一種用于NdFeB材料的超聲波化學(xué)鍍鎳磷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)鍍工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于NdFeB材料的超聲波化學(xué)鍍 鎳磷方法。
【背景技術(shù)】
[0002] NdFeB稀土永磁材料與普通材料相比，具有很高的磁能積、矯頑力和剩磁，正是由 于具有如此優(yōu)異的性能，使得它在許多領(lǐng)域有著不可取代的優(yōu)勢。但是由于稀土永磁材料 本身的化學(xué)活性比較強(qiáng)、耐蝕性能差，因此必須對(duì)其進(jìn)行有效的表面處理，使其不僅要有高 的電磁性能、高的機(jī)械強(qiáng)度，還要有高的耐腐蝕性能。
[0003] 化學(xué)鍍鎳磷合金以鍍層結(jié)構(gòu)致密、厚度分布均勻、硬度高、抗腐蝕性強(qiáng)、仿形性好、 對(duì)磁性能影響小等優(yōu)點(diǎn)成為稀土永磁材料防腐蝕的理想選擇。
[0004] 但是傳統(tǒng)的化學(xué)鍍工藝很難在稀土永磁體表面鍍覆，這是因?yàn)镹dFeB稀土永磁材 料通常是通過粉末冶金的方法壓制成型并最終燒結(jié)和/或粘接而成的，磁體表面粗糙，疏 松多孔，在孔隙中很容易殘留有腐蝕性的溶液，致使化學(xué)鍍后殘留的腐蝕性的溶液逐漸浸 蝕孔隙內(nèi)壁；經(jīng)過一段時(shí)間以后，使基體與鍍層結(jié)合面處逐漸腐蝕粉化，鍍層整體脫落。因 此要采取有效的前處理工藝以達(dá)到封孔和改善基體與鍍層長期的結(jié)合強(qiáng)度的目的。不同的 前處理工藝對(duì)鍍層質(zhì)量，特別是對(duì)鍍層結(jié)合力、均鍍能力有很大影響。而鍍層的均勻覆蓋及 與基體的緊密結(jié)合是提高NdFeB表面鍍層耐蝕性的關(guān)鍵因素。
[0005] 目前，常用化學(xué)鍍鎳磷工藝的能量輸入方式主要為水浴加熱，酸性化學(xué)鍍?cè)?5°C 以上進(jìn)行，堿性化學(xué)鍍?cè)?0~75°C進(jìn)行，能耗大，且易在槽壁上沉積。在施鍍過程中，水分 揮發(fā)快，鍍液易老化，穩(wěn)定性差，還原劑次亞磷酸鈉利用率低；同時(shí)，高溫還會(huì)引起某些被鍍 材料的改性，因而在一定程度上限制了其應(yīng)用。
[0006] 超聲波作為一種新的能量輸入方式，可以顯著地提高化學(xué)鍍鎳磷工藝中鎳磷合金 的沉積速度，降低鎳磷合金中的磷含量，提高鍍層的顯微硬度，明顯地降低鍍層的孔隙率； 在超聲波作用下，鎳磷合金的沉積速度約為無超聲波時(shí)的1. 5倍，最高可達(dá)10 μm/h以上。 對(duì)超聲波化學(xué)鍍層的金相組織、成分、結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行研究，并與常規(guī)化學(xué)鍍層進(jìn)行比較， 研究結(jié)果表明超聲波化學(xué)鍍層組織致密，胞狀結(jié)構(gòu)細(xì)化，鍍層含磷量降低，主要為非晶態(tài)， 夾有少量微晶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于NdFeB永磁材料的超聲波化學(xué)鍍鎳磷方法，該方 法通過在堿性鍍液中閃鍍的方式來對(duì)NdFeB永磁材料進(jìn)行封孔和活化，且通過超聲波輔助 方式進(jìn)行化學(xué)鍍鎳磷。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0009] -種用于NdFeB永磁材料的超聲波化學(xué)鍍鎳磷方法，包括如下步驟：
[0010] a)機(jī)械打磨：對(duì)NdFeB試樣進(jìn)行打磨，用蒸餾水沖洗干凈；
[0011] b)超聲除油：采用超聲波方式在除油液中對(duì)機(jī)械打磨后的NdFeB試樣除油，除油 時(shí)間為10~15min，并用蒸餾水沖洗干凈；
[0012] c)酸洗除銹：在酸洗除銹液中對(duì)超聲除油后的NdFeB試樣進(jìn)行酸洗除銹，酸洗除 銹時(shí)間為30~40s，并用蒸餾水沖洗干凈；
[0013] d)閃鍍：將酸洗除銹后的NdFeB試樣浸入堿性鍍液中進(jìn)行閃鍍，并用蒸餾水沖 洗干凈，其中，堿性鍍液的組成為：NiS04 · 6H20 25~30g/L，羥基乙叉二膦酸（HEDP)60~ 68ml/L，硫脲0· 0018~0· 0022g/L，余量為蒸餾水，鍍液pH彡12,閃鍍時(shí)間為3~5min ;
