專利名稱：一種鎳鐵合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于元件制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鎳鐵合金材料；同時(shí)，本發(fā)明還涉及上述鎳鐵合金材料的制備方法。
背景技術(shù)：
鎳鐵合金是一種高精密合金，由于其磁性能好，柔韌性好，且組織致密，已廣泛用于精密儀器儀表、光學(xué)儀器和電子設(shè)備中的元件。傳統(tǒng)的鎳鐵合金生產(chǎn)方法是采用火法冶煉氧化鎳礦，針對(duì)不同的還原工藝分為:高爐還原和豎爐還原-電爐熔煉-精煉法，直接電爐熔煉-精煉法；還有其他很多種制備方法，如冷塑性變形、濺射成膜、雙輥急冷法等。然而與上述制備技術(shù)相比，電鑄法具有以下優(yōu)點(diǎn):電沉積層有獨(dú)特的高密度和低孔隙；工藝上還可以通過對(duì)參數(shù)、溶液成分等條件進(jìn)行改變，來控制材料的組成成分；有較高的生產(chǎn)率和很好的經(jīng)濟(jì)性，容易大量制備薄膜材料；所需設(shè)備投資相對(duì)較低。因此電鑄法是制備薄鎳鐵合金材料最有前途的一種方法。目前，所公開的電鑄鎳鐵合金的電沉積工藝還有很多不足之處，如金屬離子濃度偏大，生產(chǎn)成本較高，電解液性能不夠穩(wěn)定，抗氧化性能較低，電沉積層硬度高、韌性差。有鑒于此，實(shí)有必要設(shè)計(jì)一種減少鎳的使用量、節(jié)省成本、減輕三廢治理負(fù)擔(dān)的鎳鐵合金材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨 在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種鎳鐵合金材料，可以減少鎳的使用量，節(jié)省成本，減輕三廢治理負(fù)擔(dān)。本發(fā)明的另一目的在于提出上述鎳鐵合金材料的制備方法，可以制得高硬度，高磁性的均勻合金材料；同時(shí)可以減少鎳的使用量，節(jié)省成本，減輕三廢治理負(fù)擔(dān)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種鎳鐵合金材料，包括鎳Ni元素、鐵Fe元素、鈷Co三種元素；各元素的質(zhì)量百分比為:Ni:34.8% 37%，F(xiàn)e:63% 65%，Co:彡0.2%。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種上述的鎳鐵合金材料的制備方法，采用電鑄方法，以硫酸鹽體系作為電鑄液，金屬陰陽極置于電鑄液中，并在陰極沉積鎳鐵合金；所述電鑄液具體包括:220 260g/L的硫酸鎳、30 50g/L的氯化鎳、40 50 g/L的硼酸、35 45g/L的硫酸亞鐵。優(yōu)選地，所述金屬陰陽極的陰極板為430不銹鋼板；所述金屬陰陽極的陽極采用陽極鎳塊。優(yōu)選地，所述制備方法包括如下步驟:水洗步驟；活化步驟；水洗步驟；電鑄步驟；回收水洗步驟；水洗步驟；脫膜步驟；水洗步驟；烘干步驟。優(yōu)選地，所述電鑄液包括如下添加劑:0.5 lml/L的穩(wěn)定劑、0.5 lml/L的潤(rùn)濕劑、I 5ml/L的走位劑。優(yōu)選地，所述制備方法的具體電鑄工藝參數(shù)如下:pH值為3.0 3.4 ;溫度為30 40°C ;陰極電流密度值為I 3A/dm2 ;鍍速為15 25 μ m/h。優(yōu)選地，所述制備方法設(shè)有控制鍍層均勻性的陽極擋板。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，可得到鐵含量在63% 65%范圍的合金，減少鎳的使用量，節(jié)省成本，減輕三廢治理負(fù)擔(dān)。通過電鑄工藝能夠得到與因瓦合金物理性能相似的大平面金屬材料；本發(fā)明工藝可以制得高硬度、高磁性的均勻合金材料。同時(shí)，陰極材料的選擇，有利于剝離；添加劑的選擇，有利于保證高的材料質(zhì)量(板面外觀)；操作工藝的選擇，有利于保證良好的板面外觀，無麻點(diǎn)、針孔等缺陷；溶液配方，能保證生產(chǎn)效率較高。