CN102560444A - 烧结钕铁硼化学复合镀镍铜磷工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烧结钕铁硼化学复合镀镍铜磷工艺，该工艺先对烧结钕铁硼工件化学镀镍磷二氧化硅或氧化铝，然后化学镀镍铜磷合金。包括如下步骤：工件热处理除油、打磨、弱腐蚀、再除油、活化、复合镀镍磷氧化硅或氧化铝、化学镀镍铜磷合金、热处理。本发明工艺简单，操作方便，成本低，效率高，适用范围广，对环境无污染，所得镀层光亮、平整、均匀、致密，可实现工业化生产。

Description

烧结钕铁硼化学复合镀镍铜磷工艺

技术领域

本发明属于材料的表面化学处理领域，具体涉及烧结钕铁硼化学复合镀镍磷工艺。

背景技术

烧结钕铁硼永磁材料是目前永磁性能最高的永磁材料，在计算机硬盘、微波通讯、风力发电机、电动汽车等高技术领域应用广泛。烧结钕铁硼永磁材料的主要成分是纯铁、稀土金属钕、镨、镝铽等，在生产中采用粉末冶金技术；烧结钕铁硼永磁材料在潮湿空气、海洋盐气氛及酸碱环境中容易氧化；烧结钕铁硼材料与其它金属材料相比，其致密性差，存在少量的孔隙；所有的表面防蚀技术都要应对这一特性。现有技术中，多数是在烧结钕铁硼表面进行电镀锌或镍铜镍。也有在电镀镍铜镍的基础上再电泳环氧树脂，这些技术能满足一般的抗蚀要求；但对于风力发电机或新能源汽车或环境要求苛刻的情况下，采用这些技术做的表面抗蚀镀层存在寿命方面的缺陷。

有文献报道化学镀镍磷合金镀层的抗蚀性能高于电镀镍铜镍，也有文献报道化学镀镍铜磷镀层的抗蚀性能高于化学镀镍磷，但多数研究都是对钢铁工件的，只有少数文献报道了烧结钕铁硼化学镀镍铜磷的成果。有文献报道了烧结钕铁硼化学镀镍铜磷工艺，在烧结钕铁硼没有镀镍层的情况下,进行化学镀镍铜磷，由于钕铁硼表面非常活泼,在其表面首先生成的是氧化亚铜,只要用足量的铵水就可以验证这一结论，这一报道有不确切之处。张天顺等认为，在钢铁件上化学镀镍铜磷，当铜盐超过2.5g/L时，不可施镀。欧萌等人研究了烧结钕铁硼化学镀镍铜磷工艺，但该文并没有涉及在烧结钕铁硼上如何进行化学镀镍铜磷。中国专利200810224282.8公开了用于永磁材料的镀镍铜磷的液及对永磁材料表面处理方法，其镀液中铜盐为0.5～10g/L,这一范围欠妥当；本发明人做了大量的实验证明,铜盐超过2.5g/L时,无论是在钢铁工件或是烧结钕铁硼上，都得不到镍铜磷镀层。

发明内容

本发明旨在克服现有技术中工艺繁杂，不环保，效果欠佳的问题，提供一种工艺简单，成本低，适用范围广的化学复合镀镍铜磷工艺，尤其是在有较多孔隙的烧结钕铁硼表面化学复合镀镍铜磷工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：针对粉末冶金技术生产的零部件，尤其是烧结钕铁硼存在多孔隙的特点,采用烘油、弱碱除油、弱酸腐蚀、再弱碱除油，采用中性活化，化学复合镀镍磷氧化硅或氧化铝封孔，再化学镀镍铜磷技术，具体包括如下步骤：

（1）烘油：真空加热待镀工件至250～350℃，保温2小时；

（2）待镀工件表面预处理：将待镀工件表面打磨，置于含不同规格的不规则的氧化铝介质球的振磨机中，水介质为含碳酸钠50g/L的去离子水，振磨8～24小时，用流动去离子水洗净；

（3）弱腐蚀：将待镀工件放入浓度为30～50g/L硫酸溶液中，浸泡1～3min，优选地，在超声波下浸泡1～3min，然后热水冲洗；

（4）再除油：将待镀工件置于含质量分数为8～15%的硅酸钠水溶液中，浸泡20～40min，优选地，在超声波下浸泡20～40min，再用去离子水洗净，吹干；

（5）活化：将待镀工件用醋酸镍、次亚磷酸钠、无水乙醇和去离子水组成的活化溶液浸泡10～30min，优选地，在超声波下浸泡10～30min；再用去离子水洗净，吹干；然后在100～170℃热处理15～25min；其中，所述活化溶液中，醋酸镍、次亚磷酸钠与无水乙醇的质量比为1:（0.8～1.2）:（12～18），去离子水为醋酸镍重量的3～5倍；

