也稱硬磁材料或恒磁材料。 永磁材料有鋁鎳 鈷系、鐵氧體系和稀土永磁材料等多種。其中稀土永磁材料指由稀土元素釤、釹、鈰、鐠等 與過渡元素鐵、 鈷等組成的合金, 其磁性能大大超過鋁鎳鈷系及鐵氧體系, 故在現(xiàn)代電子通 訊技術中得到廣泛的應用。 稀土永磁材料的發(fā)展到目前為止經(jīng)歷了三代, 第一、 二代為釤鈷 系,雖然磁性能較好,但因含儲量稀少的釤和稀缺、昂貴的戰(zhàn)略金屬鈷使

2、其發(fā)展受到限制。 第三代即釹鐵硼,最早于 1983年誕生于日本住友特殊金屬公司,其磁能積是鋁鎳鈷系的 5 6倍、 鐵氧體系的約 10倍、 釤鈷系的約 2倍, 是目前為止磁性最強的永磁材料, 號稱 “ 永磁王 ” 。 并且,釹鐵硼 (相對于釤鈷系 價格低廉、資源儲備豐富,因此一經(jīng)問世即得到快速的發(fā)展, 目前已廣泛用作電子信息、 汽車制造、 通用機械、 石油化工及尖端技術等行業(yè)不可缺少的磁 功能材料,是二十一世紀的朝陽產(chǎn)業(yè)。但與其它永磁材料 (如鐵氧體 相比,釹鐵硼極易受到腐蝕。因為:(1材料中含約 1/3化 學活性極強的釹 (標準電位 -2.431V ,則 (尤其在暖濕和高溫環(huán)境中 表面極易氧化

3、,產(chǎn)生晶界 腐蝕; (2材料中的富釹相、富硼相與主相 Nd2Fe14B 形成原電池,從而使腐蝕加速。所以, 釹鐵硼產(chǎn)品在使用前必須進行嚴格的防腐處理, 否則材料腐蝕后磁性能大大下降, 將直接影 響整機的使用性能和壽命。電鍍作為一種成熟的金屬表面處理手段, 在釹鐵硼磁體防腐領域應用較為廣泛。 釹鐵硼 磁體根據(jù)制作方法不同分為燒結(jié)型和粘結(jié)型兩種。釹鐵硼電鍍一般用于燒結(jié)型而非粘結(jié)型, 因為粘結(jié)型釹鐵硼在制作過程中粘結(jié)劑溶劑的揮發(fā)易形成孔洞, 孔洞和粘結(jié)劑不能構(gòu)成導電 回路, 從而難以使金屬在零件表面進行電化學沉積。 釹鐵硼產(chǎn)品有圓片、 圓環(huán)、 圓柱、 圓管、 扇形、方片、方塊、瓦片等多種形狀,但多為

4、小零件,故廣泛采用滾鍍。并且,即使稍大點 兒的零件 (如方塊、瓦片等 經(jīng)過工藝或設備改進,目前也很多采用滾鍍。但釹鐵硼零件滾鍍 可謂困難重重,遠非普通鋼鐵小零件所能比,這主要是由于釹鐵硼材料的特殊性所造成的:(1釹的化學活性極強,釹鐵硼零件甚至與水接觸都會產(chǎn)生氫氣而腐蝕,這種特性:影響鍍前處理時用酸、用堿均不宜太強,且忌用鹽酸;預鍍 (或直接鍍 時若選擇簡單鹽鍍 液類型,極易造成零件氧化而影響鍍層與基體的結(jié)合力,且零件受到腐蝕并將鍍液污染; 難以選擇大尺寸的滾筒,否則混合周期的影響較大,零件氧化嚴重。(2釹鐵硼產(chǎn)品為磁功能材料,任何表面涂覆都可能對其磁性能產(chǎn)生影響,所以如何協(xié)調(diào)鍍 層的種類、組

5、合及厚度等與產(chǎn)品磁性能的關系,是釹鐵硼電鍍的一大難點。(3釹鐵硼表面疏松多孔、粗糙不平,這不僅給鍍前處理帶來較大負擔,更主要的是預 鍍 (或直接鍍 工藝的選擇受到較大限制,即無法選擇鍍層結(jié)合力好、耐蝕性好但電流效率低 的絡合物鍍液 (如堿銅、檸檬酸鍍鎳、堿鋅等 。(4釹鐵硼材質(zhì)脆性大,極易受到磕碰而損壞,這不僅增加工人操作上的困難,更主要 的是難以選擇大尺寸的滾筒,從而影響勞動生產(chǎn)效率的提高。二、鍍前處理釹鐵硼的鍍前處理雖然也是通過一系列處理步驟獲得平整、光滑、無油污、無銹蝕的基 體金屬表面, 但不像處理普通鋼件一樣簡單, 而有其自身的特殊性, 且其特殊性主要受釹鐵 硼表面物理化學性質(zhì)的影響。

6、1、烘烤除油釹鐵硼表面多孔, 極易藏污納垢, 用常規(guī)方法難以將孔內(nèi)的油污除凈, 從而給鍍層質(zhì)量 帶來隱患。采用高溫烘烤除油 (200oC恒溫 1h ,可使孔內(nèi)的油脂碳化成灰燼而除去。2、封孔即對零件表面的孔隙進行封閉處理,以使其后各道工序的處理液 (如除油液、酸洗液、 鍍液等 不滲入孔內(nèi),從而避免鍍后鍍層的內(nèi)部腐蝕,保證了質(zhì)量。封孔可采用浸硬脂酸鋅 法:將硬脂酸鋅加熱至 130140熔化,將零件浸漬約 20min ,取出在 600下干燥 30min , 或室溫放置 2h 以上,使其固化。3、倒角即滾光。 釹鐵硼表面粗糙不平, 若不做光整處理, 電鍍時可能因?qū)嶋H電流密度遠小于表 觀電流密度使鍍層

