釹鐵硼電鍍技術(shù)生產(chǎn)現(xiàn)狀與展望

劉 偉，侯 進(jìn)

(1.天津市鎳鎧表面處理技術(shù)有限公司，天津 300384;2.邯鄲市大舜電鍍設(shè)備有限公司，河北邯鄲 056106)

釹鐵硼電鍍技術(shù)生產(chǎn)現(xiàn)狀與展望

劉 偉1，侯 進(jìn)2

(1.天津市鎳鎧表面處理技術(shù)有限公司，天津 300384;2.邯鄲市大舜電鍍設(shè)備有限公司，河北邯鄲 056106)

隨著稀土釹鐵硼永磁材料的快速發(fā)展，釹鐵硼電鍍中表現(xiàn)出的問題日益顯現(xiàn)，從而成為制約其發(fā)展的一個(gè)重要因素。首先總結(jié)了釹鐵硼電鍍的多個(gè)難點(diǎn)，然后以目前釹鐵硼電鍍生產(chǎn)中普遍采用的工藝為生產(chǎn)線，對釹鐵硼電鍍技術(shù)的生產(chǎn)現(xiàn)狀、存在的問題及生產(chǎn)設(shè)備等逐一進(jìn)行了詳細(xì)分析和介紹，隨后仍以這些工藝為生產(chǎn)線，提出改進(jìn)問題的方案、工藝及設(shè)備等的發(fā)展方向。

釹鐵硼電鍍;難點(diǎn);現(xiàn)狀;展望

引 言

自20世紀(jì)80年代中期稀土釹鐵硼(Nd2Fe14B)永磁材料問世以來，以其獨(dú)特的高磁能積、高矯頑力及高剩磁等特點(diǎn)，迅速在很多行業(yè)展開應(yīng)用。我國自20世紀(jì)80年代末開始批量生產(chǎn)釹鐵硼材料，其后逐年高速增長，于2001年達(dá)到了世界產(chǎn)量的52.9%，更于2008年達(dá)到了世界產(chǎn)量的78.6%，成為名副其實(shí)的釹鐵硼生產(chǎn)大國［1］。釹鐵硼材料為精細(xì)合金體，其主要成分為Fe(質(zhì)量分?jǐn)?shù)約65%)、B(質(zhì)量分?jǐn)?shù)約1%)及稀土金屬Re(含釹Nd、鐠Pr、鏑Dy、鋱Tb等，總質(zhì)量分?jǐn)?shù)約33%)。材料中的富釹相、富硼相與磁體合金主相間存在電位差，極易形成原電池使材料表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕。另外，釹鐵硼磁體采用粉末冶金工藝生產(chǎn)，使得材料的實(shí)際密度無法達(dá)到理論密度，內(nèi)部存在微小孔隙與空洞，在大氣中易吸氧令稀土元素氧化，破壞合金組分。材料腐蝕或組分破壞后，日久造成磁性能衰減直至喪失，從而影響整機(jī)的使用性能和壽命，所以使用前必須進(jìn)行嚴(yán)格的防腐處理。目前釹鐵硼防腐處理普遍采用電鍍、化學(xué)鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)換膜、電泳及噴涂等方法，其中電鍍作為一種成熟的金屬表面處理手段應(yīng)用較為廣泛。

1 釹鐵硼工件的電鍍難點(diǎn)［2］

釹鐵硼磁體多為小工件(質(zhì)量0.25～20g)，電鍍生產(chǎn)以滾鍍?yōu)橹?，輔以掛鍍。但釹鐵硼零件滾鍍較普通鋼件要困難得多。

1)材料中的釹化學(xué)活性極強(qiáng)，釹鐵硼零件甚至與水接觸都會(huì)產(chǎn)生氫氣而腐蝕，所以:a.鍍前處理時(shí)用酸、堿均不宜太強(qiáng)，否則材料基體易受腐蝕，且因鹽酸中的氯與釹會(huì)發(fā)生反應(yīng)，應(yīng)忌用鹽酸;b.預(yù)鍍或直接鍍時(shí)選擇簡單鹽鍍液(如瓦特鎳和氯化鉀鍍鋅等)，易使零件氧化而影響鍍層與基體的結(jié)合力，且因零件受到腐蝕將鍍液污染;c.難以選擇大容積的滾筒(導(dǎo)致影響產(chǎn)能)，否則對混合周期影響較大，零件氧化嚴(yán)重。