（6）预镀：将纳米二氧化硅或氧化铝放入由镍盐、还原剂、络合剂、稳定剂、缓冲剂和去离子水组成的化学镀液中，搅拌，预镀1小时；将经步骤（5）活化后的待镀工件置于含有纳米二氧化硅或氧化铝的镀液内，预镀1小时；将镀件取出用清水洗净，吹干；其中，纳米二氧化硅或氧化铝在镀液中的浓度为5g/L；其中，所述化学镀液中，镍盐含量为15～25g/L,还原剂含量为15～20g/L，络合剂含量为10～25ml/L，硼酸含量为10～20g/L,稳定剂含量为1～10g/L，缓冲剂含量为0.5～2g/L，其余为去离子水；化学镀液pH值为4.5～5，温度为70～95℃；镀速为5～8μm/h；

（7）施镀：将经步骤（6）预镀的工件置于由镍盐、铜盐、还原剂、络合剂、缓冲剂和去离子水组成的化学镀液中，施镀1～2小时；用清水洗净，吹干；其中，所述化学镀液中，镍盐25～30g/L, 铜盐0.5～2.0g/L，还原剂为20～30g/L，络合剂为20～30ml/L，硼酸为10～20g/ L ，缓冲剂为10～20g/L，其余为去离子水；化学镀液pH值为9～10，温度为70～85℃，镀速为10～12μm/h；

（8）热处理：将施镀后的工件加热至150℃～200℃，恒温30～60min后，冷却，即成成品。

进一步，步骤（6）中所述镍盐优选为硫酸镍或醋酸镍。

进一步，步骤（6）中所述还原剂优选为次亚磷酸钠。

进一步，步骤（6）中所述络合剂优选为乳酸、丙酸、乙酸、硼酸的一种或多种。

进一步，步骤（6）中所述稳定剂优选为硫酸铈。

进一步，步骤（6）中所述缓冲剂优选为醋酸钠或氟化钠。

本发明的有益效果在于：

本发明工艺简单，操作方便，成本低，效率高，适用范围广，对环境无污染，可实现工业化生产；在烧结钕铁硼上所得到的镀层厚为20μm～25μm，镀层光亮、平整、均匀、致密，通过光学显微镜观察，镀层无起泡、剥落和裂纹等现象；对镀层厚度为25μm的工件进行热震试验：从200℃保温1小时，取出放入室温的自来水中，往复10次后，通过光学显微镜观察，镀层无起泡、剥落和裂纹等现象；中性盐雾试验条件下（NaCl 50g/L,35℃），480小时，无腐蚀点；PCT试验条件下（2×101.325kPa,121℃）,480小时，无腐蚀点；百格试验条件下（划1×1mm, 200℃），72小时，镀层不脱落。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

62.5×55×22风力发电机用烧结钕铁硼磁体表面进行化学复合镀镍磷氧化硅，再镀镍铜磷，其步骤如下：

（1）烘油：在真空炉内加热待镀工件至300℃，保温2小时；

（2）待镀工件表面预处理：将待镀工件表面打磨，置于含不同规格并不规则的氧化铝介质球的振磨中，水介质为含碳酸钠50g/L的去离子水，振磨24小时，用流动去离子水冲洗干净；

（3）弱腐蚀：将待镀工件放入浓度为50g/L的硫酸溶液中，在超声波下浸泡1.5min，然后用热的去离子水冲洗；

（4）再除油：将处理后的待镀工件置于含质量分数为10%的硅酸钠水溶液中，在超声波下浸泡30min，再用去离子水冲洗至中性，吹干；

（5）活化：将待镀工件用醋酸镍、次亚磷酸钠、无水乙醇和去离子水组成的活化溶液，在超声波下浸泡20 min，再用去离子水洗净，吹干；在170℃下热处理20min；所述活化溶液中，醋酸镍、次亚磷酸钠与无水乙醇的质量比为1:1:15，去离子水的量为醋酸镍的3倍；

