專利名稱：一種用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合電鍍新方法
技術領域：
本發明涉及一種用于釹鐵硼鐵氧體防腐的表面電鍍方法，尤其涉及一種用 于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合電鍍新方法；屬于磁性材料表面處理技術領 域。
背景技術：
釹鐵硼鐵氧體作為第三代稀土永磁材料，具有優異的磁性能、良好的機械 加工特性和相對低廉的價格，在自動化、計算機、家電、通訊等諸多領域得到 廣泛的應用。但釹鐵硼材料化學穩定性差，在使用環境中容易發生氧化，而且 在濕熱條件下發生嚴重的電化學腐蝕，惡化了磁性能，大大影響了其使用壽命。 目前，解決釹鐵硼永磁體腐蝕問題的主要方法是在磁體表面沉積一層防 腐蝕層，主要有電鍍、化學鍍等表面處理工藝；由于化學鍍存在著使用周期 短、價格昂貴及大量的污水處理導致環境的惡化等缺陷；因此從結合力、耐 蝕性、綜合成本以及環境污染等方面考慮，通常采用電鍍工藝。同時由于絕 大多數釹鐵硼產品是小工件，因此普遍采用電鍍鎳銅鎳組合工藝或電鍍鋅等 工藝。在釹鐵硼磁體上電鍍存在的主要問題是釹鐵硼磁體表面粗糙且存在 大量孔隙，在電鍍過程中會滲入酸、堿和電鍍液，造成基體和鍍層的腐蝕； 磁體表面組織不均勻，使電鍍時鍍層孔隙率增加，降低了鍍層的防護性；為 了達到一定的防腐能力，必須增加鍍層厚度，但是鍍層厚度到了一定的程度 會引起磁體性能的惡化，并且極易出現公差問題導致無法安裝。
與此同時改變材料表面是提高釹鐵硼鐵氧體材料表面性能的重要手段，是 表面工程發展的新趨勢。改變材料表面的手段主要采用表面涂層或沉積，對于 制備含有特殊性能顆粒的金屬基表面復合材料，復合電鍍是一種最簡單、成本
最低廉的理想的方法。如中國專利申請(02108634.6)釹鐵硼(NdFeB)永磁 材料表面防護技術，該技術在前處理工藝中采用材料表面封空技術；在施鍍工 藝中采用中性鍍液施鍍20 30分鐘后立即在酸性鍍液中施鍍1 3小時的復合 電鍍技術，釆用該技術在釹鐵硼鐵氧體表面形成的復合電鍍層不僅可以有效解 決材料的防腐問題，而且可以大幅降低鍍層厚度，基本上滿足安裝公差要求； 但是該復合電鍍工藝由于采用了微米顆粒，在復合電鍍時必然引起鍍層粗糙、 起沙的缺陷，因此只能適用于掛鍍工藝，無法在滾鍍工藝中采用。
發明內容
本發明針對現有釹鐵硼鐵氧體電鍍防腐技術造成基體和鍍層的腐蝕，降低 鍍層防護性以及造成釹鐵硼鐵氧體性能惡化和安裝公差的缺陷，提供一種用于 釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合電鍍新方法，該方法增大了鍍層的防護性能，滿 足了釹鐵硼鐵氧體防腐和裝飾性的要求；
本發明還針對現有釹鐵硼鐵氧體復合電鍍工藝由于采用了微米顆粒，造成 鍍層粗糙、起沙的缺陷，提供一種用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合電鍍新方 法，該方法充分改善了釹鐵硼鐵氧體鍍層的表面整平效果，縮短了工藝流程。
本發明的上述技術問題是通過下述技術方案得以實施的一種用于釹鐵硼 鐵氧體防腐的納米復合鍍新方法，該方法包括以下步驟
A、 前處理將釹鐵硼鐵氧體進行除油、出光、漂洗、活化、再次漂洗處 理后放入納米復合電鍍槽中；
B、 納米復合電鍍將上述前處理后的釹鐵硼鐵氧體在納米復合電鍍槽在
攪拌中進行含有納米添加劑納米復合電鍍鎳或納米復合電鍍鎳合金或納米復 合電鍍鋅；其中電鍍的條件為陽極含鎳或鋅金屬板；陰極釹鐵硼鐵氧體； PH值4.0 6.0;電流密度l 6A/dm2;溫度10。C 70。C。