2)釹鐵硼磁體為磁功能材料，金屬鍍層會(huì)對其磁性能產(chǎn)生影響，所以如何協(xié)調(diào)鍍層的種類、組合及厚度等(此幾項(xiàng)關(guān)系到鍍層的防腐性)與產(chǎn)品磁性能的關(guān)系，是釹鐵硼電鍍的難點(diǎn)之一。

3)釹鐵硼磁體表面疏松多孔、粗糙不平，微觀表面積遠(yuǎn)大于宏觀表面積，所以:a.表面污垢不易清理，鍍前處理要求高;b.預(yù)鍍或直接鍍時(shí)無法選擇結(jié)合力好、耐蝕性好的絡(luò)合物鍍液(因絡(luò)合物鍍液電流效率低，不易在多孔的零件表面沉積)，如堿性鍍銅和堿性鍍鋅等。

4)釹鐵硼材質(zhì)脆性大，表面易受損，導(dǎo)致:a.工人操作難度加大;b.難以選擇大容積的滾筒(否則零件翻動(dòng)強(qiáng)烈造成磕碰)，影響勞動(dòng)生產(chǎn)效率的提高。

2 釹鐵硼電鍍技術(shù)生產(chǎn)現(xiàn)狀

目前釹鐵硼電鍍生產(chǎn)主要采用鍍鋅、鎳/銅/鎳及鎳/銅/化學(xué)鎳三大工藝或工藝組合，其他如鍍金、鍍銀、鍍錫及鍍黑鎳等，一般在上述流程上另加施鍍。

2.1 鍍前處理

由于釹鐵硼材質(zhì)的特殊性(化學(xué)活性強(qiáng)、表面疏松多孔等)，鍍前處理是釹鐵硼電鍍技術(shù)的一大難點(diǎn)，經(jīng)過多年的實(shí)踐，目前通過以下措施可以得到解決。

1)倒角。即光飾處理。此工序可使零件表面平整、光滑、微觀面積減小，利于鍍層快速、均勻、連續(xù)地沉積。設(shè)備多采用臥式行星滾光機(jī)和振動(dòng)光飾機(jī)(一般統(tǒng)稱倒角機(jī))，其分別采用行星式運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)原理，可在不損傷零件的情況下達(dá)到光整目的。臥式行星滾光機(jī)多用于較小尺寸零件的光整處理，振動(dòng)光飾機(jī)多用于較大尺寸零件的光整處理。

2)除油、酸洗及活化。除油液和酸洗液的酸堿性不宜太強(qiáng)，以免零件受到腐蝕，且處理液中尚需添加對釹具有絡(luò)合作用的物質(zhì)，防止釹的氧化。酸洗液和活化液忌用鹽酸。

3)超聲波處理。超聲波的空化作用可徹底清除釹鐵硼微孔中的油污和酸堿等物質(zhì)，前處理中應(yīng)根據(jù)情況盡量采用超聲波處理技術(shù)。實(shí)際操作時(shí)，一般用塑料網(wǎng)盛少許零件進(jìn)行人工晃動(dòng)清洗，完成超聲除油、酸洗及水洗等步驟后再裝入滾筒電鍍。此操作雖然工人勞動(dòng)強(qiáng)度稍大，但清理徹底、效果好。

2.2 鍍 鋅

由于材料中的釹電位極負(fù)，釹鐵硼件鍍鋅不能像普通鋼件一樣對基體起到非常明顯的陽極保護(hù)作用，其鍍層致密度對耐蝕性的意義重大。堿性鍍鋅層的致密度高，但堿性鍍鋅液的電流效率低，難以在疏松多孔的釹鐵硼表面直接施鍍。目前一般采用酸性氯化鉀鍍鋅工藝，但該工藝屬于簡單鹽鍍液類型，直接在釹鐵硼表面施鍍，會(huì)出現(xiàn)鍍層結(jié)合力不良、零件發(fā)生腐蝕及鍍液容易受到污染等問題。解決這些問題主要從如何使零件表面盡快沉積著手，沉積越快零件表面氧化就越慢。目前多采取以下措施:1)使用陰極電流密度上限高的鍍液;2)采用小容積細(xì)長型滾筒;3)帶電入槽、大電流沖擊及工序間不間斷操作等。

