嚴(yán)進(jìn)輝

摘要：釹鐵硼是通過(guò)粉末燒結(jié)技術(shù)成型的一種高磁化材料，其結(jié)構(gòu)疏松、多孔、孔隙率高，脆性大，穩(wěn)定性和耐蝕性差，所以必須進(jìn)行防腐處理。本文通過(guò)對(duì)電梯曳引機(jī)用永磁體（NdFeB）電鍍工藝流程的介紹，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中遇到的電鍍問(wèn)題，分析其產(chǎn)生的根本原因，并提出切實(shí)可行的解決方案，得到了良好的改善效果。

關(guān)鍵詞：釹鐵硼 電鍍 工藝 鍍層 粘接力

1 前言

現(xiàn)在永磁體NdFeB在電梯行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。大部分電梯都采用永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)，曳引機(jī)轉(zhuǎn)子中的磁體即為永磁體NdFeB。用特殊膠將永磁體粘貼在轉(zhuǎn)子輪上，為了避免永磁體脫落，其粘接強(qiáng)度（抗剪切強(qiáng)度）就尤為關(guān)鍵，這時(shí)永磁體表面涂層性能的好壞將直接影響其抗剪切強(qiáng)度?，F(xiàn)已形成的較為成熟的涂層工藝很多，有“濕鍍”的電鍍、化學(xué)鍍；“干鍍"的真空蒸鍍、濺射鍍、熱噴鍍、離子鍍、化學(xué)氣相沉積等等。在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)其用途來(lái)選擇合適的工藝，曳引機(jī)用永磁體涂層大都采用“濕鍍”的電鍍。下面就簡(jiǎn)要探討一下其電鍍工藝。

2 電鍍工藝流程

每個(gè)生產(chǎn)曳引機(jī)永磁體的廠家其電鍍工藝流程或許都不一樣，但都大同小異，只是有的工序的次數(shù)多少不同而已。其中一家合作的供應(yīng)商的電鍍工藝流程見(jiàn)下：

熱水洗—水洗—酸洗—水洗—超聲波水洗—超聲波去灰—水洗—活化—水洗—超聲波清洗—純水洗—電鍍—烘干

3 鍍前處理

3.1 酸洗

由于NdFeB磁性材料極易氧化而在其表面生成一層黑膜，這層黑膜很難擦去，所以在NdFeB磁性材料電鍍之前一定要去除其表面的氧化膜，否則會(huì)影響鍍層的質(zhì)量。為了避免工件過(guò)腐蝕，酸度不宜過(guò)高、酸洗時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，而且應(yīng)該加入適量的緩蝕劑。 酸洗時(shí)應(yīng)不斷翻動(dòng)工件，至工件表面細(xì)致、均勻、有金屬光澤的白亮色即可。室溫，酸洗時(shí)間一般為0.5～1.0min。

3.2 超聲波水洗

因NdFeB磁性材料化學(xué)性較活潑，要采用腐蝕性小而去污力強(qiáng)的除油液。水洗時(shí)間一般為 5～10min（除盡為止）。

3.3 超聲波去灰

在NdFeB磁性材料酸洗后易產(chǎn)生掛灰，若不去除則會(huì)影響鍍層的結(jié)合力。這些黑色物質(zhì)不宜溶于通常的無(wú)機(jī)酸（如HF、HCl、H2SO4、H3PO4等）。室溫，清洗時(shí)間一般為l～2min。

3.4 活化

NdFeB磁性材料在轉(zhuǎn)送電鍍工序之前與空氣中的氧反應(yīng)或者在酸液殘?jiān)淖饔孟?，形成一層難溶性的氫氧化物，所以要對(duì)其進(jìn)行活化處理，否則鍍層結(jié)合力不好，易出現(xiàn)起泡現(xiàn)象。室溫，活化時(shí)間一般為30～40s。

3.5 超聲波清洗

經(jīng)除油、除銹、活化后的NdFeB工件的孔隙內(nèi)仍存在少量殘液和雜質(zhì)，需要利用超聲波無(wú)孔不入的特性和“空化”效應(yīng)徹底清除孔隙內(nèi)的殘留物。提高鍍層的結(jié)合力和耐蝕性。