（6）预镀：将纳米二氧化硅放入由镍盐、还原剂、络合剂、稳定剂、缓冲剂和去离子水组成的化学镀液中，机械搅拌，预镀1小时；将经步骤（5）活化后的待镀工件置于含有纳米二氧化硅或氧化铝的镀液内，预镀1小时；完成后用清水清洗干净，吹干；其中，纳米二氧化硅或氧化铝在镀液中的浓度为5g/L；所述化学镀液中，硫酸镍的含量为20g/L,次亚磷酸钠15g/L,乳酸为10ml/L,硼酸为20g/L，丙酸为10ml/L, 硫酸铈为5g/L,氟化钠为1g/L，其余为去离子水；其中，用氨水控制化学镀液pH值为4.5，化学镀液用水浴加热至85℃；镀速为5～8μm/h；

（7）施镀：将经步骤（6）预镀的工件置于由镍盐、还原剂、络合剂、缓冲剂和去离子水组成的化学镀液中，施镀2小时，完成后用清水清洗干净，吹干；所述化学镀液中，硫酸镍的含量为30g/L,硫酸铜的含量为0.5g/L，次亚磷酸钠25g/L,柠檬酸为30ml/L,醋酸钠20g/L，硼酸为10g/L，其余为去离子水；其中，用氨水控制化学镀液pH值为9，化学镀液用水浴加热至80℃；镀速为10～12μm/h。

（8）热处理：将施镀后的工件置于加热炉内，加热至150℃，恒温60min后，冷却即成。

本实施例镀层厚度为25μm，镀层光亮、平整、均匀、致密，通过光学显微镜观察，镀层无起泡、剥落和裂纹等现象；对镀件进行热震试验：从200℃保温1小时，取出放入室温的自来水中，往复10次后，通过光学显微镜观察，镀层无起泡、剥落和裂纹等现象；中性盐雾试验条件下（NaCl 50g/L,35℃），408小时，无腐蚀点；PCT试验条件下（2×101.325kPa,121℃）,408小时，无腐蚀点；百格试验条件下（划1×1mm, 200℃），72小时，镀层不脱落。

 

实施例2

烧结钕铁硼φ30×10表面进行化学复合镀镍磷氧化铝，再化学镀镍铜磷合金，其步骤如下：

（1）烘油：在真空炉内加热待镀工件至200℃，保温2小时；

（2）待镀工件表面预处理：将待镀工件表面打磨，置于含不同规格的不规则的氧化铝介质球的振磨机中，水介质为含碳酸钠50g/L的去离子水，振磨24小时，用流动去离子水冲洗干净；

（3）弱腐蚀：将待镀工件放入浓度为30g/L硫酸溶液中，在超声波下浸泡3min，然后热水冲洗；

（4）再除油：将待镀工件置于含质量分数为10%的硅酸钠水溶液中，超声波下浸泡30min，再用去离子水冲洗至中性，吹干；

（5）活化：将待镀工件用醋酸镍、次亚磷酸钠、无水乙醇和去离子水组成的活化溶液，在超声波下浸泡20 min，再用去离子水洗净，吹干；在150℃下热处理30min；所述活化溶液中，醋酸镍、次亚磷酸钠与无水乙醇的质量比为1:1.2:18，去离子水的量为醋酸镍的4倍；

（6）预镀：将纳米氧化铝放入由镍盐、还原剂、络合剂、稳定剂、缓冲剂和去离子水组成的化学镀液中，机械搅拌，施镀1小时；将经步骤（5）活化后的待镀工件置于含有纳米二氧化硅或氧化铝的镀液内，施镀1小时；完成后用清水清洗干净，吹干；其中，纳米二氧化硅或氧化铝在镀液中的浓度为5g/L；所述化学镀液中，硫酸镍的含量为25g/L,次亚磷酸钠20g/L,乳酸为25ml/L,硼酸为15g/L，丙酸为10ml/L, 硫酸铈为10g/L,氟化钠为2g/L，其余为去离子水；其中，用氨水控制化学镀液pH值为4.8，化学镀液用水浴加热至75℃；镀速为5～8μm/h；

（7）施镀：将经步骤（6）的待镀工件置于由镍盐、还原剂、络合剂、缓冲剂和去离子水组成的化学镀液中，施镀2小时；完成后用清水清洗干净，吹干；所述化学镀液中，硫酸镍的含量为25g/L, 硫酸铜的含量为1g/L，次亚磷酸钠20g/L,柠檬酸为30ml/L,醋酸钠20g/L，硼酸为15g/L，丙酸为5ml/L，其余为去离子水；其中，用氨水控制化学镀液pH值为10，化学镀液用水浴加热至75℃；镀速为5～8μm/h；