2007年后應(yīng)歐盟RoHS指令要求，釹鐵硼件鍍鋅鈍化淘汰了傳統(tǒng)的鉻酸鹽鈍化工藝，采用新型的輕污染三價(jià)鉻鈍化工藝，目前隨著三價(jià)鉻鈍化溶液的應(yīng)用，已形成了以藍(lán)白和彩色為主的三價(jià)鉻鈍化膜體系。

但釹鐵硼鍍鋅采用氯化鉀鍍鋅和三價(jià)鉻鈍化工藝后，暴露出三價(jià)鉻鈍化膜耐蝕能力與鉻酸鹽相比大幅下降的問題。原因是:鉻酸鹽鈍化膜厚且具有自我修復(fù)能力，三價(jià)鉻鈍化膜薄，且受鍍層中雜質(zhì)的干擾明顯，需要在純度較高的鋅層表面才能生成連續(xù)覆蓋的膜層。氯化鉀鍍鋅鍍層中有機(jī)雜質(zhì)的夾附量較大，則不利于三價(jià)鉻優(yōu)良鈍化膜的生成，所以三價(jià)鉻鈍化膜耐蝕能力下降在所難免。

2.3 鍍 鎳

目前，釹鐵硼鍍鎳一般采用鎳/銅/鎳(即預(yù)鍍鎳+中間銅+面層光亮鎳)鍍層組合體系。預(yù)鍍鎳的目的是為后續(xù)鍍銅提供一層電位較正的、結(jié)構(gòu)致密的底鍍層，保證后續(xù)銅的正常施鍍，防止基體被鍍銅液腐蝕，保證鍍層與基體的結(jié)合力和深鍍能力等。預(yù)鍍銅的結(jié)合力和深鍍能力較好，但難以用于釹鐵硼基體的打底，因?yàn)轭A(yù)鍍銅工藝屬于絡(luò)合物鍍液類型，溶液電流效率低，在疏松多孔的釹鐵硼基體上無法獲得連續(xù)的、合格的銅鍍層。釹鐵硼預(yù)鍍鎳多采用瓦特型鍍鎳工藝，適量使用半光亮鎳添加劑，使用添加劑的目的并非追求亮度，而是可使用大的陰極電流密度，利于鍍層的快速沉積。瓦特型鍍鎳同樣屬于簡單鹽鍍液類型，因需要在釹鐵硼基體上直接施鍍，對如鍍液、滾筒及操作等要求與釹鐵硼鍍鋅大致相同。

面層鎳多采用標(biāo)準(zhǔn)的光亮鍍鎳工藝，目前的光亮鍍鎳工藝已足夠成熟，不再多述。極少數(shù)廠家使用氨基磺酸鹽鍍鎳工藝。

一般，釹鐵硼件預(yù)鍍鎳層平均厚度要求不低于4～5μm，以保證零件低電流密度區(qū)鍍層完全覆蓋，防止后續(xù)鍍銅液對基體的腐蝕。面鎳層δ為8～10μm，以保證鍍層的抗腐蝕能力。這樣，鎳層總δ達(dá)到12～15μm。鎳屬于鐵磁性金屬，其鍍層不僅不產(chǎn)生磁性輸出，還會(huì)屏蔽釹鐵硼磁體的磁性輸出，鍍層越厚屏蔽作用就越大。以目前的鎳/銅/鎳鍍層組合體系，對于0.5g以下的小尺寸磁體，可使其磁性能衰減10% ～15%。如何減少電鍍鎳層的厚度又不影響后續(xù)鍍銅和鍍層防腐性能，是解決或改善問題的關(guān)鍵。

2.4 鍍 銅

釹鐵硼件鍍銅指預(yù)鍍鎳與面層鎳間的中間鍍銅層，目的是依靠銅層來增加鍍層總厚度，以減少面鎳層的厚度，其好處為:1)銅為不導(dǎo)磁金屬，對磁體的磁屏蔽小于鎳，以銅代替部分鎳，可使磁體因鎳層磁屏蔽造成的磁性能損失減小;2)銅的孔隙率比鎳低，可提高鍍層的耐蝕性;3)可降低電鍍成本;4)面積體積比值(也稱比表面積)較大的產(chǎn)品尤其超小體積產(chǎn)品，鎳層厚度對磁體磁性能的影響較大，此時(shí)減薄鎳層厚度的意義更大。