7、沉積變得困難。 滾光可使零件表面平整、 光滑, 從而利于鍍層快速、 均勻、 連續(xù)地沉積。但與普通鋼件滾光不同的是,釹鐵硼脆性大,絕對不能采用大尺寸 (尤其直徑 大 滾光滾筒,否則零件可能被滾成碎片。一般, 釹鐵硼滾光采用臥式行星滾光機或振動光飾機。 臥式行星滾光機在轉(zhuǎn)動體的圓周 上等距離安裝四個小型六角滾筒,每個滾筒容積 78L 。四個滾筒一方面隨轉(zhuǎn)動體公轉(zhuǎn),一方面繞各自軸心按相反方向自轉(zhuǎn)。滾筒的行星運動使筒內(nèi)零件始終保持在筒壁外周一側(cè), 此 時磨料與零件產(chǎn)生相對運動, 并對零件表面進行細微切削、 擠壓, 從而在不損傷零件的情況 下達到光整目的。振動光飾機的軸向為垂直方向,則零件運行為水平 (

8、或螺旋 方向,因此零 件間磕碰程度較輕, 不會像臥式滾筒那樣對零件產(chǎn)生較大損傷。 振動光飾機一般用于釹鐵硼 大尺寸產(chǎn)品的光整處理,可避免磕角、磕邊等現(xiàn)象。滾光使用的磨料種類、磨料與零件比例、滾筒轉(zhuǎn)速、處理時間及是否使用除油劑等, 應 根據(jù)零件具體規(guī)格、 公差要求、 表面油污狀況等進行合理選擇, 這一般需要在長期實踐中根 據(jù)不同情況總結(jié)出不同的經(jīng)驗,非幾句話能說得清楚。4、除油、酸洗釹鐵硼材料的化學活性較強, 強酸或強堿均會對其造成腐蝕, 所以不管除油液還是酸洗 液,酸堿性均不宜太強。釹鐵硼除油或酸洗的配方很多,但大同小異,現(xiàn)推薦兩種溶液配方 如下:(1除油:磷酸三鈉 70g/L,碳酸鈉 50g

9、/L,氫氧化鈉 5g/L, OP-10乳化劑 0.5g/L,檸檬酸 3040g/L,溫度 65。配方中檸檬酸對釹具有一定的絡合作用,可防止釹的氧化。(2酸洗:硝酸 3040mL/L,硫脲 0.5g/L, PH 值 (用氨水調(diào) 45, 溫度室溫。配方中硫脲 起緩蝕作用,用氨水調(diào) PH 值是因為氨水對釹具有一定的絡合作用,可防止釹的氧化。但禁 用鹽酸,因鹽酸中的氯與釹反應較強,對基體造成腐蝕。酸洗至零件表面呈均勻、細致、 有 光澤的銀白色為宜。5、活化為進一步提高鍍層結(jié)合力, 經(jīng)酸洗的釹鐵硼零件電鍍前應增加活化處理, 使零件表面處 于活化狀態(tài)更容易鍍覆。推薦的活化工藝:磺基水楊酸 2025g/L,

10、氟化氫銨 1015g/L, 溫 度室溫。6、超聲波處理對釹鐵硼來講,以上鍍前處理步驟本必不可少,但烘烤除油時間長、效率低、使用的設 備數(shù)量多, 封孔處理在實踐時發(fā)現(xiàn)不像實驗室所做的效果明顯, 所以實際生產(chǎn)中未必會采用 此兩步驟。 不過, 這還緣于另外一個原因, 即利用超聲波的空化作用完全可徹底清除釹鐵硼 微孔中的油污、酸堿等物質(zhì),且超聲波清洗技術成熟,設備簡單、易操作。所以,釹鐵硼鍍 前處理多根據(jù)情況少量或大量采用超聲波處理技術。推薦的釹鐵硼超聲波鍍前處理工藝流程:超聲除油 (此步驟于滾光后 流動水 超聲水洗 酸洗 流動水 超聲水洗 活化 流動水 超聲水洗 電鍍。 實際生產(chǎn)中, 有條件的話,

11、可按工藝流程做成小型鍍前處理生產(chǎn)線。 所謂小型, 主要指處理用的滾筒要小, 以免大滾筒 翻滾強烈使零件受到損傷。滾筒轉(zhuǎn)速也不能太快 (依滾筒尺寸和零件定 。材質(zhì)不能采用塑料 (塑料吸能會弱化超聲作用 , 可采用不銹鋼網(wǎng)。不設陰極導電?？墒止げ僮?也可采用手推或 懸壁行車操作。但實際操作中, 往往不是采用專用鍍前處理滾筒, 而是采用塑料網(wǎng)盛少許零件進行人工 晃動清洗,完成以上各步驟后裝入電鍍滾筒。這樣,工人勞動強度雖稍大,但因盲孔內(nèi)易產(chǎn) 生空化效應, 利于零件微孔及表面油污、 贓物等徹底清洗。 這種操作方式在釹鐵硼鍍前處理 中效果較好。 另外, 實際生產(chǎn)中雖應按工藝流程進行處理, 但未必按工藝流

