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二、镀前处理

钕铁硼镀前处理同样也是通过一系列处理步骤获得平整、光滑、无油污、无锈蚀的基体金属表面,以满足后续镀覆加工的要求。但钕铁硼镀前处理不像处理普通钢件一样简单,而是有其自身的特殊性,这种特殊性主要受钕铁硼表面物理、化学性质的影响。

钕铁硼镀前处理从倒角开始,但进入生产线从除油开始。生产线可采用自动/半自动滚筒生产线,也可采用手工生产线。采用自动/半自动生产线时,可与电镀等主工序共线生产,但最好单独成线生产,因为可能会交叉污染。另外,滚筒不能太大,转速不能太快,以免零件受到损伤。滚筒开孔率要高,因为线上可能采用多道超声波清洗,滚筒开孔率低会使超声的作用打折扣。

然而,目前生产中多数还是以手工生产线为主,这种形式工人劳动强度大一点,但清洗彻底,质量有保证,尤其在使用超声处理工序时,盲孔内易产生空化效应,利于零件微孔及表面油污、赃物等的彻底清洗,因此仍然被多数人所采用。

手工生产线的除油很多时候采用滚筒处理,完后零件卸滚筒,用塑料网兜少量分装进入后面工序的手工操作,最后装入电镀滚筒进行电镀。工艺流程如下:滚筒除油(是否加超声视情况而定)→塑料网兜分装→逆流水洗→超声水洗→酸洗→逆流水洗→超声水洗→活化→逆流水洗→超声水洗(此处要否超声视情况而定)→电镀。

1.倒角

倒角即进行光整处理,也叫滚光,其所用的设备一般有卧式滚光机和振动光饰机,统称倒角机。由于受到材质特性和机械加工的影响,钕铁硼零件表面往往粗糙不平、边角尖锐,若不做光整处理,电镀时可能因实际电流密度远小于表观电流密度而使镀层沉积变得困难。倒角可使零件表面变得平整、光滑、边角圆润,从而利于镀层快速、均匀、连续地沉积。

采用卧式滚光时与普通钢件不同的是,钕铁硼材质脆性大,不能采用大尺寸(尤其直径大)滚光滚筒,否则零件可能被滚成碎片。钕铁硼滚光采用的卧式行星滚光机,是在转动体的圆周上等距离安装四个小型六角滚筒,每个滚筒容积7~8L。四个滚筒一方面随转动体公转,一方面绕各自轴心按相反方向自转。滚筒的行星运动使筒内零件始终保持在筒壁外周一侧,此时磨料与零件产生相对运动,并对零件表面进行细微切削、挤压,从而在不损伤零件的情况下达到光整的目的。卧式行星滚光机一般适合钕铁硼小或中小尺寸零件,而不适合大尺寸零件的光整。

钕铁硼另一种使用较为广泛的倒角机是振动光饰机。振动光饰机的轴向为垂直方向,则零件运行为水平(或螺旋)方向,因此零件间磕碰程度较轻,不会像卧式滚光机那样可能对零件产生较大的损伤。振动光饰机适合规格大于5mm×2mm的多种尺寸(尤其大尺寸)产品的光整处理,可尽量减少磕角、磕边等现象。并且、单批处理量较大,比如最多可单批处理100kg零件,加工速度快,生产效率高。另外,由于振动光饰机是敞开式的,还可随时抽取产品进行中途质检,以便及时根据情况对加工方法做出调整。

滚光时要使用一定比例的磨料,还要加入一定的水和磨液,并且可能会使用除油剂,以便后续除油时负担轻一些。滚光使用的磨料种类、磨料与零件比例、滚筒转速、处理时间以及是否使用除油剂等,应根据零件的具体规格、公差要求、表面油污状况等进行合理选择,不再多述。

2.除油

钕铁硼除油通常采用化学除油,而不能采用电化学除油,因为阴极除油会使多孔的磁体表面析氢而影响镀层质量,阳极除油可能会使磁体因氧化而发生溶解。由于钕铁硼表面化学活性较强,化学除油液碱性不能太强,PH值一般控制在10左右,否则会对磁体造成腐蚀。而且,零件经倒角后表面已无多大油污,除油液碱性太强意义也不大。

生产中一般采用滚筒除油的方式,效率高,滚筒的翻滚作用也有利于油污的去除。另外,除油是否加超声波视情况而定,加超声波利于提高磁体的清洗质量,适合高品位产品。加超声波时,超声振板布置在滚筒的前后下三面,要达到一定的功率,零件装载量不要太大,否则会影响清洗效果。推荐的钕铁硼化学除油工艺如下。