鍍銅是釹鐵硼件采用鎳/銅/鎳組合工藝不穩(wěn)定的主要隱患點(diǎn)。業(yè)內(nèi)的共識是，鍍銅采用氰化鍍銅工藝較好，溶液穩(wěn)定，抗污染能力強(qiáng)，深鍍能力好，鍍層亮度均勻、柔軟、應(yīng)力低，各方面性能均衡穩(wěn)定。但氰化物為劇毒物質(zhì)，國家對其有嚴(yán)格的管理和使用限制，目前僅有少數(shù)廠家使用該工藝。酸性鍍銅工藝對預(yù)鍍層要求極高，稍微控制不好即可能造成釹鐵硼基體腐蝕，且酸性鍍銅鍍半光亮鎳打底結(jié)合力很差［3］，而釹鐵硼普遍采用半光亮鎳打底，所以在目前的釹鐵硼電鍍鎳/銅/鎳體系中，至少滾鍍銅不建議采用此工藝(掛鍍銅另議)。

目前，釹鐵硼鍍銅多采用焦磷酸鹽鍍銅工藝(約85%以上)，其次是近年發(fā)展起來的檸檬酸鹽鍍銅工藝。多年的生產(chǎn)實(shí)踐表明，在精細(xì)控制的情況下，采用這兩種工藝生產(chǎn)，基本能滿足釹鐵硼件鍍銅的要求。但兩種工藝尚存在不盡人意之處。

1)焦磷酸鹽鍍銅存在的問題。焦磷酸鹽鍍銅是1997年開始在釹鐵硼電鍍行業(yè)使用的，目前存在如下問題:a.該鍍液中ρ(Cu2+)為18g/L以上，溶液波美度35左右，溶液黏度大，生產(chǎn)過程中帶出量大，清洗困難，適合手動(dòng)線生產(chǎn)，不宜用于自動(dòng)線生產(chǎn);b.溶液穩(wěn)定性差，工藝參數(shù)范圍窄［ρ(P2O74－)∶ρ(Cu2+)為7.5 ～8.8］，則工藝參數(shù)控制難度相應(yīng)提高;c.主要控制成分焦磷酸根分析難度大、準(zhǔn)確度低，往往無法準(zhǔn)確判斷焦磷酸根與銅離子的比例關(guān)系是否在正常范圍內(nèi);d.焦磷酸鹽鍍銅工藝應(yīng)用面窄，光亮劑生產(chǎn)廠家少，光亮劑制造技術(shù)不是十分成熟，使得光亮劑的添加控制難度遠(yuǎn)高于鍍鎳。

總之，焦磷酸鹽鍍銅工藝往往難以實(shí)現(xiàn)超前控制，總是在出現(xiàn)鍍層質(zhì)量問題后，依靠經(jīng)驗(yàn)調(diào)整恢復(fù)，而難以通過分析溶液參數(shù)及時(shí)補(bǔ)加調(diào)整，溶液的工作穩(wěn)定性差，易造成生產(chǎn)質(zhì)量事故多發(fā)。

2)檸檬酸鹽鍍銅存在的問題。釹鐵硼檸檬酸鹽鍍銅是2003年后開發(fā)應(yīng)用的新工藝，在其他行業(yè)使用很少，幾乎屬于磁鐵行業(yè)專用鍍銅工藝。該工藝也存在分析困難、控制手段欠缺等難題，但更主要的是溶液生菌問題，若處理措施不當(dāng)，往往使工件表面光亮度產(chǎn)生局部發(fā)蒙，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

3)以上兩種工藝存在的共同問題。焦磷酸根、檸檬酸根都是銅離子的弱絡(luò)合劑，上述兩種工藝都對底鎳層質(zhì)量(厚度、覆蓋能力及無漏鍍等)要求較高，否則會(huì)產(chǎn)生置換銅現(xiàn)象而影響鍍層結(jié)合力，并將鍍銅液污染。目前生產(chǎn)中釹鐵硼滾鍍焦磷酸銅溶液穩(wěn)定性相對稍差，說明釹鐵硼基體逐漸受到鍍液腐蝕，產(chǎn)物將溶液污染。一般采用以上兩種工藝生產(chǎn)，均要求底鎳層平均δ不低于4～5μm，以保證底鍍層覆蓋完全，避免產(chǎn)生置換銅現(xiàn)象。但底鎳層過厚增加了總鎳層厚度，這尤其對小體積產(chǎn)品的磁屏蔽作用影響較明顯，磁體磁性能大幅衰減。