12、程配備多臺超聲 波清洗機、多只水洗槽等。實際情況是,除超聲除油槽及酸洗槽、活化槽外,可能只需一臺 超聲波水洗機。其盛水部分較淺 (只有幾公分 ,流動水設計,有進水口和溢水口,工作時控 制進水速度,可實現(xiàn)槽內(nèi)清洗水的快速更新,幾乎時刻保持槽內(nèi)水的潔凈。因此,一臺超聲 波水洗機可擔負工藝流程中所有水洗的任務,從而節(jié)省了設備和場地。三、化學浸鍍釹鐵硼中化學活性極強的釹,給其電鍍帶來很大麻煩。這不僅表現(xiàn)在鍍前處理的用酸、 用堿時受到較大限制, 更主要表現(xiàn)在極易造成零件氧化, 從而使鍍層與基體的結(jié)合力難以保 證。因此,要求零件在活化后應盡快上鍍,以阻止其氧化進程,上鍍越快氧化程度就越輕, 鍍層與基體的結(jié)

13、合力就越好。所以,釹鐵硼電鍍講究:(1工序間不間斷操作,至少活化與 電鍍工序間操作速度要快; (2滾筒尺寸要小,這樣可減小混合周期的影響,盡快上鍍; (3使用沖擊電流促其盡快上鍍,等等。但盡管如此,采用電鍍方法:(1零件表面需達到一定 電流才能上鍍,這就需要時間,零件低區(qū)時間更長; (2即使再小的滾筒也無法完全避免混 合周期的影響, 況且滾筒太小對批量生產(chǎn)沒有意義; (3采用單鹽鍍液預鍍 (或直接鍍 極易使 零件氧化或受到腐蝕。所以,釹鐵硼采用電鍍方法預鍍 (或直接鍍 ,總難以做到鍍層結(jié)合力 良好?；瘜W浸鍍不失為解決釹鐵硼鍍層結(jié)合力不良的好辦法。 化學浸鍍采用化學反應的方法使 零件表面沉積鍍層

14、, 無需電流及幾乎不存在混合周期的影響, 只要零件與溶液接觸即刻便會 上鍍, 其速度遠非電鍍所能比, 從而減緩了施鍍過程中零件的氧化進程。 化學浸鍍后再進行 電鍍,則不易出現(xiàn)鍍層結(jié)合力不良問題。推薦的化學浸鍍配方:(1浸鋅:硫酸鋅 30g/L,焦磷酸鉀 105g/L,碳酸鈉 7g/L,氟化鈉 5g/L,溫度 85 , 時間 30s ,可用于釹鐵硼鍍鋅前的浸鍍。(2浸鎳:醋酸鎳 70g/L,硼酸 65g/L,氫氟酸 170mL/L,溫度室溫,時間 30s ,可用于釹鐵硼 鍍鎳前的浸鍍。但化學浸鍍在實際生產(chǎn)時遠不像在實驗室中那么簡單, 雖然曾有某釹鐵硼廠因鍍層結(jié)合 力不良被大批退貨, 損失慘重,

15、后采用化學浸鍍使問題得到解決。 但畢竟這種方法溶液變化 較快、不能長期使用、不如電鍍更易操控等,因此不易被一線操作人員所接受。不過,某釹 鐵硼電鍍技術人員曾這樣說:“ 我把化學浸鍍當作 殺手锏 ,一般不用,遇到厲害的角色 (即 鍍層質(zhì)量要求較高 時再用 ” 。至少目前,這不失為一個好主意。但若化學浸鍍能像鍍鋅、 鍍 鎳那樣成熟、穩(wěn)定、易操控,釹鐵硼電鍍長期以來存在的老大難 鍍層結(jié)合力不良問題, 不就可以得到有效解決了嗎?這需要專業(yè)人士做進一步研究。四、滾鍍鋅釹鐵硼鍍鋅層的耐蝕性較差。因為釹的電位比鋅負得多,且在材料中所占比例較大, 釹 鐵硼鍍鋅不能像鋼件鍍鋅一樣對基體起到非常明顯的陽極保護作用

16、, 則鋅對釹鐵硼來講簡直 就是陰極性鍍層,幾乎要靠低孔隙率來保證其耐蝕性。并且,釹鐵硼采用的酸性鍍鋅工藝, 鍍層致密度又較低,則孔隙率較大,因此不能對基體起到有效的保護作用。試驗結(jié)果表明, 同等情況下釹鐵硼鍍鋅層的耐蝕性不如鍍鎳層,而普通鋼件則相反。另外,鋅鍍層 (相對于 鎳、鉻等鍍層 不能長久保持漂亮的外觀,這使其裝飾性作用也會大打折扣。既是防護 -裝飾性鍍層,防護性不佳,裝飾性也不佳,所以釹鐵硼鍍鋅一般只用在檔次 不高的產(chǎn)品上以降低成本。因為鍍鋅成本低,工藝成熟、易操控,釹鐵硼也分三六九等, 在 一些檔次不高且使用環(huán)境不太差的產(chǎn)品上采用鍍鋅還是合適的。 采用載重量 5kg(實際可能遠 超

17、5kg 的滾筒,氯化鉀滾鍍鋅,一般滾鍍約 1.5h ,鍍層厚度約 8m,籃白鈍基本可滿足 24h 中性鹽霧試驗要求。彩鈍會更好些。若要求再高,則只有增加鍍層厚度,因為鍍層越厚孔隙 率越低, 對基體的保護作用就越好。 但不宜增加防銹劑之類的有機涂層, 因為這樣可能在零 件充磁時造成影響。但若不完全從成本角度考慮,可通過以下途徑來提高釹鐵硼鍍鋅層的耐蝕性。(1采用堿性鍍鋅層 因為釹鐵硼鍍鋅層幾乎靠低孔隙率保證其耐蝕性,堿性鍍鋅屬絡 合物類型,鍍層致密度比酸性鍍鋅高 (則孔隙率低 ,所以若作為陰極性鍍層,耐蝕性自然比 酸性鍍鋅好。并且,堿性鍍鋅層鈍化膜 (不管籃白還是彩鈍 的抗變色能力優(yōu)于酸性鍍鋅,