本發明的用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合鍍新方法是在傳統的復合電 鍍基礎上發展起來的，它用納米顆粒代替了傳統復合電鍍中使用的微米顆粒， 從而解決了鍍層粗糙、起沙的缺陷；本發明的用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復 合電鍍新方法，在保證防腐性能的前提下，還可獲得耐磨、減摩、耐高溫等不 同優異性能的納米復合鍍層，為進一步提高釹鐵硼磁性材料的各種表面性能創 造了條件；此外采用本發明的復合電鍍新方法得到的復合電鍍層的基質金屬與 不溶性固體微粒之間的相界面基本上是清晰的，幾乎不發生相互擴散現象，卻 具備基質金屬與不溶固體微粒的綜合性能。
在上述的用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合鍍新方法，步驟A中所述的 出光處理是采用濃度為3% 10。％的稀硝酸處理50 200秒。由于c鐵氧體極 易氧化，所以鍍前需出光處理去除氧化層，而3% 10%的稀硝酸處理50 200 秒就可以使釹鐵硼鐵氧體表面潔凈。
在上述的用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合鍍新方法，步驟A中所述的 活化處理是采用濃度為2% 10%的稀硫酸活化處理10 50秒。為了除去步 驟A中所述的活化處理是采用濃度為2% 10%的稀硫酸活化處理10 50秒。 鐵氧體表面上的極薄氣化膜，并在其表面形成均勻的核活性中心，本發明采用 濃度為2% 10%的稀硫酸作為活化液在室溫下處理10 50秒。
在上述的用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合鍍新方法，步驟B中納米復 合電鍍槽中所用的水為電導率小于10us/cm的純水。
在上述的用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合鍍新方法，步驟B中攪拌過 程采用空氣攪拌或空氣攪拌和滾筒滾動攪拌。現有技術認為當固體顆粒小于
lOOnm以下時，顆粒在鍍液中極易團聚，其在鍍層中反而以大團聚顆粒形式存 在，本發明通過采用空氣攪拌或空氣攪拌和滾筒滾動攪拌，不僅保證了納米顆 粒在鍍液中的均勻分散，而且也保證了在鍍層中的均勻沉積。
在上述的用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合鍍新方法，步驟B中納米復 合電鍍鎳工藝是先進行納米復合電鍍半光亮鎳工藝再進行電鍍光亮鎳或納米 復合電鍍光亮鎳；其中所述的納米復合電鍍半光亮鎳鍍液由 NiS04 6H20 : 200 400g/L; NiCl2 6H20 : 35-80 g/L; H3B03 : 30-55g/L;納 米添加劑5-25mL/L;半光亮鎳添加劑5-15mL/L所組成；所述的納米復合 電鍍光亮鎳鍍液由NiS04 6H20:200 400g/L; NiCl2 6H20: 35-80 g/L; H3B03 : 30-55g/L;納米添加劑5-25mL/L;光亮鎳添加劑5-10mL/L所組成。 本發明中采用的納米添加劑為SN-1納米漿料，主要由三氧化二鋁、二氧化鈦、 二氧化鋯等金屬氧化物中的一種或幾種的納米粉末制成，其粒度小于lOOnm; 采用的半光亮鎳添加劑由SBN-301柔軟劑、S麗-302填平劑、SBN-304電位差 劑、N-17潤濕劑等所組成，采用的光亮鎳添加劑由BN-100主光劑、BN-101 柔軟劑、N-17潤濕劑等所組成，這些物質都可以從市場購買得到或采用其它 的市售鍍鎳添加劑按市售說明書配入所組成。