2.5 化學(xué)鍍鎳

釹鐵硼件電鍍鋅、鎳能夠滿足鍍層耐蝕性的一般要求(中性鹽霧試驗(yàn)72h以下)，若要求更高(如96h以上)，則只有增加鍍層厚度。但鍍層太厚，會(huì)影響磁體磁性能;造成生產(chǎn)效率較低和鍍層脆性增加。所以，當(dāng)釹鐵硼對鍍層防腐要求較高時(shí)靠增加厚度是不合適的，此時(shí)一般不再采用電鍍而采用化學(xué)鍍鎳來解決問題。

釹鐵硼件化學(xué)鍍鎳主要采用磷含量高的酸性化學(xué)鍍鎳-磷合金工藝，其好處有:1)鍍層耐蝕性較高，不用鍍得很厚，以免加大對磁體磁性能的影響;2)重要的是，高磷化學(xué)鎳層［w(P)8%以上］不導(dǎo)磁，利于磁體磁性能的保持;3)釹鐵硼鍍件磁體深孔、盲孔、溝槽等較多，電鍍鎳往往難以在鍍層厚度與防腐能力間取得平衡，化學(xué)鍍鎳可實(shí)現(xiàn)薄鍍層、低磁屏蔽和高防腐性等，成為釹鐵硼磁體表面處理的優(yōu)良選擇。

釹鐵硼化學(xué)鍍鎳采用的高磷合金工藝，往往借用其他行業(yè)的常規(guī)工藝，這種工藝操作溫度高(85～92℃)，多適用于掛鍍。而釹鐵硼產(chǎn)品多為小工件，小工件僅適合滾鍍，此時(shí)選用常規(guī)化學(xué)鍍鎳工藝往往會(huì)出現(xiàn)滾鍍機(jī)的塑料滾筒被金屬化、氟塑料加熱器被金屬化及溶液失穩(wěn)報(bào)廢等，同時(shí)還造成釹鐵硼產(chǎn)品的鍍鎳質(zhì)量事故。

2.6 生產(chǎn)設(shè)備及過程

釹鐵硼產(chǎn)品表面易氧化，材質(zhì)脆性大，滾鍍時(shí)若選用大容積滾筒(預(yù)鍍或直接鍍時(shí))鍍層結(jié)合力不易保證，工件易磕碰受損，只能選用小容積滾筒(裝載質(zhì)量3～5kg)。但釹鐵硼產(chǎn)量大，滾鍍時(shí)間長，而小滾筒產(chǎn)能低，只能增加滾筒數(shù)量。所以，滾筒的小和多滿足了釹鐵硼件電鍍質(zhì)和量的雙重要求，同時(shí)也構(gòu)成釹鐵硼電鍍設(shè)備的一大特色。

數(shù)量眾多的小滾筒是靠一種叫作“多頭滾鍍機(jī)”的形式將其組合在一起的。多頭滾鍍機(jī)一般是四頭，稱作“四頭機(jī)”，即一只鍍槽配四只小滾筒，傳動(dòng)采用槽邊多工位聯(lián)合驅(qū)動(dòng)方式。一般，可根據(jù)生產(chǎn)量選擇數(shù)臺甚至數(shù)十臺四頭機(jī)并用。由于釹鐵硼磁體特有的小工件、多品種混線生產(chǎn)的特殊性，四頭機(jī)一般采用手工操作方式，并根據(jù)情況多臺組合成不同形式的手動(dòng)滾鍍生產(chǎn)線(單鍍種生產(chǎn)線或組合鍍種生產(chǎn)線)。生產(chǎn)過程采用不連續(xù)方式，中間轉(zhuǎn)換鍍種時(shí)更換滾筒，避免不同鍍種間溶液交叉污染。目前，該生產(chǎn)方式被大多數(shù)廠家所采用。

手動(dòng)滾鍍線存在生產(chǎn)效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、質(zhì)量控制中人為因素多等問題。滾鍍自動(dòng)線一直是釹鐵硼電鍍行業(yè)追求的目標(biāo)，生產(chǎn)實(shí)踐證明，至少目前此方式用于釹鐵硼滾鍍生產(chǎn)尚不太理想。其原因如下。