4 電鍍

目前電梯曳引機(jī)用永磁體很多都采用鍍鎳電鍍工藝—Ni-Cu-Ni體系。電鍍過(guò)程中有兩種電鍍方式：掛鍍和滾鍍。

掛鍍：掛鍍是工件裝夾在掛具上，適宜大零件，每一批能鍍的產(chǎn)品數(shù)量少，鍍層厚度10μm以上的工藝。

滾鍍：制件在回轉(zhuǎn)容器中進(jìn)行的電鍍。適用于小型零件。滾鍍適用于受形狀、大小等因素影響無(wú)法或不宜裝掛的小零件的電鍍。

4.1預(yù)鍍鎳

NdFeB磁性材料中含有較高的Nd元素，中性和弱堿性鍍鎳溶液雖對(duì)其基體不會(huì)產(chǎn)生腐蝕，但NdFeB基體中的Nd會(huì)與Nj發(fā)生置換反應(yīng)，嚴(yán)重影響鍍層的結(jié)合力，故不能選用。因此，必須選擇一種抗雜質(zhì)能力強(qiáng)、沉積速度快的鍍液，其中氨基磺酸鎳和半光亮鎳都是十分理想的鍍液。

4.2鍍銅

銅作為中間鍍層，其作用是降低鍍層體系的孔隙率和提高其耐蝕性，一般采用焦磷酸鹽鍍銅工藝。

4.3鍍光亮鎳

最后在NdFeB磁性材料外表面鍍上一層光亮鎳，以增加永磁體的表面光亮度，同時(shí)也增加了鍍層的厚度，提高了其耐蝕性。經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)后鍍層就會(huì)達(dá)到要求，此時(shí)電鍍即完成。鍍層厚薄不光和時(shí)間有關(guān)，還和電流大小有關(guān)，沒(méi)有電流或電流很小，時(shí)間再長(zhǎng)也鍍不厚。

電鍍完成后，取出永磁體烘干后即可轉(zhuǎn)入下序。

5 電鍍中遇到的問(wèn)題

最近本人單位進(jìn)行的一個(gè)項(xiàng)目，曳引機(jī)采用的磁鋼外形尺寸比較大，在電鍍的過(guò)程中采用掛鍍，同時(shí)鍍層采用Ni-Cu-Ni體系。供應(yīng)商試制完樣品后發(fā)到本人單位進(jìn)行72h中性鹽霧試驗(yàn)和鍍層剪切力試驗(yàn)。

磁鋼（5片）進(jìn)行72h中性鹽霧試驗(yàn)后，每片磁鋼表面都不同程度的出現(xiàn)了銹蝕斑點(diǎn)，表明磁鋼鍍層已經(jīng)被破壞。

磁鋼經(jīng)過(guò)環(huán)境溫度處理后進(jìn)行剪切力拉力試驗(yàn)，也有些磁鋼的剪切力沒(méi)有達(dá)到要求，磁鋼的鍍層被撕開(kāi)裂。

后來(lái)本人和供應(yīng)商相關(guān)人員一起對(duì)磁鋼在72h中性鹽霧試驗(yàn)和鍍層剪切力試驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行研究分析，72h中性鹽霧試驗(yàn)中磁鋼的鍍層出現(xiàn)銹蝕斑點(diǎn)，表明磁鋼鍍層質(zhì)量不是很好，對(duì)外界環(huán)境有些敏感；同時(shí)從經(jīng)過(guò)剪切力拉力試驗(yàn)后的樣品來(lái)看，在磁鋼基體即NdFeB表面上有銹蝕，說(shuō)明在試驗(yàn)過(guò)程中就有水分進(jìn)入鍍層內(nèi)部，鍍層和基體銹蝕后，鍍層和基體的粘接力就大大降低，從而在剪切力拉力試驗(yàn)中就使鍍層被撕開(kāi)裂。所以我們判斷這兩種試驗(yàn)有一定的相關(guān)性，即兩種試驗(yàn)失敗，都是由磁鋼的鍍層質(zhì)量引起的。因此提出以下幾種電鍍改進(jìn)意見(jiàn)：

