一种钕铁硼稀土永磁体表面电镀涂层的制备方法与流程

文档序号：11586001阅读：305来源：国知局

本发明属于防腐表面处理技术领域，特别涉及一种钕铁硼稀土永磁体表面电镀涂层的制备方法。

背景技术：

钕铁硼稀土永磁体以其优良的磁性能得到越来越多的应用，被广泛用于汽车电机、电梯电机、节能电机、医疗的核磁共振成像，计算机硬盘驱动器，手机的振动电机，音响、混合动力汽车的电机，风力发电机等。

由于钕铁硼稀土永磁体易氧化，在上述的钕铁硼稀土永磁体的使用中一般都需进行表面涂层处理。目前广泛采用的涂覆方法主要是电镀，在钕铁硼基体上电镀锌、电镀镍、电镀镍铜镍等等。然而钕铁硼磁体通常是采用粉末冶金工艺制备，因此磁体的基体与金属材料相比，疏松多孔，含有大量的微孔。电镀前处理和电镀过程中会有析氢效应，产生的氢会渗入、吸附在基体表面的微孔中，这种渗氢或吸氢的基体表面镀上一层镀层后，当覆盖镀层周围温度升高时，吸附的氢会因膨胀外溢，对镀层产生一种压力，使镀层脱离基体而凸起，形成起鼓、起泡，导致镀层失效，严重影响镀层的防腐能力。由于钕铁硼基体表面含有大量微孔、疏松是制备工艺决定的，而析氢效应也是电镀过程中不可避免的，因此目前稀土永磁体的电镀质量始终无法与普通金属基体电镀质量相比，这个缺点也严重制约了其在电机、电子、航空航天等领域的进一步应用。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种钕铁硼稀土永磁体表面电镀涂层的制备方法，目的是避免析氢效应造成的镀层起鼓、起泡，提高钕铁硼稀土永磁体表面涂层的防腐性能。

本发明的钕铁硼稀土永磁体表面电镀涂层的制备方法，按照以下步骤进行：

（1）钕铁硼稀土永磁体表面预处理：

当钕铁硼稀土永磁体体积小于0.5cm³时，对钕铁硼稀土永磁体表面进行除油和酸洗；

当钕铁硼稀土永磁体体积大于1cm³时，对钕铁硼稀土永磁体表面进行喷砂；

当钕铁硼稀土永磁体体积在0.5~cm³之间时，进行除油和酸洗或喷砂；

其中，所述的除油是在钕铁硼稀土永磁体表面，采用金属洗涤液在40~80℃下除油5~60min；酸洗是采用ph值为1~5的稀硫酸或稀盐酸，酸洗1~120s，然后在室温~100℃下干燥；

所述的喷砂是采用喷枪将粒度为400~1000目的细砂喷到钕铁硼稀土永磁体表面，将磁体表面的氧化层除掉，露出灰白色的新鲜表面为止；

（2）钕铁硼稀土永磁体抽真空处理：

将经表面预处理的钕铁硼稀土永磁体放入密封罐中，密封罐内部包有聚四氟乙烯涂层，密封罐顶部是密封罐盖，密封罐盖上连接抽真空管和电镀液通入管，抽真空管和电镀液通入管上都设有阀门；

钕铁硼稀土永磁体放入密封罐后，将密封罐盖盖好，打开抽真空管上的阀门进行抽真空至真空度10^-1pa以下，关闭抽真空管上的阀门，打开电镀液通入管上的阀门，向密封罐中通入电镀液，至钕铁硼稀土永磁体全部浸入镀液为止，然后将钕铁硼稀土永磁体取出立刻进行电镀；

（3）钕铁硼稀土永磁体表面电镀：采用超声波电镀槽进行电镀，超声波电镀槽是在电镀槽底部安装超声波发生盒，电镀采用滚镀工艺或挂镀工艺；

其中，所述的滚镀工艺具体过程是：

（a）将抽真空处理后的钕铁硼稀土永磁体装入电镀滚筒中，并掺入钢珠作为填料，将电镀滚筒放入超声波电镀槽中；

（b）旋转滚筒转速为5-60rpm，打开超声波发生盒电源和电镀电源，开始进行滚镀；

（c）滚镀过程中镀液温度控制在35-50℃，ph值控制在1-6之间，滚镀5-120min，得到厚度为0.1~40µm的钕铁硼稀土永磁体表面电镀涂层；

所述的挂镀工艺具体过程是：

（a）将体积大于2cm³的抽真空处理后的钕铁硼稀土永磁体放到挂镀架上，夹好后放入超声波电镀槽中；

（b）打开超声波发生盒电源和电镀电源，开始进行挂镀；

（c）镀液温度控制在35-50℃，ph值控制在2-6之间，挂镀5-120min，制得厚度为0.1~40µm的0.1~40µm的钕铁硼稀土永磁体表面电镀涂层。

其中，所述的喷枪的喷漆压力为1~15mpa。

所述的电镀滚筒中按体积比，钕铁硼稀土永磁体：钢珠=（1~10）：4，钢珠的直径为0.1~1cm。

所述的镀液是商业ni、cu或zn镀液，所述的电镀涂层是ni、cu、zn镀层或ni-cu-ni复合镀层，当制备ni-cu-ni复合镀层时，先在ni镀液槽中进行滚镀或挂镀，在转移到cu镀液槽进行滚镀或挂镀，最后回到ni镀液槽中进行滚镀或挂镀。