[0014] e)超聲波化學(xué)鍍鎳磷：將閃鍍后的NdFeB試樣浸入鍍鎳磷溶液中進(jìn)行超聲波化 學(xué)鍍鎳磷，其中，所述鍍鎳磷溶液的組成為：NiS04 · 7H2026~30g/L，NaH2P02 24~27g/L， Na3C6H507 ·2Η20 28 ~31g/L，CH3C00Na 18 ~22g/L，琥珀酸 1· 0 ~1. 2g/L，乙酸鉛 0· 0001 ~ 0. 0002g/L，余量為蒸餾水，該鍍鎳磷溶液pH = 8~8. 5,鍍鎳磷溶液溫度控制在63~65°C， 施鍍時(shí)間為40~45min。
[0015] 步驟a)中，對(duì)NdFeB試樣平面及邊緣依次進(jìn)行打磨。
[0016] 步驟 b)中，所述除油液的組成為：NaOH 10g/L，Na3P04 70g/L，Na2C03 50g/L，乳化 劑0P-10 0. 5g/L，余量為蒸餾水。
[0017] 步驟c)中，所述酸洗除銹液的組成為：65 % HN03 20ml/L，硫脲2g/L，余量為蒸餾 水。
[0018] 步驟d)中，用NaOH調(diào)節(jié)堿性鍍液pH值，使鍍液pH彡12。
[0019] 步驟e)中，用氨水調(diào)節(jié)鍍鎳磷溶液pH值，使鍍鎳磷溶液pH = 8~8. 5。
[0020] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0021] 首先通過閃鍍，對(duì)于具有表面粗糙且有較高孔隙率的NdFeB永磁材料來說，主要 起到封孔的作用，從而避免試樣直接浸入化學(xué)鍍液中，發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕和溶解；通過超聲波 輔助化學(xué)鍍鎳磷，提供了一種新的能量輸入，使化學(xué)鍍鎳磷工藝在降低鍍液溫度的情況下 以較高的鍍速進(jìn)行，通過超聲波的空化作用使得鍍層更加均勻致密，同時(shí)提高了鍍層與基 體的結(jié)合力和鍍層的耐腐蝕性能等。與常規(guī)化學(xué)鍍相比，本發(fā)明的用于NdFeB永磁材料的 超聲波化學(xué)鍍鎳磷工藝施鍍溫度低，鍍層致密，耐蝕能力以及與基體的結(jié)合力更好。
【附圖說明】
[0022] 圖la為實(shí)施例3采用常規(guī)化學(xué)鍍鎳磷工藝在75°C條件下得到的鍍層形貌；
[0023] 圖lb為實(shí)施例4采用本發(fā)明的超聲波化學(xué)鍍鎳磷工藝在65°C條件下得到的鍍層 形貌；
[0024] 圖2a為實(shí)施例3采用常規(guī)化學(xué)鍍鎳磷工藝在75°C條件下得到鍍層的斷面形貌；
[0025] 圖2b為實(shí)施例4采用本發(fā)明的超聲波化學(xué)鍍鎳磷工藝在65°C條件下得到鍍層的 斷面形貌；
[0026] 圖3為實(shí)施例3常規(guī)化學(xué)鍍層和實(shí)施例4超聲波化學(xué)鍍層的動(dòng)電位極化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0028] 通過對(duì)NdFeB永磁材料進(jìn)行耐酸堿試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)NdFeB永磁材料在pH值低的酸 性溶液中，隨著pH值的降低，失重增加即材料腐蝕速度加快，當(dāng)pH值大于7時(shí)，試樣的腐蝕 速度明顯下降，pH = 11. 23時(shí)，試樣失重為零。當(dāng)pH值升至14左右，試樣失重仍為零，因 此，本文通過使用強(qiáng)堿性溶液對(duì)NdFeB永磁材料進(jìn)行閃鍍來封孔，在NdFeB試樣表面形成一 層薄膜，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行化學(xué)鍍鎳磷，從而使得得到的鍍層光亮平滑、鍍層組織平整均 勻。
[0029] 本發(fā)明的用于NdFeB永磁材料的超聲波化學(xué)鍍鎳磷方法，包括如下步驟：
[0030] a)機(jī)械打磨：對(duì)NdFeB試樣進(jìn)行打磨，對(duì)NdFeB試樣平面及邊緣依次進(jìn)行打磨，使 得NdFeB試樣表面均勻光亮，并用蒸餾水沖洗干凈；