在上述的用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合鍍新方法，步驟B中納米復 合電鍍鎳合金為納米復合電鍍鎳鈷合金，其中所述的納米復合電鍍鎳鈷合金鍍 液由NiS。4 6H20:150-250g/L;NaCl: 10-15 g/L;CoS04 7H20: 5-10g/L; H3B03 : 25-40g/L; Na2S04*10H20 : 25-30g/L;納米添加劑5-25mL/L所組成。采用 的納米添加劑為SN-1納米漿料，主要由三氧化二鋁、二氧化鈦、二氧化鋯等 金屬氧化物中的一種或幾種的納米粉末制成，其粒度小于lOOnm。
在上述的用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合鍍新方法，步驟B中納米復 合電鍍鋅工藝是先進行納米復合電鍍鋅處理再進行鋅鈍化處理，其中所述的納
米復合電鍍鋅鍍液由ZnCl2:50-100 g/L;KCl: 150-250g/L;H3B03:25-40g/L;鍍 鋅光亮劑5-10mL/L;納米添加劑5-25mL/L所組成。采用的納米添加劑為SN-1 納米漿料，主要由三氧化二鋁、二氧化鈦、二氧化鋯等金屬氧化物中的一種或 幾種的納米粉末制成，其粒度小于100nm;采用鍍鋅光亮劑可以從市場上直接 購買得到也可以按市售說明書配入進行添加。
本發明的復合電鍍鍍液中采用了納米添加劑，將納米添加劑加入電鍍溶液 中與金屬共沉積，得到了納米金屬復合鍍層。此復合鍍層工藝用于釹鐵硼材料 的防腐，不僅解決了溶液在磁體表面的滲透，而且由于形成了細晶結構降低了 鍍層孔隙率，在大幅降低鍍層厚度的情況下還可大幅提高磁體防腐性能，縮短 整個工藝時間可至原來的一半。采用鍍鎳工藝時，整個工藝流程可節約1/3 的鎳金屬，并無需施鍍銅層，可大幅降低工人的操作強度，且有效降低了對環 境的污染；本發明還將不溶性的納米固體顆粒分散成納米漿料，然后加入鍍液 中，通過電層積的方法，均勻地夾雜到金屬鍍層中形成納米復合鍍層，從而突 破了傳統觀點認為當固體粒度小至100nm以下時，顆粒在鍍液中極易團聚，其
在鍍層中反而以大團聚顆粒形式存在的缺陷所獲得的納米復合鍍層不僅可充 分滿足釹鐵硼的防腐和裝飾性要求，還大幅縮短了整個工藝流程，降低了工人 操作強度，并節約了昂貴的金屬原料，同時基本消除了重金屬對環境的污染， 達到清潔生產的目的。此外在電鍍前或者開始電鍍的過程中，由于納米添加劑 本身所具有的性能，納米顆粒會優先并自動進入釹鐵硼鐵氧體表面的疏孔內， 一方面可以驅除疏孔內存在的溶液，防止溶液在基體內的腐蝕；另一方面由于 填充了空襲，使得鍍層具有極其優良的整平效果，進一步延長了釹鐵硼鐵氧體
的防護性能。
縱上所述，本發明具有以下優點
1、 本發明的用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合電鍍新方法在釹鐵硼表面 形成的納米鍍層防腐性能極其優異，在達到相同的防腐效果下，納米鍍層的厚 度只需要傳統多層鎳總厚度(或銅/鎳組合鍍層總厚度)的60 70%，從而在 提高產品品質的前提下，不僅節約了昂貴的金屬鎳或銅；而且縮短了工藝流程， 減少了電鍍時間，提高了生產效率。
2、 本發明的用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合電鍍新方法與傳統的鍍銅/ 鎳工藝比較，可以減少鍍銅工序，從而減少操作工序，節約電鍍用水量及減少 污水處理成本。
3、 本發明的用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合電鍍新方法在釹鐵硼表面 形成的納米鍍層填平性能優良，微小的納米顆粒在電鍍時不僅參與了宏觀填 平，增加了基體表面的平整度，而且自動滲入多孔結構的內部，填充疏松部位， 減少鍍液殘留，從而減少鍍層起泡的機會，延長了工件的耐鹽霧效果。