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的鎳鐵合金材料制備方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明揭示一種鎳鐵合金材料，包括鎳Ni元素、鐵Fe元素、鈷Co三種元素；各元素的質(zhì)量百分比為:Ni:34.8% 37%, Fe:63% 65%, Co:彡0.2%。本發(fā)同時(shí)揭 示上述鎳鐵合金材料的制備方法，采用電鑄方法，以硫酸鹽體系作為電鑄液，金屬陰陽極置于電鑄液中，并在陰極沉積鎳鐵合金；鐵的添加方式是通過將硫酸亞鐵鹽溶解于純凈水中，待完全溶解后倒入電鑄液中。所述電鑄液具體包括:220 260g/L的硫酸鎳、30 50g/L的氯化鎳、40 50 g/L的硼酸、35 45g/L的硫酸亞鐵。優(yōu)選地，所述電鑄液包括如下添加劑:0.5 lml/L的穩(wěn)定劑、0.5 lml/L的潤(rùn)濕劑、I 5ml/L的走位齊U。所述制備方法的具體電鑄工藝參數(shù)如下:pH值為3.0 3.4 ;溫度為30 40°C ;陰極電流密度值為I 3A/dm2 ;鍍速為15 25 μ m/h。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述金屬陰陽極的陰極板為430不銹鋼板；所述金屬陰陽極的陽極采用陽極鎳塊。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述制備方法包括如下步驟:水洗步驟；活化步驟；水洗步驟；電鑄步驟；回收水洗步驟；水洗步驟；脫膜步驟；水洗步驟；烘干步驟。請(qǐng)參閱圖1，具體地，所述制備方法具體包括如下步驟:
按照上述電鑄液配方配制好所需的電鑄鎳鐵溶液，將之循環(huán)攪拌均勻，加熱到所需的溫度。選取鏡面光亮、表面無劃痕的1.8mm或2.0mm厚的芯模，進(jìn)行前處理工藝，包括化
學(xué)除油、酸洗、噴砂、超聲浸洗。電鑄前，先進(jìn)行活化處理，增加鍍層與芯模間的結(jié)合力?？刂坪没罨瘯r(shí)間，使之既不容易脫落，也易剝離。
電鑄時(shí)，輔助條件包括能改善鍍層均勻性的陽極擋板，用來減少針孔的震動(dòng)和攪拌，減輕鍍層邊緣效應(yīng)的循環(huán)時(shí)間和循環(huán)間隔時(shí)間以及流量的組合。調(diào)整好添加劑的比例和含量，使之表面質(zhì)量良好(無針孔、麻點(diǎn)、鍍層光亮)?？刂坪秒婅T參數(shù)，包括溫度、pH、電流密度、Fe2+/Ni2+的濃度比等，是電鑄出來的材料鍍層的鐵含量達(dá)到上述要求。此外，所述制備方法設(shè)有用于控制鍍層均勻性的陽極擋板。Fe — Ni合金的電沉積機(jī)理屬于合金的“異常共沉”，即電位較負(fù)的鐵比鎳優(yōu)先在陰極還原析出。根據(jù)Hiroaki提出的Fe—Ni合金異常共沉積理論，認(rèn)為金屬離子[M2+ =Fe2+,Ni2+] —步還原的可能性較小，而是分步進(jìn)行，即:
Μ2++0Γ === MOH+(I)
M0H++e === MOHad(2)
M0Had+e === Μ+ΟΓ(3)
電沉積時(shí)，電極表面pH值升高，同時(shí)產(chǎn)生氫氧化物離子FeOH+和NiOH+，并經(jīng)中間吸附絡(luò)合物MOHad的放電析出金屬原子M，其還原反應(yīng)速度受中間吸附產(chǎn)物吸附位置的限制。由于FeOH+的離解常數(shù)(5.78 X 10_8)，比NiOH+的(4.50X10—5)小得多，在相同的pH值條件下，F(xiàn)eOH+的濃度約是NiOH+的1000倍，故NiOHad吸附在陰極表面上的位置將部分為FeOHad所占據(jù)，使鎳的沉積受到抑制?？梢娫贔e—Ni合金電沉積中鐵的沉積相對(duì)于鎳要快一些。因此可以通過調(diào)整溶液中的Fe2+濃度來調(diào)整鎳鐵合金材料中鐵的含量。在本說明書的描 述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況 下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種鎳鐵合金材料，其特征在于，包括鎳Ni元素、鐵Fe元素、鈷Co三種元素；各元素的質(zhì)量百分比為:Ni:34.8% 37%, Fe:63% 65%, Co:彡0.2。
