釹鐵硼永磁材料沙鎳工藝研究

張友亮，李 濱，張 蒙，鄧志偉，張守華

（1安泰愛科科技有限公司 山東 淄博 255022）

（2安泰科技股份有限公司 北京 100083）

1 引言

釹鐵硼稀土永磁材料自20世紀80年代問世以來，被廣泛應用于軍事、醫療、環保和電子等高科技領域。其表面防護層同我國其他產品一樣大多為光亮鍍層，具有鏡面光澤的特點。但光亮的外觀給人們視覺以強烈的刺激，容易造成眼疲勞；國外日趨流行的沙丁鎳鍍層又稱珍珠鎳、緞面鎳，其啞光色富有金屬質感，柔和而不炫目，改善了傳統光亮鎳刺目問題，更適合在交通設備、醫療器械等領域使用[1]。隨著沙丁鎳電鍍的工業應用，一些電鍍企業通過生產實踐，積累經驗，總結了電鍍工藝中影響出沙的主要因素，工藝參數及其控制范圍，對產品表面常見的缺陷有較詳細的分析處理[2-3]。

本文研究了前處理粗化基體，減少鍍液中的添加劑和控制鍍層厚度來獲得光澤柔和、表面沙丁狀的鍍層，并確定最佳電鍍工藝。

2 實驗

2.1 實驗儀器

（1）FQY-90鹽霧試驗機；

（2）XRF-2000 X射線熒光測厚儀；

（3）NOVO-CuRVe光澤度測試儀；

（4）金相顯微鏡，型號：USB-E5539U。

2.2 工藝流程

超聲除油→熱水洗→二級水洗→酸洗除銹→二級水洗→超聲波去灰→水洗→活化→超聲波去灰→水洗→瓦特暗鎳→水洗、活化→焦鉀鍍銅→水洗、活化→瓦特半亮鎳→水洗→吹干。

2.3 電鍍溶液的組成及操作條件

為獲得表面暗淡、沙丁狀的鍍層，前處理過程中，需要對基體進行粗化，酸洗液的組成及工藝條件見表1。

表1 酸洗液組成及工藝條件

在前處理對基體粗化的基礎上，鍍液的成分和添加劑需做進一步的調整，鍍液的組成及工藝條件分別見表2、表3和表4。

表2 暗鎳鍍液組成及工藝條件

表3 半亮鎳鍍液組成及工藝條件

表4 銅鍍液組成及工藝條件

2.4 電鍍沙鎳性能測試

2.4.1 鍍層鹽霧試驗測試

采用FQY-90鹽霧試驗機，在氯化鈉溶液濃度為（5±0.5）%，實驗溫度（35±1）℃，pH=6.5～7.2條件下，大于48 h，外觀無變化。

2.4.2 光澤度測試

利用光澤度測試儀（NOVO-CuRVe），對所得鍍層（厚度15～20μm）進行光澤度測試，光澤度值保持在100～160 GU，具有良好的潤濕性。

2.4.3 鍍層形貌分析

采用金相顯微鏡（USB-E5539U），對所得鍍層放大400倍觀察沙鎳鍍層的形貌圖像清晰。

3 結果與討論

3.1 粗化劑對沙鎳鍍層光澤度的影響

在底鎳柔軟劑HN-M101為4 mL/L，濕潤劑HN-17為1 mL/L，銅不加任何添加劑，半亮鎳開缸劑SB-71為1 mL/L，添加劑SB-72為0.5 mL/L，潤濕劑NS-AP為1.5 mL/L時，前處理酸洗液中粗化劑的加入量對鍍層光澤度的影響見圖1。

圖1 粗化劑對鍍層光澤度的影響

由圖1可知，粗化劑在前處理加入能夠顯著降低鍍層的光澤度，當其含量在10～20 g/L時，光澤度值在80～150 GU；當其含量大于20 g/L時，光澤度的變化趨于平緩，光澤度值在60～80 GU。

3.2 鍍層厚度對沙鎳鍍層光澤度的影響

在底鎳柔軟劑HN-M101為4 mL/L，濕潤劑HN-17為1 mL/L，銅不加任何添加劑，半亮鎳開缸劑SB-71為1 mL/L，添加劑SB-72為0.5 mL/L，潤濕劑NS-AP為1.5 mL/L，粗化劑含量為10～20 g/L，電鍍鎳銅鎳鍍層的總厚度對鍍層光澤度的影響見圖2。

由圖2可知，鍍層的光澤度隨著鍍層厚度的增加而不斷增大，當鍍層厚度在10～20μm時，光澤度值在60～160 GU，外觀光澤柔和，潤濕性良好。

圖2 鍍層厚度對鍍層光澤度的影響

3.3 粗化劑對沙鎳鍍層形貌的影響

在底鎳柔軟劑HN-M101為4 mL/L，濕潤劑HN-17為1 mL/L，銅不加任何添加劑，半亮鎳開缸劑SB-71為1 mL/L，添加劑SB-72為0.5 mL/L，潤濕劑NS-AP為1.5 mL/L時，不同粗化劑含量條件下電鍍沙鎳鍍層的表面形貌見圖3中的（a）、（b）、（c）和（d）。

圖3中的（a）為粗化劑含量0 g/L時的鍍層形貌圖。由圖（a）可知，酸洗液中不加粗化劑時，基體未被粗化，鍍層表面平整、結晶細致、無砂粒感；由（b）、（c）和（d）圖可知，隨著粗化劑的不斷增加，鍍層表面晶粒增大，砂粒感增強且表現突出；當酸洗液中的粗化劑為15 g/L時，鍍層的整個表面表現為砂粒狀。

圖3 粗化劑的含量對鍍層外觀形貌的影響

4 結論

本文通過在前處理酸洗液中加入粗化劑15 g/L，底鎳成分加入少量添加劑（柔軟劑HN-M101為4 mL/L，濕潤劑HN-17為1 mL/L），焦磷酸鹽鍍銅溶液中不加添加劑，和半亮鎳成分中加入半光亮添加劑（SB-71為1 mL/L，SB-72為0.5 mL/L，NS-AP潤濕劑為1.5 mL/L），鍍層厚度控制在15～20μm，所得到的鎳銅鎳鍍層外觀粗糙、光澤柔和、整個表面呈砂粒狀、潤濕性能優良；因鍍液中分解的有機雜質少，耐腐蝕能力優于普通電鍍鎳銅鎳。