18、這 會進一步提高其耐蝕性。 所以, 釹鐵硼若采用堿性鍍鋅, 在鍍層厚度相同時耐蝕性會比酸性鍍鋅好。堿性鍍鋅可采用鋅酸鹽鍍鋅 (氰化鍍鋅劇毒 ,該工藝也非常成熟,盡管電流效率有點低,但 對釹鐵硼采用小滾筒電鍍影響不太明顯。 只是因電流效率低, 不能直接在釹鐵硼基體上施鍍。 因為釹鐵硼表面多孔,電流效率低會造成陰極大量析氫,只能得到疏松、海綿狀的鍍層。 采 用浸鋅或酸性鍍鋅預鍍可解決此問題。(2采用鋅合金鍍層 鋅合金鍍層比純鋅層耐蝕性好得多,常用的鋅合金鍍層有鋅鐵合 金、鋅鎳合金等,其中以鋅鎳合金耐蝕性最好。目前,雖未見有釹鐵硼滾鍍鋅鎳合金應用的 報道 (據(jù)說安美特的酸性滾鍍鋅鎳合金已用于某釹鐵硼

19、廠小批量生產(chǎn) ,但在改善釹鐵硼鍍鋅 防腐的途徑中,鋅鎳合金是最被看好的。雖然鋅鎳合金對釹鐵硼的陽極保護作用也不明顯, 但含鎳 10%15%的鋅鎳合金為穩(wěn)定的 相單相組織,該合金相在大氣環(huán)境中具有極強的鈍 化能力,表面易生成一層極薄的、致密的 NiO 鈍化膜,且膜層破裂后會迅速修復。所以, 鋅鎳合金鍍層具有極佳的耐蝕性,最高可比純鋅層提高約 10倍。但釹鐵硼若鍍鋅鎳合金, 酸 性鋅鎳合金滾鍍難度大不易成功, 堿性鋅鎳合金不能直接在釹鐵硼基體上施鍍, 應浸鋅或酸 性鍍鋅預鍍,且不易獲得高含鎳量 (10%15%的鍍層,則耐蝕性不像期望的那么高。 釹鐵硼采用堿性鍍鋅或鋅鎳合金鍍層, 耐蝕性比酸性鍍鋅層

20、有不同程度的提高。 但堿性 鍍鋅需預鍍, 堿性鋅鎳合金不僅需預鍍且滾鍍難度也相對較大, 均不如酸性鍍鋅簡單、 方便、 用起來得心應手。 所以, 這兩種工藝若替代酸性鍍鋅用在檔次不高的釹鐵硼產(chǎn)品上, 恐怕不 易被多數(shù)人所接受,這可能就是釹鐵硼鍍鋅多年來一直是酸性鍍鋅獨大的原因吧!五、滾鍍鎳1.滾鍍單層鎳釹鐵硼鍍單層鎳一般采用滾鍍亮鎳工藝,與普通鋼件滾鍍亮鎳相比:(1對原輔材料尤 其添加劑的性能和質(zhì)量要求更高; (2對設備的可行性和可靠性要求更高; (3要求工序間不 間斷操作 (至少活化與電鍍間操作速度要快 ,且入槽后采用大電流沖擊以使零件盡快上鍍, 否則零件氧化程度大, 影響鍍層結(jié)合力。 其實,

21、 這幾點也是釹鐵硼電鍍通用的要求, 如鍍鋅、 預鍍鎳等也是如此。釹鐵硼鍍單層鎳的最大問題是, 鍍層需要很厚, 否則因孔隙率較大不能對基體起到較好 的保護作用。然而,因鎳是磁性金屬,鍍層太厚又會對磁體的磁性能產(chǎn)生較大影響 (主要是 磁屏蔽 。這是一個兩難的、矛盾的選擇。所以,釹鐵硼鍍單層鎳非理想之選。2.滾鍍雙層鎳釹鐵硼選擇鍍雙層鎳的理由是, 雙層鎳的 “ 橫向腐蝕作用 ” 可使鍍層減薄但耐蝕性反倒提 高, 這對釹鐵硼無疑有著積極的意義, 既提高防腐性又 (因鍍層減薄 減輕了對磁性能的影響。 但普通鋼件鍍雙層鎳可達到鍍層薄但防腐性好的目的,釹鐵硼鍍雙層鎳則有人持懷疑態(tài)度。 認為雙層鎳鍍層減薄后孔

22、隙率會有所增加 (雙層鎳只是在相同厚度時比單層鎳孔隙率低 ,則 腐蝕從孔隙處直達基體,此時因材料中含相當數(shù)量化學活性極強的釹,雙層鎳的 “ 橫向腐蝕 作用 ” 也無濟于事。釹鐵硼電鍍無論什么鍍層,其防腐主要靠低孔隙率,所謂的犧牲陽極性 作用 (如鋅、雙層鎳等 意義不大。釹鐵硼鍍雙層鎳比單層鎳防腐性提高,只能是在鍍層沒減 薄或減薄很少的情況下,鍍層不減薄則對釹鐵硼鍍雙層鎳起碼失去了一半的意義。其實, 釹鐵硼鍍雙層鎳難以在生產(chǎn)中推廣開, 還因為半亮鎳與亮鎳溶液的交叉污染問題。 一般滾鍍雙層鎳, 鍍完半亮鎳后不換滾筒直接入亮鎳槽滾鍍亮鎳。 但直齒傳動的滾筒不知不 覺中在下一輪將亮鎳液的硫漸漸帶入半亮