1)釹鐵硼零件雖有批量，但品種繁多，且單一品種批量小，不同品種對鍍層的要求(裝飾、防腐及磁屏蔽等)也多有不同，自動(dòng)線靈活性不足，不易滿足要求。

2)釹鐵硼生產(chǎn)線上電鍍工位眾多(可有上百個(gè))，輔助工位也較多，若設(shè)計(jì)成一條連續(xù)的自動(dòng)線將是一個(gè)不小的工程，若分割成幾條自動(dòng)線，則增加了設(shè)備成本，降低了利用率。

3)釹鐵硼電鍍普遍采用的鎳/銅/鎳組合工藝，簡單移植到普通自動(dòng)線上，難免會(huì)因滾筒清洗不凈產(chǎn)生各鍍種溶液交叉污染問題。

另外，自動(dòng)線投資大，周期長，維護(hù)費(fèi)用高、難度大，操作人員難以靈活使用和熟練掌握等，也是造成釹鐵硼件滾鍍自動(dòng)線實(shí)際應(yīng)用效果不佳的原因。

3 釹鐵硼電鍍技術(shù)的改進(jìn)

目前的釹鐵硼電鍍生產(chǎn)技術(shù)，基本適應(yīng)了市場的需要，滿足了大多數(shù)產(chǎn)品的要求，但其中一些工藝固有的不利因素，既制約了磁體表面品質(zhì)的穩(wěn)定，且造成生產(chǎn)成本的提高，所以有待進(jìn)一步改善和提高。

3.1 鍍 鋅

針對三價(jià)鉻鈍化膜耐蝕性差的問題，解決或改善思路:1)尋找一種雜質(zhì)含量低的純鋅電鍍工藝，直接在釹鐵硼基體上施鍍;2)純鋅電鍍層工藝若不能直接在釹鐵硼基體上施鍍，可采用氯化鉀鍍鋅或浸鋅打底后再鍍純鋅層的方式。采用該思路進(jìn)行初步生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)后，效果與預(yù)期較吻合。

另外，可通過以下途徑來提高釹鐵硼鍍鋅層的耐蝕性。

1)采用堿性鍍鋅層。堿性鍍鋅層致密度高，這在釹鐵硼鍍鋅層要靠低孔隙率(而非陽極保護(hù)作用)保證其耐蝕性的情況下意義更大，并且堿性鍍鋅層有機(jī)雜質(zhì)夾附少，利于三價(jià)鉻鈍化膜的生成。但堿性鍍鋅工藝不能直接在釹鐵硼基體上施鍍，需浸鋅或氯化鉀鍍鋅預(yù)鍍。

2)采用鋅-鎳合金鍍層。鋅-鎳合金鍍層對釹鐵硼基體的陽極保護(hù)作用也不明顯，但耐蝕性極佳(最高可比純鋅層提高約10倍)，可做為釹鐵硼鍍鋅的高端鍍層。目前的問題:a.酸性鋅-鎳合金鍍層含鎳量高，耐蝕性好，但滾鍍難度大;b.堿性鋅-鎳合金宜滾鍍，但鍍層含鎳量低，耐蝕性稍差，且需浸鋅或氯化鉀鍍鋅預(yù)鍍。

3.2 鍍 鎳

預(yù)鍍鎳采用瓦特型半光亮鍍鎳工藝，主要目的是保證鍍層與基體的結(jié)合力穩(wěn)定，深鍍能力佳，為后續(xù)鍍銅打好基礎(chǔ)。但釹鐵硼在簡單鹽鍍液類型的半光亮鍍鎳液中易受腐蝕將鍍液污染，除采取措施(從鍍液、滾筒及操作等方面)盡量減輕磁體腐蝕外，還應(yīng)對溶解到鍍液中的鐵離子采取措施:1)定期處理鍍液，但會(huì)增加處理溶液的費(fèi)用，造成部分溶液流失，影響生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行;2)采用雜質(zhì)掩蔽劑，與鍍液中的鐵離子形成螯合物，使鐵與鎳共沉積，變害為利，這樣可延長溶液大處理周期，保持生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，降低非生產(chǎn)性成本損耗。

較厚的底鎳層增加了總鎳層厚度，加大了對磁體的磁屏蔽作用，減薄底鎳層厚度可減小其影響，但增加了基體受后續(xù)鍍銅液腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。為此可采取如下措施:1)盡量選用分散性能好的預(yù)鍍鎳工藝，零件低區(qū)鍍層厚度相應(yīng)增加，則可減薄底鎳層平均厚度;2)盡量選用對磁體腐蝕性小的鍍銅工藝，對底鍍層的要求降低，則可減薄底鎳層厚度。

