滾鍍工藝技術(shù)

釹鐵硼鍍層與基體的結(jié)合力差，是曾經(jīng)困擾釹鐵硼電鍍的幾大難題之一,，雖然經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展這個(gè)問(wèn)題已得到較大程度的解決,，但生產(chǎn)中這樣的問(wèn)題總會(huì)或多或少地存在，有時(shí)甚至還挺嚴(yán)重,，所以有必要拿出來(lái)說(shuō)一說(shuō),。俗話說(shuō)，“世上無(wú)常事,，但凡有因果”,，沒(méi)錯(cuò)，釹鐵硼鍍層結(jié)合力也不例外,，其“差”做為“果”必有其“因”,，而且可能還是“多因”。那么,，都是哪些因素在影響釹鐵硼鍍層的結(jié)合力呢,？相對(duì)于普通鋼件，釹鐵硼材質(zhì)表面有如下特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)：（１）表面粗糙,、疏松多孔（物理性質(zhì)）,；（２）化學(xué)活性極強(qiáng)（化學(xué)性質(zhì)），可以說(shuō),，影響釹鐵硼鍍層結(jié)合力的諸多因素均直接與這兩條性質(zhì)有關(guān)。

１,、鍍前處理

金屬制品的鍍前處理應(yīng)做到使其表面潔凈,、無(wú)油污、無(wú)銹蝕,，否則將難以獲得結(jié)合力良好的鍍層,。相對(duì)于普通鋼件，釹鐵硼產(chǎn)品的鍍前處理難度要大一些,，原因在于其粗糙,、疏松多孔的表面容易“藏污納垢”，若不將這些“污垢”徹底清除干凈,，則會(huì)對(duì)釹鐵硼鍍層與基體的結(jié)合力造成不利影響,。早些年，釹鐵硼鍍層結(jié)合力不良很大程度上因鍍前處理不當(dāng)（或不到位）而造成,。目前,，釹鐵硼鍍前處理一般采用多道超聲波清洗，因?yàn)槌暡ǖ目栈饔美谑光S鐵硼微孔內(nèi)的油污,、酸堿等物質(zhì)得到徹底清除,，否則會(huì)因微孔內(nèi)的“污垢”清洗不凈影響鍍前處理質(zhì)量，影響鍍層結(jié)合力，這一點(diǎn)十分重要,。另外,，超聲波清洗還利于清除釹鐵硼在酸洗時(shí)表面產(chǎn)生的硼灰，進(jìn)一步消除結(jié)合力隱患,。釹鐵硼采用超聲波清洗有以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng),。

（１）清洗道數(shù)

一般，至少除油后和酸洗后各采用一道超聲波水洗是必須的,。如果在活化后再增加一道超聲水洗,，則零件微孔中殘留的活化酸性物質(zhì)能夠被徹底清除掉，這樣清洗效果更有保證,。除油工序很多情況下不使用超聲,，但如果是高品位磁鐵，也可以增加一道超聲,，以加強(qiáng)除油效果,。

（２）清洗方式

鍍前處理若采用自動(dòng)/半自動(dòng)滾筒生產(chǎn)線，應(yīng)注意滾筒不能太大,，滾筒開(kāi)孔率要高,，否則線上的多道超聲波清洗效果會(huì)打折扣，則影響鍍層結(jié)合力,。目前生產(chǎn)中多以手工生產(chǎn)線為主,，這樣雖然工人勞動(dòng)強(qiáng)度大一點(diǎn)，但利于超聲波空化效應(yīng)的有效發(fā)揮,，清洗更徹底,，質(zhì)量更有保證。一般,，用塑料網(wǎng)兜分裝少量零件在淺槽平底的超聲波清洗機(jī)內(nèi)手工操作,，或稍大的零件可直接擺放在清洗槽底板進(jìn)行清洗，效果更佳,。

（３）超聲波功率密度

超聲波功率密度指超聲波清洗機(jī)的發(fā)射功率（w）／發(fā)射面積（cm2）,比如,，某超聲波清洗機(jī)功率1000w，其處理槽底面積50×50cm＝2500cm2,，則其功率密度為1000w/2500cm2=0.4w/cm2,。超聲波功率密度應(yīng)達(dá)到一定值才能產(chǎn)生有效的空化效應(yīng)，過(guò)小則清洗能力低,，清洗效果不佳,，從而影響鍍層結(jié)合力。一般,，機(jī)械加工行業(yè)清洗用超聲波功率密度約0.5～0.8 w/cm2,，而用體積功率密度表述的話約為25w/L，意思是每升清洗液超聲波的發(fā)射功率為25w。比如,，某超聲波清洗機(jī)使用清洗液容積為10L,，則該超聲波清洗機(jī)功率應(yīng)不低于25w×10L=250w。而用于釹鐵硼清洗的超聲波功率密度約為0.6w/cm2,，體積功率密度約為100w/L,，低于此數(shù)值則可能因清洗不凈而影響鍍層結(jié)合力。