23、鎳液將其污染 (可參考第四章第二節(jié)三 ,從而縮小 了兩層鎳間的電位差。 相信不少廠家有過這樣的經(jīng)驗:剛開始兩層鎳間的電位差還可以達到 要求,后來越來越小,最后可能就沒有電位差了。前幾年,新上釹鐵硼電鍍項目時,多層鎳 測厚儀幾乎是必上的設備,近幾年起碼新上時似乎不見該設備了。3.滾鍍鎳 -銅 -鎳普通鋼件的銅 -鎳組合鍍層不失為釹鐵硼的理想之選。因為:銅的孔隙率比鎳低,以 銅代替部分鎳 (代替多少根據(jù)情況而定 可提高鍍層耐蝕性;銅為非磁性金屬,對磁體的磁 屏蔽小于鎳, 可使磁體因鎳層磁屏蔽造成的磁性能損失減小; 可降低鍍層成本。 但鋼件直 接鍍銅 , 若不嫌氰化物劇毒尚可選擇氰化鍍銅,釹鐵硼直接

24、鍍銅則即使不嫌氰化物劇毒也無 法采用氰化鍍銅。 因為氰化鍍銅電流效率低, 若直接在釹鐵硼基體上施鍍, 其結(jié)果與堿性鍍 鋅直接在釹鐵硼基體上施鍍是一樣的。釹鐵硼不能直接鍍銅,則采用銅 -鎳組合鍍層必須預 鍍,若選擇電鍍的方法預鍍則一般為預鍍鎳,此即構(gòu)成釹鐵硼的鎳 -銅 -鎳組合鍍層。 (1預鍍鎳 常用的預鍍鎳工藝有檸檬酸鹽鍍鎳和鍍暗鎳。檸檬酸鍍鎳液呈中性或弱堿 性, 不會對釹鐵硼基體造成腐蝕, 這是其用于釹鐵硼預鍍的一大優(yōu)點。 但檸檬酸鍍鎳屬絡合 物類型, 低的電流效率會使其在釹鐵硼基體上施鍍時產(chǎn)生困難。 有研究表明, 釹鐵硼采用中 性或弱堿性鍍鎳 (未必是絡合物類型 預鍍, 對基體腐蝕小, 所

25、得鍍層均勻、 光亮、 孔隙率低, 且鍍層結(jié)合力、防腐性較好。果能如此,該工藝又能比較成熟的話,當不失為理想的釹鐵硼 預鍍鎳工藝,但未見這方面應用的報道。酸性鍍鎳液呈弱酸性,為簡單鹽鍍液類型,若用于釹鐵硼預鍍,極易對零件造成腐蝕。尤其滾鍍因受混合周期的影響, 零件難以像掛鍍一樣很快上鍍, 則更容易受到腐蝕。 但絡合 物鍍液不能直接在釹鐵硼基體上施鍍,因此選擇酸性鍍鎳液預鍍是迫不得已。這樣的話, 就 要求選用的酸性鍍鎳工藝應沉積速度較快, 以盡量縮短零件表面上鍍時間, 減輕零件受腐蝕 程度。氨基磺酸鹽鍍鎳沉積速度快、鍍層應力小、分散能力好,因此較適于釹鐵硼預鍍, 且 很早就有業(yè)內(nèi)人士提倡這種工藝。

26、但氨基磺酸鹽鍍鎳成本較高,且鍍液穩(wěn)定性較硫酸鹽 -低 氯化物型鍍鎳工藝差,因此不易被釹鐵硼電鍍行業(yè)所接受。早期,釹鐵硼預鍍鎳就是鍍暗鎳,這種工藝成熟、穩(wěn)定、易操控,鍍層沉積速度雖不如 氨基磺酸鹽鍍鎳快, 但單鹽鍍液電流效率高, 滾筒入槽后使用大的沖擊電流, 一般能夠獲得 結(jié)合力良好的鍍層。另外,預鍍暗鎳還有一個重要原因是,暗鎳層純度高,不含任何可引起 鍍層應力的表面活性物質(zhì)或其它異于鎳的局外物質(zhì),這無疑利于提高鍍層結(jié)合力。所以, 在 釹鐵硼不能預鍍銅 (來提高鍍層結(jié)合力 的情況下,預鍍暗鎳是理想選擇。該工藝在釹鐵硼電 鍍使用多年, 綜合效果一直較好。 但近些年很多采用預鍍半亮鎳, 此時半亮鎳并

27、非作為雙層 鎳的底層,而是因為半亮鎳比暗鎳允許使用更大的電流密度,從而利于鍍層沉積速度加快。例如,釹鐵硼零件采用載重量 5kg 的滾筒預鍍鎳,正常施鍍時電流為 30A 40A, 而剛?cè)?槽時的沖擊電流可能達到 70A ,此時暗鎳顯然不如半亮鎳更容易承受如此大的電流。半亮鎳 一般建議選用性能和質(zhì)量較好的商品工藝,以利于采用更高的電流密度上限。釹鐵硼預鍍鎳是沒有辦法的辦法,如果可能的話直接鍍銅鍍層結(jié)合力會更好 (銅與任何 金屬或合金的結(jié)合力都很好 。據(jù)說某 (中 日 (合 資釹鐵硼廠即采用直接鍍銅然后鍍亮鎳的工 藝, 該廠的電鍍質(zhì)量在國內(nèi)是名列前茅的。 但具體工藝情況并不為人知曉, 操作人員只是按