（1）更換新的掛鍍工裝

在那些經(jīng)過(guò)72h中性鹽霧試驗(yàn)的磁鋼中，有些銹蝕斑點(diǎn)正好在掛鍍工裝夾點(diǎn)的位置，說(shuō)明掛鍍工裝的夾點(diǎn)影響了電鍍層。因之前使用四爪式的掛鍍工裝，現(xiàn)改為使用三爪式工裝，減少接觸點(diǎn)從而減少了接觸面積。同時(shí)縮短磁鋼在掛具上翻轉(zhuǎn)的時(shí)間間隔，這樣能盡可能的減少掛鍍工裝的夾點(diǎn)影響電鍍層。

（2）改變除油方式

在剪切力拉伸試驗(yàn)失敗的磁鋼基體上即被撕裂開(kāi)鍍層覆蓋的地方，發(fā)現(xiàn)有一小塊油污的痕跡，表明在電鍍的前處理過(guò)程中，除油污不徹底。因之前采用的是熱水除油，現(xiàn)改為超聲除油；同時(shí)延長(zhǎng)了酸洗時(shí)間，使油污徹底被除掉。

（3）改變電鍍液成分濃度

在做電鍍液成分分析的過(guò)程中，通過(guò)分析研究發(fā)現(xiàn)A成分的濃度不是很合理，在此基礎(chǔ)上增加約7%的濃度。

（4）增加防氧化處理

鍍底Ni前增加防氧化處理，防止因?yàn)樯襄兟龑?dǎo)致基體被鍍液腐蝕。

（5）增加鍍層厚度

之前的磁鋼電鍍層一般小于20μm，水分容易侵入鍍層內(nèi)部影響鍍層的粘接力?，F(xiàn)在通過(guò)延長(zhǎng)電鍍時(shí)間來(lái)增加鍍層的厚度，使鍍層厚度在20μm以上。

6 改善效果驗(yàn)證

根據(jù)共同探討的改善意見(jiàn)重新生產(chǎn)了一批磁鋼，再次進(jìn)行72h中性鹽霧試驗(yàn)和剪切力拉伸試驗(yàn)。

72h中性鹽霧試驗(yàn)：試驗(yàn)后磁鋼表面沒(méi)有銹蝕斑點(diǎn)，與放進(jìn)鹽霧箱前的相比，沒(méi)有明顯的區(qū)別。

剪切力拉伸試驗(yàn)：各種環(huán)境處理后的磁鋼，經(jīng)過(guò)剪切力測(cè)試，磁鋼鍍層的粘接力大幅提升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于產(chǎn)品的要求。

由此可見(jiàn)改善后的磁鋼電鍍層質(zhì)量得到很大的提高，完全滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求?，F(xiàn)在此種改善后的磁鋼已廣泛應(yīng)用與電梯曳引機(jī)產(chǎn)品上。

7 結(jié)語(yǔ)

釹鐵硼材料電鍍經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但其中存在的問(wèn)題還需要進(jìn)一步改善和解決。NdFeB磁性材料的電鍍作為行業(yè)的新技術(shù)之一，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。我國(guó)還處于較低的開(kāi)發(fā)水平，將來(lái)應(yīng)該建立一套完整的質(zhì)量保證體系來(lái)保證各工藝的實(shí)施，使我國(guó)的釹鐵硼占據(jù)國(guó)際市場(chǎng)。總之，開(kāi)發(fā)耐蝕性好、結(jié)合力高、失磁小、成本低的鍍覆工藝是今后NdFeB磁性材料防腐處理的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

王士磊. Nd.Fe.B 磁性材料電鍍工藝 2003.9

王士磊. Nd—Fe—B磁性材料上的電鍍工藝及設(shè)備的探討

張?jiān)收\(chéng). 電鍍手冊(cè)[M] 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1997.7

周琦. 釹鐵硼永磁材料電鍍新工藝[J].材料保護(hù)，2002.35（3）：44—46

沈品華.現(xiàn)代電鍍手冊(cè)（上）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010：4.39