2.—種權(quán)利要求1所述的鎳鐵合金材料的制備方法，其特征在于，采用電鑄方法，以硫酸鹽體系作為電鑄液，金屬陰陽極置于電鑄液中，并在陰極沉積鎳鐵合金； 所述電鑄液具體包括:220 260g/L的硫酸鎳、30 50g/L的氯化鎳、40 50 g/L的硼酸、35 45g/L的硫酸亞鐵、200 300mg/L的硫酸鈷(以鈷元素計(jì)算)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述金屬陰陽極的陰極板為430不銹鋼板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述金屬陰陽極的陽極采用陽極鎳塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟:水洗步驟；活化步驟；水洗步驟；電鑄步驟；回收水洗步驟；水洗步驟；脫膜步驟；水洗步驟；烘干步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述電鑄液包括如下添加劑:0.5 lml/L的穩(wěn)定劑、0.5 lml/L的潤(rùn)濕劑、I 5ml/L的走位劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法的具體電鑄工藝參數(shù)如下:pH值為3.0 3.4 ;溫度為30 40°C ;陰極電流密度值為I 3A/dm2 ;鍍速為15 25 μ m/h0
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法設(shè)有控制鍍層均勻性的陽極擋板。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法具體包括如下步驟: 按照所述電鑄液配方配制好所需的電鑄鎳鐵溶液，將之循環(huán)攪拌均勻，加熱到所需的溫度; 選取鏡面光亮、表面無劃痕的1.8_或2.0mm厚的芯模，進(jìn)行前處理工藝，包括化學(xué)除油、酸洗、噴砂、超聲浸洗； 電鑄前，先進(jìn)行活化處理，增加鍍層與芯模間的結(jié)合力，控制好活化時(shí)間，使之既不容易脫落，也易剝離； 電鑄時(shí)，輔助條件包括能改善鍍層均勻性的陽極擋板，用來減少針孔的震動(dòng)和攪拌，減輕鍍層邊緣效應(yīng)的循環(huán)時(shí)間和循環(huán)間隔時(shí)間以及流量的組合； 調(diào)整好添加劑的比例和含量,使之表面質(zhì)量良好； 控制好電鑄參數(shù)，包括溫度、pH、電流密度、Fe2VNi2+的濃度比等，是電鑄出來的材料鍍層的鐵含量達(dá)到上述要求。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎳鐵合金材料及其制備方法，鎳鐵合金材料包括鎳Ni元素、鐵Fe元素、鈷Co元素三種元素；各元素的質(zhì)量百分比為Ni34.8%～37%，F(xiàn)e63%～65%，Co≤0.2%。上述的鎳鐵合金材料的制備方法采用電鑄方法，以硫酸鹽體系作為電鑄液，金屬陰陽極置于電鑄液中，并在陰極沉積鎳鐵合金；所述電鑄液具體包括220～260g/L的硫酸鎳、30～50g/L的氯化鎳、40～50g/L的硼酸、35～45g/L的硫酸亞鐵。本發(fā)明可以制得高硬度、高磁性的均勻鎳鐵合金材料；同時(shí)可以減少鎳的使用量，節(jié)省成本，減輕三廢治理負(fù)擔(dān)。
文檔編號(hào)C22C33/00GK103205630SQ20121001077
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者魏志凌, 高小平, 王峰 申請(qǐng)人:昆山允升吉光電科技有限公司