28、 要求維護鍍液, 并到期將鍍液報廢。 國內(nèi)有人搞過或還在搞釹鐵硼直接鍍銅技術, 但目前尚 未見到結(jié)果。該技術的難點在于:單鹽鍍液無法解決置換銅問題,行不通;絡合物鍍液電流 效率低,直接在疏松多孔的釹鐵硼基體上施鍍無法獲得連續(xù)的、合格的銅鍍層,也行不通。 所以, 釹鐵硼直接鍍銅應該采用一種絡合及活化能力較強且同時電流效率較高的鍍液, 實非 易事!(2鍍銅 -鎳 目前,釹鐵硼滾鍍加厚銅一般采用滾鍍焦銅工藝,該工藝成熟、穩(wěn)定, 鍍 液分散能力好且無氰,鍍層結(jié)晶細致、有一定光澤,容易獲得較厚的銅鍍層,是理想的釹鐵 硼滾鍍加厚銅工藝。 但生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn), 釹鐵硼滾鍍焦銅似乎不如普通鋼件滾鍍焦銅時溶液更穩(wěn) 定

29、,這應是由于釹鐵硼基體逐漸受到焦銅溶液腐蝕 (普通鋼件受腐蝕程度相對較輕 ,產(chǎn)物使溶液受到污染的緣故。 將預鍍鎳層加厚會使問題得到改善, 因為厚的預鍍鎳層可保護釹鐵硼 基體不受或少受后續(xù)焦銅溶液腐蝕, 則焦銅溶液受到污染的幾率減小, 穩(wěn)定性提高。 但對于 釹鐵硼管狀零件, 其深孔內(nèi)預鍍鎳層較難加厚, 則采用普通滾鍍焦銅工藝仍難以使問題得到 改善。所以,針對釹鐵硼的特殊性改良滾鍍焦銅工藝,使其溶液對釹鐵硼基體腐蝕減小, 是 解決釹鐵硼滾鍍焦銅時溶液穩(wěn)定性不佳的有效途徑。例如, “Nd 焦銅 ” 電鍍工藝采用強絡合 劑體系, 鍍液呈弱堿性, 幾乎不會對釹鐵硼基體產(chǎn)生任何腐蝕, 從而有效解決了釹鐵硼

30、滾鍍 普通焦銅時對預鍍鎳層要求較高的頑癥。但釹鐵硼滾鍍加厚銅采用滾鍍酸銅卻極不合理 (可參考第四章第三節(jié) ,主要是因為酸銅 液酸性較強需要更厚的預鍍層,否則,基體易受腐蝕;酸銅液易受污染;難以得到結(jié) 合力好的銅鍍層。 而釹鐵硼管狀零件深孔內(nèi)預鍍鎳層較難鍍厚, 即使簡單零件能鍍厚, 預鍍 鎳很厚, 因酸銅亮度不佳或亮鎳作為面層不宜太薄等原因亮鎳也很厚, 那么, 加厚銅鍍多厚 呢?即使普通鋼件也多不采用滾鍍酸銅加厚, 釹鐵硼則更不宜采用。 前些年, 釹鐵硼滾鍍酸 銅加厚 (尤其在某一地區(qū) 很盛行,可能只是一種從眾、跟風心理使然。釹鐵硼滾鍍亮鎳則無太大特殊之處, 但要求盡量采用性能較好的滾鍍亮鎳工藝

31、, 以滿足 釹鐵硼產(chǎn)品高品質(zhì)要求的特點。釹鐵硼滾鍍銅 -鎳有幾點注意事項:銅鎳厚度比應綜合鍍 層防腐要求、 銅鎳對磁體磁性能的影響等因素而定; 不能認為預鍍鎳后避免了零件表面氧 化,滾鍍銅、鎳時就可以采用大滾筒,釹鐵硼材質(zhì)脆性較大,磕角、磕邊等現(xiàn)象同樣可能發(fā) 生在滾鍍銅、鎳時;滾鍍銅、鎳的滾筒 (包括預鍍鎳 應專用,即使生產(chǎn)線也宜每鍍完一個 鍍種即更換滾筒,否則易造成鍍液交叉污染,不利于穩(wěn)定生產(chǎn)。六、化學滾鍍鎳就目前來講,釹鐵硼鍍鋅、鍍鎳所采用的工藝或工藝組合及鍍層質(zhì)量等基本比較穩(wěn)定, 但鍍層中性鹽霧試驗一般在 72h 以下,若要求再高,如 96h 以上,則只有增加鍍層厚度。而 鍍層太厚,對磁

32、體磁性能影響加大;施鍍時間加長,生產(chǎn)效率較低;鍍層脆性增加。 所以, 靠增加鍍層厚度來提高防腐似乎不太明智, 此時一般不再采用電鍍而主要采用化學鍍 鎳來解決問題?；瘜W鍍鎳層的孔隙率比相同厚度的電鍍鎳層低,既然釹鐵硼鍍層的防腐主要靠低孔隙 率,則采用化學鍍鎳比電鍍鎳防腐性好 (當然防腐性好還由于其無定形結(jié)構(gòu)、鍍層均勻等原 因 。所以,當釹鐵硼鍍層防腐性要求較高 (一般 96h 以上 時,采用化學鍍鎳既可滿足鍍層防 腐性要求,又可不用鍍得很厚,以免加大對磁體磁性能的影響。其實,化學鍍鎳層對含磷量進行控制 (含磷量 10%以上 ,可實現(xiàn)鍍層不導磁,此時對磁體磁性能的影響已經(jīng)很小,且鍍 層的防腐性也最