[0031] b)超聲除油：采用超聲波方式在除油液中對(duì)機(jī)械打磨后的NdFeB試樣除油，除油 時(shí)間為10~15min，并用蒸餾水沖洗干凈，其中，所述除油液的組成為：NaOH 10g/L，Na3P0470g/L，Na2C03 50g/L，乳化劑 OP-10 0.5g/L，余量為蒸餾水；
[0032] c)酸洗除銹：在酸洗除銹液中對(duì)超聲除油后的NdFeB試樣進(jìn)行酸洗除銹，酸洗 除銹時(shí)間為30~40s，并用蒸餾水沖洗干凈，其中，所述酸洗除銹液的組成為：65% ΗΝ0320ml/L，硫脲2g/L，余量為蒸餾水；
[0033] d)閃鍍：將酸洗除銹后的NdFeB試樣浸入堿性鍍液中進(jìn)行閃鍍，并用蒸餾水沖 洗干凈，其中，堿性鍍液的組成為：NiS04 · 6H20 25~30g/L，羥基乙叉二膦酸（HEDP)60~ 68ml/L，硫脲0. 0018~0. 0022g/L，余量為蒸餾水，用NaOH調(diào)節(jié)堿性鍍液pH值，使堿性溶液 pH彡12,閃鍍時(shí)間為3~5min ;
[0034] e)超聲波化學(xué)鍍鎳磷：將閃鍍后的NdFeB試樣浸入鍍鎳磷溶液中超聲波化學(xué)鍍 鎳磷，其中，所述鍍鎳磷溶液的組成為：NiS04 · 7H20 26~30g/L，NaH2P02 24~27g/L， Na3C6H507 ·2Η20 28 ~31g/L，CH3C00Nal8 ~22g/L，琥珀酸 1· 0 ~1. 2g/L，乙酸鉛 0· 0001 ~ 0. 0002g/L，余量為蒸餾水，用氨水調(diào)節(jié)鍍鎳磷溶液pH值，使鍍鎳磷溶液pH = 8~8. 5,鍍鎳 磷溶液溫度控制在63~65°C，施鍍時(shí)間為40~45min。
[0035] 本發(fā)明通過選用pH彡12的堿性鍍液，在室溫下對(duì)NdFeB試樣進(jìn)行閃鍍，使NdFeB 試樣表面形成催化性薄膜，從而保護(hù)基體且起到活化的作用，然后再進(jìn)行超聲波化學(xué)鍍鎳 磷，獲得均勻致密且與基體結(jié)合良好的鎳磷鍍層。在降低施鍍溫度的情況下，在化學(xué)鍍中 引進(jìn)超聲波能有效的提高化學(xué)鍍的沉積速率且獲得的鍍層組織顆粒更加細(xì)小、排列更加緊 密，鍍層致密無孔隙，同時(shí)提高了化學(xué)鍍層的結(jié)合力和耐腐蝕性能。
[0036] 實(shí)施例1 (現(xiàn)有技術(shù)）
[0037] 實(shí)施例1米用的NdFeB試樣為粘結(jié)NdFeB試樣，規(guī)格為C>24mm*3mm圓形薄片，實(shí) 施例1的化學(xué)鍍鎳磷工藝如下：
[0038] 機(jī)械打磨一超聲除油lOmin -酸洗除銹30s -活化30s -常規(guī)化學(xué)鍍鎳磷。
[0039] 其中，超聲除油中除油液的組成為：NaOH 10g/L，Na3P04 70g/L，Na2C03 50g/L，乳 化劑0P-10 0. 5g/L，余量為蒸餾水。
[0040] 酸洗除銹液的組成為：65% HN03 20ml/L，硫脲2g/L，余量為蒸餾水。
[0041] 活化配方為磺基水楊酸20g/L，氟化氫銨10g/L，余量為蒸餾水。
[0042] 常規(guī)化學(xué)鍍鎳磷中鍍鎳磷溶液的組成為：NiS04 · 7H20 28g/L，NaH2P02 24g/L， Na3C6H507 · 2H20 28g/L，CH3C00Na 18g/L，琥珀酸 1. 0g/L，乙酸鉛 0· 0001g/L，余量為蒸餾水， 用氨水調(diào)節(jié)鍍鎳磷溶液pH值，使鍍鎳磷溶液pH = 8,鍍鎳磷溶液溫度控制在75°C，施鍍時(shí) 間為60min。
[0043] 實(shí)施例2 (現(xiàn)有技術(shù)）
[0044] 實(shí)施例2采用的NdFeB試樣為粘結(jié)NdFeB試樣，規(guī)格為Φ 24mm*3mm圓形薄片，實(shí) 施例2的化學(xué)鍍鎳磷工藝如下：
[0045] 機(jī)械打磨一物理封孔一超聲除油lOmin -酸洗除銹30s -活化30s -常規(guī)化學(xué)鍍 鎳磷。
[0046] 其中，超聲除油中除油液的組成為：NaOH 10g/L，Na3P04 70g/L，Na2C03 50g/L，乳 化劑0P-10 0. 5g/L，余量為蒸餾水。
[0047] 酸洗除銹液的組成為：65% HN03 20ml/L，硫脲2g/L，余量為蒸餾水。
[0048] 物理封孔是采用硬脂酸鋅，將硬脂酸鋅加熱至160°C，使其呈熔融狀態(tài)，然后將經(jīng) 過清洗的試樣放入，加壓浸漬20min后取出，此時(shí)試樣表