由此可見，本發明的用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合電鍍新方法不僅可 充分滿足釹鐵硼鐵氧體的防腐和裝飾性要求，還充分改善了釹鐵硼鐵氧體的表 面整平效果，縮短了整個工藝流程，節約了昂貴的金屬原料，并有助于減少對 環境的污染。
具體實施例方式
下面通過實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明；但本發明并 不限于這些實施例。 實施例1
(1)前處理選取釹鐵硼鐵氧體工件，采用20(TC、 45分鐘真空熱處理，
去除釹鐵硼鐵氧體工件表面的油污，然后采用濃度為3%的稀硝酸出光處理
200秒；用電導率小于10us/cm的純水漂洗2 3遍后，放入濃度為10%的稀 硫酸中活化處理10秒，再用電導率小于10us/cm的純水漂洗2 3遍后，漂洗 后的釹鐵硼鐵氧體工件放入納米復合電鍍鎳槽中；
(2)納米復合電鍍半光亮鎳將上述前處理后的釹鐵硼鐵氧體工件在納 米復合電鍍鎳槽先進行納米復合電鍍半光亮鎳，納米復合電鍍半光亮鎳鍍液的
配方如下
NiS04 6H20 200g/L
NiCl2 6H20 80g/L
H3B03 45g/L
SBN—301柔軟劑 8mL/L
SBN—302填平劑 0.2mL/L
SBN—304電位差劑 lmL/L
N—17潤濕劑 3mL/L
SN—l納米漿料 15mL/L;其中上述配方都是用電導率小于 10us/cm的純水配制。
納米復合電鍍半光亮鎳工藝參數陽極鎳餅；陰極釹鐵硼鐵氧體工 件；攪拌空氣攪拌；pH: 4.0-5.0;陰極電流密度2 —5A/dm2;溫度50 —65°C;電鍍時間0. 5-l小時。
(3)納米復合電鍍光亮鎳將上述經過納米復合電鍍半光亮鎳的釹鐵硼
鐵氧體工件在納米復合電鍍鎳槽再進行納米復合電鍍光亮鎳，鈉米復合電鍍光
亮鎳鍍液的配方如下
NiS04 6H20 300g/LNiCl2 6H20 H3B03
BN—100主光劑 BN—101柔軟劑 N—17潤濕劑 SN—1納米漿料 的純水配制。
60g/L 55g/L 0. 8mL/L
4mL/L
2mL/L
20mL/L;其中上述配方都是用電導率小于lOus/cm
納米復合電鍍光亮鎳工藝參數陽極鎳餅；陰極釹鐵硼鐵氧體工件；攪 拌空氣攪拌；pH: 4.0-5.0;陰極電流密度3 — 6A/dm2;溫度60 —70°C; 電鍍時間0. 5-l小時。
結果在釹鐵硼鐵氧體工件上施鍍的納米復合半光亮鎳鍍層和納米復合光
亮鎳層，具有優良的整平效果和裝飾性，用GB/T10125-1997標準進行腐蝕性 試驗，耐中性鹽霧至少可達240小時以上。結合力及致密性試驗采用行業默認 標準，壓力0. 15MPa， T=125°C， t二100h，鍍層不起泡、不暴皮及無銹蝕點。 或熱沖擊試驗T=250°C， t^5分，然后迅速放入0t冰水，tl5分，5個循 環，試驗后表面狀態鍍層不起泡、無剝落、無銹蝕點。 實施例2
(1) 前處理選取釹鐵硼鐵氧體工件，采用20(TC、 45分鐘真空熱處理， 去除釹鐵硼鐵氧體工件表面的油污，然后采用濃度為8%的稀硝酸出光處理 100秒；用電導率小于10us/cm的純水漂洗2 3遍后，放入濃度為5%的稀硫 酸中活化處理30秒，再用電導率小于10us/cm的純水漂洗2 3遍后，漂洗后 的釹鐵硼鐵氧體工件放入納米復合電鍍鎳鈷合金槽中；
(2) 納米復合電鍍鎳鈷合金將上述前處理后的釹鐵硼鐵氧體工件在納
米復合電鍍鎳鈷合金槽先進行納米復合電鍍鎳鈷合金，納米復合電鍍鎳鈷合金 鍍液的配方如下-
NiS04 6H20 NaCl
CoS04 7H20 H3B03