33、好。 這樣, 釹鐵硼化學鍍鎳可實現(xiàn)薄鍍層、 低磁屏蔽和高防腐性等多重意義, 以最大限度發(fā)揮其優(yōu)勢。另外,釹鐵硼化學鍍鎳還在以下諸多場合具有較大優(yōu)越性。 (1深孔或形狀復雜的產(chǎn)品,及某些細長、扁平、弧度、溝槽等尺寸均勻度要求較高的 產(chǎn)品,采用化學鍍鎳,其極佳的均鍍能力使電鍍鎳望塵莫及。(2大面積、大尺寸產(chǎn)品,采用滾鍍難度大、問題多 (如零件粘貼、表面受損等 ,采用 掛鍍或筐鍍?nèi)菀壮霈F(xiàn) “ 掛具印 ” 或掛點位置鍍層有缺陷, 且生產(chǎn)效率低。 而采用化學鍍鎳時使 用特殊的化學鍍滾筒 (一種特制的網(wǎng)格式滾筒 ,可得到均勻、無缺陷的化學鎳層。(3成品率要求較高的產(chǎn)品,如某類產(chǎn)品抽檢 200片不允許 1片

34、不良,此時采用化學鍍鎳 因不受電流因素的影響,比電鍍鎳更容易滿足要求。(4超小尺寸產(chǎn)品,鍍層體積占產(chǎn)品總體積的比例 (相比大尺寸產(chǎn)品 提高,則導磁的電 鍍鎳層對磁體磁性能的影響相對增大 (鍍前鍍后測試磁性能衰減 15%以上 。而不導磁的化學 鎳層則不存在此問題。 并且, 此時因采用化學鍍鎳, 小磁體甚至可采用磁能積更低一點的材 料制作,從而使產(chǎn)品基體材料成本降低。但目前釹鐵硼化學鍍使用的酸性化學鎳 (酸性化學鎳鍍層比堿性孔隙率低 工藝,尚不能 在釹鐵硼基體上直接施鍍。 因為在酸性化學鎳溶液中, 活潑的釹會優(yōu)先溶解造成磁體失磁嚴 重,并導致鍍層與基體結(jié)合力差。一般,釹鐵硼化學鍍鎳前多采用電鍍鎳打

35、底,然后再在具 有催化活性的底鎳表面進行正常的化學鎳施鍍。 比較可行的釹鐵硼整套化學鍍鎳工藝, 其主 要工藝過程如下:(1預鍍鎳 2m。(2電鍍銅 4um(鍍銅后可在純水中放置不超過 12h 與實際生產(chǎn)更相適應 。(3Cu-cover 型化學鍍鎳 1m(滾鍍 510min 。(4Niccol-001化學鍍鎳銅磷合金 1015m(滾鍍 1.52h, 鍍層含鎳 83%85%銅 3%4%磷 10%13%。該工藝可獲得至少滿足 96h 中性鹽霧試驗要求的釹鐵硼化學鍍鎳層。七、電鍍設備釹鐵硼電鍍設備與普通電鍍設備無本質(zhì)區(qū)別,但因釹鐵硼特殊的表面物理化學性質(zhì), 釹 鐵硼電鍍設備又有自身的特殊性。1.滾筒釹

36、鐵硼零件滾鍍工藝知識 釹鐵硼滾筒比普通零件滾筒講究要多，其主要表現(xiàn)在滾筒尺寸(或大小、滾筒轉(zhuǎn)速及滾 筒透水性等幾方面。 (1 滾筒尺寸(或大小 滾筒尺寸(或大小的選擇主要受釹鐵硼材質(zhì)兩種特性的影響： 釹鐵硼零件極易氧化，因此施鍍開始后應盡快上鍍，以減輕其氧化程度，提高鍍層結(jié)合力， 從滾筒的角度講，零件的混合周期越短，上鍍速度就越快，所以釹鐵硼滾筒應為零件提供盡 可能短的混合周期；釹鐵硼材質(zhì)脆性大，因此零件在滾筒內(nèi)的翻動不能太強烈，否則表面 容易受到不同程度的損傷。 由此不難看出， 符合以上兩點要求的其實是一種小滾筒。 小滾筒可為零件提供短的混合 周期，上鍍速度快，鍍層結(jié)合力好。同時，小滾筒對零

37、件的翻動強度小，則零件受損輕。 實 踐證明， 釹鐵硼電鍍采用小滾筒， 可獲得結(jié)合力及表面質(zhì)量好的鍍層， 而采用大滾筒則相反。 但小滾筒產(chǎn)能低，生產(chǎn)效率低，所以釹鐵硼滾筒尺寸(或大小選擇的關鍵，是在鍍層品質(zhì)與 滾筒產(chǎn)能之間找到一種平衡，該平衡應同時滿足釹鐵硼電鍍“質(zhì)”和“量”的雙重要求。從多年 的生產(chǎn)實踐看， 釹鐵硼滾筒的載重量以35kg(指標準零件重量， 釹鐵硼可能遠超此數(shù)為宜。 過大，鍍層結(jié)合力差、零件容易磕角或磕邊、品質(zhì)差；過小，滾筒產(chǎn)能低。 采用小滾筒固然可滿足釹鐵硼電鍍高品質(zhì)的要求，但35kg 的滾筒若用于規(guī)模化生產(chǎn) 則恐怕問題很大。 以規(guī)模稍大點的釹鐵硼廠為例， 一般每天的電鍍量在1