1#配方(g/L)

2#配方(g/L)

3#配方(g/L)

碳酸钠

50

5

5~8

三聚磷酸钠

70

25~35

25~30

碳酸氢钠


15

10~15

氢氧化钠

5



OP-10

0.5



表面活性剂


适量

适量

柠檬酸

30~40



PH值

10.5

<10

<10

温度(℃)

65

50~60

50~65

注:1#配方中的柠檬酸对钕具有一定的络合作用,可防止钕的氧化。

3.酸洗

钕铁硼除锈是为了除去磁体表面在倒角、除油后生成的钕的氧化层。除锈用的酸洗液不能用盐酸,因盐酸中的氯与钕反应较强,会对磁体造成过腐蚀导致材料表面粉化。一般采用硝酸体系的酸洗工艺,因硝酸对磁体的腐蚀比较均匀,且同时使用缓蚀剂或弱络合剂,可防止钕的氧化,避免磁体出现过腐蚀。推荐的钕铁硼酸洗工艺如下。


1#配方

2#配方

3#配方

硝酸(ml/L)

30~40

30~40

10~20

硫脲(g/L)

0.5



硫酸(g/L)


0.5~1


氢氟酸(ml/L)



8~15

PH值

4~5(用氨水调节)

4~5(用氨水调节)


温度(℃)

室温

室温

室温

注:①1#配方中的硫脲起缓蚀作用;②用氨水调PH值是因为氨水对钕具有一定的络合作用,可防止钕的氧化,避免过腐蚀。

   钕铁硼酸洗一般采用手工方式进行,工人使用塑料网兜分装少量零件,在酸洗槽中上下左右翻动酸洗。这种方式工人劳动强度大一点,但简单、快捷、清洗彻底,并可随时观察零件表面的情况变化,据此及时对酸洗时间、溶液浓度等作出调整,既提高生产效率,又避免零件造成腐蚀。酸洗至零件表面呈均匀、细致、有光泽的银白色即可。

4.活化

为进一步提高镀层与基体的结合力,经酸洗的钕铁硼零件在电镀前应增加活化处理,使零件表面处于活化状态更容易镀覆。常用的活化工艺:磺基水杨酸20~25g/L,氟化氢铵10~15g/L,室温,30~40S。推荐的其他钕铁硼活化工艺如下。


1#配方

2#配方

3#配方

氯化钾镀锌前的活化

1%~3%盐酸溶液,时间25S~50S,活化后水洗入镀槽

氯化钾50g/L+硼酸50g/L,活化后可不水洗直接入镀槽

2%~3%柠檬酸溶液,活化后可不水洗直接入镀槽

镍+铜+镍前的活化

1%~3%硫酸溶液,时间25S~50S,活化后水洗入镀槽

20~25g/L柠檬酸+8~10g/L氟化氢铵,活化后水洗入镀槽

20~30g/L柠檬酸溶液,活化后水洗入镀槽

预镀碱性化学镍前的活化

0.5%~1%碳酸钠溶液,活化后可不水洗直接入镀槽



磷化前的活化

1%~2%草酸溶液,活化后可不水洗直接入磷化槽

稀硝酸溶液,活化后可不水洗直接入磷化槽


另外,还可选用专门针对钕铁硼研发的商品除油、酸洗、活化等工艺,这样可以保证生产顺利、稳定,减少麻烦。

5.关于超声波处理

对普通钢件来讲,镀前处理使用超声波未必是必须的,但钕铁硼是必须的。因为利用超声波的空化作用可以彻底清除钕铁硼微孔内的油污、酸碱等物质,否则极易因微孔内的污物清洗不净影响镀前处理质量,影响镀层结合力,这一点非常关键。至于使用几道超声视情况而定,一般至少除油后和酸洗后各增加一道超声水洗是必须的,其他工序,建议活化后最好增加一道超声水洗,清洗效果更有保证。除油过程中多数情况下是不使用超声的,但如果是高品位磁铁,增加超声也未尝不可。

可以将生产线上的各工序按工艺流程顺序排开,形成流水线作业,这样工人操作方便、效率高。但当加工批量不是很大时,可以只配备除油槽、酸洗槽、活化槽及一台超声波水洗机。超声波水洗机的盛水部分较浅(只有几公分),流动水设计,有进水口和溢水口,工作时控制进水速度,可实现槽内清洗水的快速更新,几乎时刻保持槽内水的洁净。这样,一台超声波水洗机可担负工艺流程中所有水洗的任务,从而节省了设备和场地。

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