Na2S04. 10H20 SN—1納米漿料: 10us/cm的純水配制:
200g/L
11 g/L 8g/L 30g/L
27g/L
15mL/L;其中上述配方都是用電導率小于
納米復合電鍍鎳鈷合金工藝參數陽極含硫鎳板；陰極釹鐵硼鐵氧 體工件；攪拌空氣和滾筒滾動攪拌；pH: 5.0-6.0;陰極電流密度0.5 —1.5A/dm2;溫度35_40°C;電鍍時間0. 5-l小時。
(3)納米復合電鍍光亮鎳將上述經過納米復合電鍍鎳鈷合金的釹鐵硼
鐵氧體工件在納米復合電鍍鎳槽再進行納米復合電鍍光亮鎳，鈉米復合電鍍光
亮鎳鍍液的配方如下:
NiS04 6H20 NiCl2 6H20 貼03
BN—100主光劑 BN—101柔軟劑 N—17潤濕劑 SN—1納米漿料 的純水配制。
350g/L 50g/L 45g/L 0. 5mL/L
2mL/L
lmL/L
15mL/L;其中上述配方都是用電導率小于lOus/cm
納米復合電鍍光亮鎳工藝參數陽極鎳餅；陰極釹鐵硼鐵氧體工件；攪 拌空氣攪拌；pH: 4.0-5.0;陰極電流密度2 — 5A/dm2;溫度40—60°C; 電鍍時間0.5-1小時。
結果在釹鐵硼鐵氧體表面工件上施鍍的納米復合鎳鈷合金鍍層和納米復 合光亮鎳層，其外觀色澤完全和普通裝飾鎳層相同，但其耐蝕性更加優良，按
國家標準檢測同樣可至少達到中性鹽霧240小時以上。
實施例3 '
(1) 前處理選取釹鐵硼鐵氧體工件，采用20(TC、 45分鐘真空熱處理， 去除釹鐵硼鐵氧體工件表面的油污，然后采用濃度為10%的稀硝酸出光處理 50秒；用電導率小于10us/cm的純水漂洗2 3遍后，放入濃度為2%的稀硫 酸中活化處理50秒，再用電導率小于10us/cm的純水漂洗2 3遍后，漂洗后 的釹鐵硼鐵氧體工件放入納米復合電鍍鋅槽中；
(2) 納米復合電鍍鋅將上述前處理后的釹鐵硼鐵氧體工件在納米復合
電鍍鋅槽先進行納米復合電鍍鋅，納米復合電鍍鋅鍍液的配方如下
ZnCl2 70 g/L
KC1 200g/L H3B03 30g/L 市售的鍍鋅光亮劑 8mL/L
SN—1納米漿料 10ml/L;其中上述配方都是用電導率小于 10us/cm的純水配制。
納米復合電鍍鋅工藝參數陽極純鋅板；陰極釹鐵硼鐵氧體工件；攪 拌空氣攪拌；pH:4.5-6.0;陰極電流密度l—4A/dm2;溫度10—40°C; 電鍍時間0.5-1小時。
(3)鋅鈍化處理采用現有普通的三價鉻鈍化工藝。 結果在釹鐵硼鐵氧體表面工件上施鍍的納米復合鋅層，其外觀色澤基本 和普通鍍鋅層一致，結合力良好，耐蝕性更好。
本發明中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明 所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補 充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求 書所定義的范圍。
盡管對本發明已作出了詳細的說明并引證了 一些具體實例，但是對本領域 熟練技術人員來說，只要不離開本發明的精神和范圍可作各種變化或修正是顯 然的。
權利要求
1. 一種用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合鍍新方法，該方法包括以下步驟A、前處理將釹鐵硼鐵氧體進行除油、出光、漂洗、活化、再次漂洗處理后放入納米復合電鍍槽中；B、納米復合電鍍將上述前處理后的釹鐵硼鐵氧體在納米復合電鍍槽在攪拌中進行含有納米添加劑的納米復合電鍍鎳或納米復合電鍍鎳合金或納米復合電鍍鋅；其中電鍍的條件為陽極含鎳或鋅金屬板；陰極釹鐵硼鐵氧體；PH值4.0～6.0；電流密度1～6A/dm2；溫度10℃～70℃。