面層亮鎳較厚是影響磁體磁性能的主要因素，但不能單純靠減薄面鎳層來減小其影響，因?yàn)槊骀囂?huì)降低鍍層抗蝕性，得不償失。比較好的方案是盡量多使用不導(dǎo)磁鍍層:1)首先保持鍍銅層δ為7～9μm;2)其次使用不導(dǎo)磁的高磷化學(xué)鎳代替光亮鍍鎳，δ為8～10μm。這樣，既能提高鍍層防腐，又能減小對磁體磁性能的影響。

3.3 鍍 銅

目前釹鐵硼鍍銅存在的一個(gè)關(guān)鍵問題是鍍銅液對磁體腐蝕嚴(yán)重，影響鍍層結(jié)合力，且腐蝕產(chǎn)物將鍍銅液污染，因此對底鎳層的質(zhì)量(厚度、覆蓋能力及無漏鍍等)要求較高。針對釹鐵硼的特殊性，尋找更加穩(wěn)定的絡(luò)合劑，開發(fā)新型無氰堿性鍍銅工藝，是解決或改善問題的關(guān)鍵。新型無氰堿銅工藝采用與Cu2+絡(luò)合能力強(qiáng)的絡(luò)合劑，與釹鐵硼基體不產(chǎn)生置換反應(yīng)，可以接受δ為1～2μm的底鎳層，而始終保持結(jié)合力良好。甚至可以采用沖擊電流方法，直接在釹鐵硼磁體表面鍍銅，鍍層結(jié)合力良好。同時(shí)新型無氰堿性鍍銅工藝還具有如下優(yōu)越性。

1)鍍液中ρ(Cu2+)為7～8g/L，溶液波美度22左右，黏度低，則帶出損失少，溶液穩(wěn)定性好，流程清洗簡單化，適合自動(dòng)化生產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)使用。

2)無需添加光亮劑，鍍層自然整平出光，光亮度足夠高，生產(chǎn)控制更加容易。

3)溶液控制容易，無需復(fù)雜的絡(luò)合劑分析，測試方便;絡(luò)合劑穩(wěn)定不水解，無水解產(chǎn)物干擾。

4)深鍍能力、均鍍能力俱佳，銅鍍層純度高、應(yīng)力低，整體效果好于氰化物鍍銅。

經(jīng)過一年多生產(chǎn)實(shí)踐證明，新型無氰堿性鍍銅工藝是一種很適合在釹鐵硼表面處理生產(chǎn)中采用的鍍銅工藝。

3.4 化學(xué)鍍鎳

目前釹鐵硼件化學(xué)鍍鎳采用的高磷合金工藝多借用其他行業(yè)的常規(guī)工藝，存在操作溫度高、設(shè)備塑料部分被易金屬化、溶液穩(wěn)定性差等缺陷。針對釹鐵硼的特殊性，開發(fā)低溫、高穩(wěn)定和適合滾鍍生產(chǎn)的化學(xué)鍍鎳工藝，是釹鐵硼化學(xué)鍍鎳改進(jìn)的方向。比較可行的釹鐵硼整套化學(xué)鍍鎳工藝，其主要流程如下。

該工藝可獲得至少滿足96h中性鹽霧試驗(yàn)要求的釹鐵硼化學(xué)鍍鎳層，并且:1)鍍層不導(dǎo)磁，對磁體磁性能影響小;2)溶液操作溫度低(65～72℃)，壽命長;3)無滾筒及氟塑料加熱器被金屬化現(xiàn)象，適合連續(xù)生產(chǎn);4)使用者自行配制鎳補(bǔ)加濃縮液，生產(chǎn)成本低;5)鍍層無鉛、鎘，完全滿足RoHS指令要求。采用該套工藝方案是解決釹鐵硼化學(xué)鍍鎳問題的一條有效途徑。