38、噸左右為正常， 以3 5kg 的滾筒去滿足1t/天的生產(chǎn)量(況且每筒的施鍍時間還很長，實非易事！目前，釹鐵硼行 業(yè)解決該問題一般(或只能采用增加滾筒數(shù)量的辦法，如釹鐵硼廠有幾十或大幾十只滾筒屬 平常，大廠可能多達數(shù)百只。滾筒小則只有數(shù)量多產(chǎn)量才能高，從而可滿足釹鐵硼電鍍“質(zhì)” 和“量”的雙重要求。釹鐵硼滾筒的“小”和“多”，構(gòu)成了釹鐵硼電鍍的一大特色。 (2 滾筒轉(zhuǎn)速 釹鐵硼滾筒選擇合適轉(zhuǎn)速的難點在于，既希望轉(zhuǎn)速快以縮短零件的混合 周期，又希望轉(zhuǎn)速慢以減輕零件表面受損程度。這是一個兩難的、矛盾的選擇。使用直徑小 一些的滾筒可使該難題得到一定解決。因為滾筒直徑小，零件運行的線速度小，則在提高滾

39、筒轉(zhuǎn)速的同時，零件線速度未必比滾筒直徑大、轉(zhuǎn)速慢時加快，線速度不加快則零件受損不 加重，因此可達到滾筒轉(zhuǎn)速高而零件受損輕的目的。 但滾筒直徑小，載重量必然受到影響，設備產(chǎn)能低。這時可適當增加滾筒長度，以盡可 能增加滾筒載重量。這樣，適合釹鐵硼電鍍的實際是一種細長型滾筒。 (3 滾筒透水性 釹鐵硼滾筒對透水性有更高的要求。因為釹鐵硼比普通鋼件更容易氧 化，透水性好可使用大的電流密度，以加快上鍍速度，提高鍍層結(jié)合力。且透水性好對深孔 釹鐵硼零件滾鍍工藝知識 釹鐵硼零件滾鍍工藝知識 或復雜零件，還可提高孔內(nèi)或深凹部位的鍍覆能力。但要求滾筒透水性好，還應保證可靠性 高。因為釹鐵硼電鍍量大，每筒施鍍時間

40、長，則滾筒使用時的疲勞強度大，若可靠性不佳， 難以經(jīng)受住釹鐵硼電鍍的高強度使用。 所以，釹鐵硼滾筒既要透水性好，又要皮實、耐用、可靠性高，應做到透水性與可靠性的和 諧統(tǒng)一。一般，開孔率在30%左右的注塑方孔滾筒可滿足其透水性與可靠性的雙重要求， 這 種滾筒在釹鐵硼行業(yè)使用多年， 實踐證明是釹鐵硼電鍍的理想選擇。 而有資料介紹的開孔率 40%50%的滾筒，屬網(wǎng)孔滾筒，透水性較好，但用于釹鐵硼電鍍可靠性不足(網(wǎng)孔極易被鋼 球陪鍍上沉積的粗晶劃破。 2生產(chǎn)線形式 釹鐵硼滾筒的“小”和“多”，是釹鐵硼電鍍的一大特色。這些又小又多的滾筒需同時擔負 釹鐵硼電鍍高質(zhì)量與高產(chǎn)量的雙重任務， 因此選擇一種合適的

41、生產(chǎn)線形式對完成該任務十分 必要。 (1 自驅(qū)動滾鍍設備 早期，釹鐵硼電鍍多采用自帶電機的自驅(qū)動滾鍍機，量小時三、 五臺，量大時三、五十臺或上百臺。一般，不按工藝流程排成流水線全部采用滾筒生產(chǎn)， 而 是電鍍工序上滾筒，其它工序在滾筒外操作。滾筒運送方式采用手工。這種形式操作時受生 產(chǎn)線流程的影響小、靈活性強，只要選擇合適規(guī)格的滾筒，一般均能獲得比較理想的鍍層質(zhì) 量。 但自驅(qū)動滾鍍機的電機與滾筒連在一起，滾鍍機自重較重，裝零件后更重，且滾筒非行 車運送而是手工運送。因此規(guī)模化電鍍生產(chǎn)時工人勞動強度大，并同時造成生產(chǎn)效率低、 產(chǎn) 量難以保證的問題。 可以說， 這是一種高質(zhì)但不高產(chǎn)的生產(chǎn)線形式。 另

42、外， 電機在滾筒上方， 生產(chǎn)時受腐蝕的機會多，電機損壞率高，穩(wěn)定生產(chǎn)容易受到影響。 (2 滾鍍自動線 采用自驅(qū)動滾鍍設備高質(zhì)但不高產(chǎn)，難以滿足釹鐵硼電鍍規(guī)?；a(chǎn) 的要求，所以大約20世紀90年代末，釹鐵硼滾鍍自動線應運而生。其主要目的是在減輕工人 勞動強度的同時，減少人為因素，提高產(chǎn)品質(zhì)量，并且提高勞動生產(chǎn)效率。即實現(xiàn)釹鐵硼電 鍍高質(zhì)高產(chǎn)的雙重目的。但結(jié)果基本未能如愿，主要原因為如下： 釹鐵硼零件品種多、批量大，但單一品種批量小，且品種不同，對鍍層的裝飾、防 腐、磁屏蔽等要求也多有不同。所以，釹鐵硼滾鍍設備應能根據(jù)具體情況適時作出變化， 而 自動線靈活性不足，顯然難以滿足此要求。 自動線(相對于人工運行速度緩慢，這可能在釹鐵硼預鍍(或直接鍍時，因零件氧化 釹鐵硼零件滾鍍工藝知識 釹