2、 根據權利要求1所述的一種用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合鍍新方法，其特征在于步驟八中所述的出光處理是采用濃度為3% 10%的稀硝酸 處理50 200秒。
3、 根據權利要求1或2所述的一種用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合鍍 新方法，其特征在于步驟八中所述的活化處理是采用濃度為2% 10%的稀 硫酸活化處理10 50秒。
4、 根據權利要求1所述的一種用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合鍍新方 法，其特征在于步驟B中納米復合電鍍槽中所用的水為電導率小于10us/cm 的純水。
5、 根據權利要求1所述的一種用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合鍍新方 法，其特征在于步驟B中攪拌過程采用空氣攪拌或空氣攪拌和滾筒滾動攪 拌。
6、 根據權利要求1或4或5所述的一種用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復 合鍍新方法，其特征在于步驟B中納米復合電鍍鎳工藝是先進行納米復合電鍍半光亮鎳工藝再進行電鍍光亮鎳或納米復合電鍍光亮鎳；其中所述的納米復合電鍍半光亮鎳鍍液由NiS04 6H20 : 200 400g/L; NiCl2 6H20 : 35_80 g/L; H3B03 : 30-55g/L;納米添加劑5-25mL/L;半光亮鎳添加劑5-15mL/L 所組成；所述的納米復合電鍍光亮鎳鍍液由NiS04 6H2(h200 400g/L; NiCl2*6H20 : 35-80 g/L; H3B03 :30-55g/L;納米添加劑5-25mL/L;光亮 鎳添加劑5-10mL/L所組成。
7、 根據權利要求1或4或5所述的一種用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復 合鍍新方法，其特征在于步驟B中納米復合電鍍鎳合金為納米復合電鍍鎳 鈷合金，其中所述的納米復合電鍍鎳鈷合金鍍液由NiS04.6H20:150-250g/L; NaCl: 10-15 g/L; CoS04 7H20: 5-10g/L; H3B03 : 25-40g/L; Na2S04 10H20 25-30g/L;納米添加劑5-25mL/L所組成。
8、 根據權利要求1或4或5所述的一種用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復 合鍍新方法，其特征在于步驟B中納米復合電鍍鋅工藝是先進行納米復合 電鍍鋅處理再進行鋅鈍化處理，其中所述的納米復合電鍍鋅鍍液由 ZnCl2:50-100 g/L; KCl: 150-250g/L; H3B03:25-40g/L;鍍鋅光亮劑5-10mL/L;納 米添加劑5-25mL/L所組成。
全文摘要
本發明涉及一種用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合電鍍新方法，該方法包括以下步驟A.前處理B.納米復合電鍍；本發明的用于釹鐵硼鐵氧體防腐的納米復合電鍍新方法不僅可充分滿足釹鐵硼鐵氧體的防腐和裝飾性要求，還充分改善了釹鐵硼鐵氧體的表面整平效果，縮短了整個工藝流程，節約了昂貴的金屬原料，并有助于減少對環境的污染。
文檔編號C25D3/12GK101205623SQ20071006865
公開日2008年6月25日 申請日期2007年5月18日 優先權日2007年5月18日
發明者徐衛紅, 朱旭霞 申請人:橫店集團東磁有限公司