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一、 概述

钕铁硼是磁性材料的一种。磁性材料从应用功能上可分为永磁材料、软磁材料、磁记录-矩磁材料、旋磁材料等多种,统称为磁功能材料。其中永磁材料也称硬磁材料或恒磁材料,是相对于软磁材料(比如通电才能产生磁场的电磁铁)而言,指磁化后不易退磁而能长期保留磁性的一种磁性材料。永磁材料有铝镍钴系、铁氧体系和稀土永磁材料等多种。其中稀土永磁材料指由稀土元素钐、钕、铈、镨等与过渡元素铁、钴等组成的合金,其磁性能大大超过铝镍钴系及铁氧体系,故在现代电子通讯技术中得到了广泛的应用。

 

稀土永磁材料的发展到目前为止经历了三代,第一、二代为钐钴系,虽然磁性能较好,但因含储量稀少的钐和稀缺、昂贵的战略金属钴使其发展受到限制。第三代即钕铁硼,最早于1983年诞生于日本住友特殊金属公司,其磁能积是铝镍钴系的5~6倍、铁氧体系的约10倍、钐钴系的约2倍,比如可吸起相当于自身重量640倍的重物,是目前为止磁性最强的永磁材料,号称“永磁王”。并且,钕铁硼(相对于钐钴系)价格低廉、资源储备丰富,因此一经问世即得到快速的发展,目前已广泛用作电子信息、汽车制造、通用机械、石油化工、风力发电及尖端技术等行业不可缺少的磁功能材料,是二十一世纪的朝阳产业。

 

钕铁硼是个多元合金体,其中含铁65%~75%、钕25%~35%、硼1%,由于合金体中含约1/3化学活性极强的钕(标准电位-2.431V),因此材料表面极易受到腐蚀,主要表现在以下两个方面。

 

(1)化学腐蚀:材料尤其在暖湿和高温环境中表面极易氧化,产生化学腐蚀;

 

(2)电化学腐蚀:材料中的富钕相、富硼相与主相Nd2Fe14B形成原电池,在潮湿环境中极易产生电化学腐蚀。

 

所以,钕铁硼产品在使用前必须进行严格的防腐处理,否则材料腐蚀后磁性能大大下降,将直接影响整机的使用性能和寿命。

 

电镀作为一种成熟的金属表面处理手段,在钕铁硼磁体防腐领域应用较为广泛。钕铁硼磁体根据制作方法不同分为烧结型和粘结型两种。钕铁硼电镀一般用于烧结型而非粘结型,因为粘结型钕铁硼在制作过程中粘结剂溶剂的挥发易形成孔洞,孔洞和粘结剂不能构成导电回路,从而难以使金属在零件表面进行电化学沉积。钕铁硼产品有圆片、圆环、圆柱、圆管、扇形、方片、方块、瓦片等多种形状,但多为小零件,故广泛采用滚镀。并且,即使稍大点儿的零件(如方块、瓦片等)经过工艺或设备改进,目前也很多采用滚镀。

 

但钕铁硼零件由于受其材料特殊性的影响,滚镀起来可谓困难重重,远非普通钢件所能比,主要表现在以下几个方面。

 

(1) 合金体中的钕化学活性极强,钕铁硼零件甚至与水接触都会产生氢气而腐蚀,这种特性产生以下影响:

 

①镀前处理时用酸、用碱均不宜太强,否则易造成零件腐蚀;

②预镀(或直接镀)时采用简单盐镀液,易产生化学置换而影响镀层与基体的结合力,且零件受到腐蚀并将镀液污染;

③难以选择大尺寸的滚筒,否则混合周期的影响较大,零件氧化严重,这将直接影响电镀产能,生产效率低下。

 

(2) 钕铁硼产品为磁功能材料,任何表面涂覆都可能对其磁性能产生影响,所以如何协调镀层的种类、组合及厚度等与产品磁性能的关系,是钕铁硼电镀的一大难点。

 

(3) 钕铁硼表面疏松多孔、粗糙不平,这种特性产生以下影响:

 

①镀前处理负担较普通钢件加重,处理不好极易造成镀层结合力不良;

②预镀(或直接镀)无法选择镀层结合力好、耐蚀性好但电流效率低的络合物镀液(如碱铜、碱锌等)。

 

(4) 钕铁硼材质脆性大,极易受到磕碰而损坏,这种特性产生以下影响:

 

①工人操作困难相对较大,不小心可能会使零件受损;

②难以选择大尺寸的滚筒,否则可能会因滚筒线速度大使零件受损,从而影响劳动生产效率的提高。

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