（8）热处理：将施镀后的工件置于加热炉内，加热至150℃，恒温60min后，冷却即成。

本实施例镀层厚度为30μm，镀层光亮、平整、均匀、致密，通过光学显微镜观察，镀层无起泡、剥落和裂纹等现象；对镀件进行热震试验：从200℃保温1小时，取出放入室温的自来水中，往复15次后，通过光学显微镜观察，镀层无起泡、剥落和裂纹等现象；中性盐雾试验条件下（NaCl 50g/L,35℃），480小时，无腐蚀点；PCT试验条件下（2×101.325kPa,121℃）,480小时，无腐蚀点；百格试验条件下（划1×1mm, 200℃），72小时，镀层不脱落。

Claims (7)

1.一种烧结钕铁硼化学复合镀镍铜磷工艺，包括如下步骤：

（1）烘油：真空加热待镀工件至250～300℃，保温2小时；

（2）待镀工件表面预处理：将待镀工件打磨、洗净；

（3）弱腐蚀：将待镀工件放入浓度为30～50g/L硫酸溶液中，浸泡1～3min，然后热水冲洗；

（4）再除油：将待镀工件置于含质量分数为8～15%的硅酸钠水溶液中，浸泡20～40min，洗净，吹干；

（5）活化：将待镀工件用醋酸镍、次亚磷酸钠、无水乙醇和去离子水组成的活化溶液浸泡10～30min；洗净，吹干，100～170℃热处理15～25min；其中，所述活化溶液中，醋酸镍、次亚磷酸钠与无水乙醇的质量比为1:（0.8～1.2）:（12～18），去离子水为醋酸镍重量的3～5倍；

（6）预镀：将纳米二氧化硅或氧化铝放入由镍盐、还原剂、络合剂、稳定剂、缓冲剂和去离子水组成的化学镀液中，搅拌，预镀1小时；将经步骤（5）活化后的待镀工件置于含有纳米二氧化硅或氧化铝的镀液内，预镀1小时；将镀件取出洗净，吹干；其中，纳米二氧化硅或氧化铝在镀液中的浓度为5g/L；其中，所述化学镀液中，镍盐含量为15～25g/L,还原剂含量为15～20g/L，络合剂含量为10～25ml/L，硼酸含量为10～20g/L,稳定剂含量为1～10g/L，缓冲剂为0.5～2g/L，其余为去离子水；化学镀液pH值为4.5～5，温度为70～95℃；镀速为5～8μm/h；

（7）施镀：将经步骤（6）预镀的工件置于由镍盐、铜盐、还原剂、络合剂、缓冲剂和去离子水组成的化学镀液中，施镀1～2小时；洗净，吹干；其中，所述化学镀液中，镍盐含量为25～30g/L, 铜盐含量为0.5～2.0g/L，还原剂含量为20～30g/L，络合剂含量为20～30ml/L，硼酸含量为10～20g/ L ，缓冲剂含量为10～20g/L，其余为去离子水；化学镀液pH值为9～10，温度为70～85℃，镀速为10～12μm/h；

（8）热处理：将施镀后的工件加热至150℃～200℃，恒温30～60min后，冷却。

2.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼化学复合镀镍铜磷工艺，其特征在于：步骤（3）（4）和（5）所述浸泡是在超声波条件下浸泡。

3.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼化学复合镀镍铜磷工艺，其特征在于：步骤（6）中所述镍盐为硫酸镍或醋酸镍，铜盐为硫酸铜。

4.根据权利要求求1所述的烧结钕铁硼化学复合镀镍铜磷工艺，其特征在于：步骤（6）中所述还原剂为次亚磷酸钠。

5.根据权利要求求1所述的烧结钕铁硼化学复合镀镍铜磷工艺，其特征在于：步骤（6）中所述络合剂为乳酸、丙酸、乙酸或硼酸中的一种或多种。

6.根据权利要求求1所述的烧结钕铁硼化学复合镀镍铜磷工艺，其特征在于：步骤（6）中所述稳定剂为硫酸铈。

7.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼化学复合镀镍铜磷工艺，其特征在于：步骤（6）中所述缓冲剂为醋酸钠或氟化钠。