本发明一种钕铁硼稀土永磁体表面金属电镀涂层的制备方法，具有以下特点：

（1）由于钕铁硼基体含有大量的微孔，这些微孔中在前处理过程中，会有氢聚集，或者有空气残留，在电镀阶段造成微孔区域的残留无法排除，会导致空气和氢残留在微孔内，镀层内部，一旦外面温度升高，气体膨胀，使镀层起鼓、起泡，甚至开裂，影响镀层的防腐性能。本发明在前处理过程后，增加了钕铁硼基体的抽真空处理，真空达到10^-1pa以下，将钕铁硼基体微孔中的氢抽出，避免了工件在浸入电镀槽前微孔中含有空气和氢；

（2）在电镀过程容易产生析氢效应，这些析出的氢会聚集在基体的微孔内，电镀后残留在镀层内部，一旦外面温度升高，气体膨胀，使镀层起鼓、起泡，甚至开裂，影响镀层的防腐性能。本发明在电镀过程中引入超声波，由于超声波的空爆效应，可以将微孔中的氢震出，避免氢在微孔内聚集，能够有效避免析氢效应对镀层带来的起鼓、起泡，甚至开裂问题；

（3）同时，由于超声波的作用，镀液渗入微孔内，微孔区域也可以镀上镀层，增加了镀层与基体的结合面积，因此提高了镀层的结合力，从而获得高质量、密实的耐蚀涂层；

（4）超声波的能量作用，使镀液槽中的溶液成分、ph值、温度等更加均匀，导致镀件周围电流密度基本一致，能够使镀层在基体表面沉积更均匀，减小了普通电镀的边角效应，避免了边角镀层过厚的缺点。

本发明与现有电镀技术相比，其优势是明显的，表现为：

（1）本发明使用抽真空处理电镀前的工件，将钕铁硼基体微孔中的氢抽出，避免了工件在浸入电镀槽前微孔中含有空气和氢，减少了电镀后氢在微孔中残留的几率；

（2）本发明在电镀过程中引入超声波作为辅助手段，由于超声波的空爆效应，能够将电镀析氢效应产生的氢从微孔中震出，并排出镀液外，避免氢在微孔内聚集，可以有效避免析氢效应对镀层带来的起鼓、起泡，甚至开裂问题；

（3）由于超声波的作用，提高了镀液对微孔的润湿能力，镀液可以渗入微孔内，微孔区域也可以镀上镀层，增加了镀层与基体的结合面积，因此提高了镀层的结合力，从而获得高质量、密实的耐蚀涂层，显著提高钕铁硼稀土永磁体表面的防腐能力，延长使用寿命；

（4）超声波的震动搅拌作用使镀液槽中的溶液成分、ph值、温度等更加均匀，导致镀件周围电流密度基本一致，可以使镀层在基体表面沉积更均匀，减小了普通电镀的边角效应，避免了边角镀层过厚的缺点；

（5）由于钕铁硼磁体在电子、信息、电机、航空、航海、航天等领域都具有重要应用，本发明有望替代现有的钕铁硼电镀防腐技术，因此具有非常广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明中钕铁硼稀土永磁体抽真空处理示意图；

其中：1：密封罐盖；2：密封罐主体；3：抽真空管阀门；4：抽真空管；5：电镀液通入管阀门；6：电镀液通入管；

图2为本发明超声波电镀槽示意图；

其中：7：超声波发生盒；8：电镀槽；

图3为图2中超声波发生盒的具体结构示意图；

其中：9：超声波换能器；10：钛外壳；

图4是本发明实施例8中商业镀zn层与实施例1中镀层外表对比图；

其中：a：实施例中镀zn层；b：商业镀zn层。

具体实施方式

本发明实施例中采用的电镀金属涂层制备设备如图1、图2和图3所示，还包括滚镀滚筒或挂镀挂架。

本发明实施例中涉及的电镀槽、滚镀滚筒、挂镀挂架属于商业用设备，可以从市场购买；图1中的密封罐为自制设备，在直径为500mm的铁桶内涂覆有聚四氟乙烯防腐层，密封罐盖1上有真空表和两个带有抽真空管阀门3和电镀液通入管阀门5的管路，其中抽真空管4与真空机械泵相连，电镀液通入管6与配好的电镀液箱相连；

超声波电镀槽如图2和图3所示，为自制设备，将若干超声波换能器9头焊接到一定尺寸的ti板上，焊接换能头数量和ti板尺寸与超声波换能器的功率有关，通常较的电镀槽选用较大功率发生器，选功率原则是超声波能够震动到电镀槽的镀液表层，然后用焊接工艺将换能器包覆在ti板焊接的盒子即钛外壳10中，与换能器相连的电线通过钛外壳10留出的孔洞引出，利用聚四氟乙烯将孔洞口密封住，防止镀液渗入。

本发明实施例中采用的钕铁硼稀土永磁体为商业磁体，从市场购入，磁体牌号为40sh。

实施例1