3.5 生產(chǎn)設(shè)備及方式

釹鐵硼滾鍍生產(chǎn)采用自動(dòng)線問題較多，現(xiàn)僅就各鍍種溶液交叉污染問題提出以下幾項(xiàng)改善措施。

1)實(shí)現(xiàn)充分水洗。手動(dòng)線轉(zhuǎn)換鍍種時(shí)更換滾筒，可徹底解決清洗問題，自動(dòng)線不半途換筒，則易交叉污染。所以自動(dòng)線生產(chǎn)應(yīng)實(shí)現(xiàn)充分水洗，每次轉(zhuǎn)換鍍種時(shí)采用兩級回收后四級逆流漂洗，水洗過程中每一級應(yīng)清洗三次以上，每次滾筒在清洗槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)三圈以上。清洗水需精密過濾，純水效果更佳。鎳回收槽添加鎳離子回收裝置，降低鎳離子升高的速度。

2)選擇更適合自動(dòng)線的工藝，解決鎳、銅溶液交叉污染問題。例如，預(yù)鍍鎳采用低濃度工藝，降低黏度，減少帶出量，利于水洗環(huán)節(jié)的清洗效果;鍍銅采用新型無氰堿性鍍銅工藝，銅離子濃度低，溶液黏度低，帶出少，有利水洗。

3)各鍍種增加在線連續(xù)電解凈化環(huán)節(jié)，將生產(chǎn)中難以避免的交叉污染通過凈化裝置，實(shí)現(xiàn)溶液的自我維護(hù)，保持溶液的品質(zhì)。例如，鍍銅和鍍鎳槽旁，增添循環(huán)電解凈化槽，24h連續(xù)不間斷低電流電解凈化溶液。

釹鐵硼半自動(dòng)滾鍍生產(chǎn)線是適合具有特殊性質(zhì)的釹鐵硼零件滾鍍生產(chǎn)的一種方式。釹鐵硼各鍍種單獨(dú)成線(如鍍鋅線、鍍底鎳線、鍍銅線、鍍亮鎳線等)，滾筒施鍍?nèi)圆捎迷瓭L鍍機(jī)形式，并增加相應(yīng)輔助槽，滾筒運(yùn)送采用半自動(dòng)行車。這種形式介于手動(dòng)線與自動(dòng)線之間，兼顧了兩者的優(yōu)點(diǎn)，靈活性強(qiáng)，無交叉污染問題，同時(shí)勞動(dòng)生產(chǎn)效率提高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，可實(shí)現(xiàn)釹鐵硼鍍件滾鍍高質(zhì)高產(chǎn)的雙重目的。目前國內(nèi)已有多家企業(yè)在使用該方式生產(chǎn)。

4 結(jié)語

釹鐵硼材料電鍍經(jīng)過近20年的發(fā)展，已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，但其中存在的問題還需要進(jìn)一步改善和解決。本文內(nèi)容僅涉及通用的液相電化學(xué)金屬表面處理。釹鐵硼真空氣相鍍鋁技術(shù)，長期由日本企業(yè)壟斷，我國還處于較低的開發(fā)水平，期待更多的有識之士參與其中，共謀發(fā)展。未來五年，我國依托稀土資源優(yōu)勢，將會(huì)在稀土磁鋼全球市場上拓展出更大的空間，釹鐵硼表面處理技術(shù)將會(huì)面臨更多的問題，期待更多的新工藝、新材料和新技術(shù)在釹鐵硼表面處理中展開應(yīng)用。

［1］周壽增，高學(xué)緒.燒結(jié)釹鐵硼永磁材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)［J］.新材料產(chǎn)業(yè)，2011，(5):8.

［2］侯進(jìn).滾鍍工藝技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010:263-264.

［3］沈品華.現(xiàn)代電鍍手冊(上)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010:4-39.

Production Status and Prospect of NdFeB Magnet Electroplating

LIU Wei1，HOU Jin2
(1.Tianjin Niccol Finishing Co.Ltd.，Tianjin 300384，China;2.Handan Dashun Electroplating Equipment Co.Ltd.，Handan 056106，China)

With the rapid development of NdFeB magnet in industry，the problems in NdFeB magnet electroplating were always met and became the important factor to restrict its application.In this paper，several difficulties in NdFeB magnet electroplating were reviewed firstly.And then the production status，problems and manufacturing equipment in the present NdFeB magnet electroplating process were analyzed and introduced in detail.Finally，the solution for resolving these problems and the development trend of electroplating techniques and equipment were put forward.

NdFeB electroplating;difficulty;status;prospect

TQ153.2

A

1001-3849(2012)04-0020-06

2011-08-23

2011-10-25