２,、鍍液

釹鐵硼即使進(jìn)行了嚴(yán)格的鍍前處理,，也難免不會(huì)受其他因素影響而造成鍍層與基體的結(jié)合力不良。這是因?yàn)殁S鐵硼表面除疏松多孔外,，還具有化學(xué)活性極強(qiáng)的性質(zhì),，正是這個(gè)性質(zhì)直接引起諸多因素對(duì)釹鐵硼鍍層結(jié)合力產(chǎn)生不同程度的影響。首先是鍍液,。廣泛采用滾鍍的釹鐵硼零件在進(jìn)入滾筒之后,，埋在內(nèi)層的化學(xué)活性極強(qiáng)的零件因（受混合周期影響）不能及時(shí)上鍍，而會(huì)受到來(lái)自鍍液的不同程度的氧化,、腐蝕（考慮為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的復(fù)合腐蝕）,，則難免會(huì)造成鍍層結(jié)合力不良。這種情況其他零件滾鍍也會(huì)存在,，比如黃銅件（若不打銅底）直接滾鍍鎳,，由于受混合周期的影響，零件表面會(huì)產(chǎn)生置換層而影響鍍層結(jié)合力,。所以,，選擇一款對(duì)釹鐵硼材質(zhì)腐蝕較輕的鍍液是必要的。

由于釹鐵硼表面化學(xué)活性極強(qiáng),，則在預(yù)鍍或直接鍍時(shí)，強(qiáng)酸,、強(qiáng)堿性溶液是絕對(duì)禁用的,，否則零件可能被強(qiáng)烈腐蝕而報(bào)廢。另外,，由于釹鐵硼表面疏松多孔,，電流效率較低的強(qiáng)絡(luò)合物鍍液幾乎無(wú)法上鍍而不能使用。弱絡(luò)合物鍍液雖然可能獲得結(jié)晶好的鍍層,，但因電流效率低（則不能快速上鍍）存在置換隱患,，鍍層結(jié)合力難以保證。所以,，釹鐵硼預(yù)鍍或直接鍍基本只有弱酸性簡(jiǎn)單鹽鍍液可供選擇,。但由于釹鐵硼表面化學(xué)活性極強(qiáng)，則即使采用弱酸性簡(jiǎn)單鹽鍍液，也難免會(huì)產(chǎn)生置換腐蝕或電池腐蝕,，不過(guò)通過(guò)采取一系列措施后,，目前尚能獲得比較不錯(cuò)的效果。

釹鐵硼滾鍍基本為滾鍍鋅和滾鍍鎳,，其他滾鍍銀,、金、仿金等一般是在滾鍍鎳的基礎(chǔ)上進(jìn)行閃鍍,，所以同屬于滾鍍鎳的范疇,，則不再另外列出。滾鍍鋅一般采用氯化鉀鍍鋅工藝,，這種工藝在用于結(jié)合力要求較高的磁鐵滾鍍時(shí),，不能取得令人滿意的效果，可能跟其溶液的電化學(xué)腐蝕強(qiáng)度相對(duì)較大有關(guān),。此時(shí)采用硫酸鹽鍍鋅工藝打底,，加厚仍采用氯化鉀鍍鋅工藝，即“硫鋅－鉀鋅”工藝組合,，則可使其鍍層結(jié)合力得到較大程度的改善,。原因應(yīng)該跟硫鋅溶液對(duì)磁鐵的腐蝕相對(duì)較輕有關(guān)。另外,，由“硫鋅－鉀鋅”組合延伸的工藝有“高濃度硫鋅－低濃度硫鋅”,、一次性硫鋅等，但不管哪種工藝或工藝組合,，預(yù)鍍或直接鍍采用腐蝕較輕的硫鋅工藝是改善鍍層結(jié)合力的關(guān)鍵所在,。

釹鐵硼滾鍍鎳的鍍層結(jié)合力主要取決于預(yù)鍍鎳。現(xiàn)在通用的釹鐵硼預(yù)鍍普遍采用暗鎳（或半亮鎳）工藝,，但如果能夠選用沉積速度更快（則對(duì)磁鐵的腐蝕減輕）的鍍鎳工藝（如氨基磺酸鹽鍍鎳）,，則可以獲得更好的鍍層結(jié)合力。

３,、滾筒

滾鍍使用滾筒產(chǎn)生了混合周期,，混合周期造成零件在進(jìn)入滾筒后不能像掛鍍那樣快速上鍍，主要表現(xiàn)為零件處于內(nèi)層時(shí)電化學(xué)反應(yīng)停止,，重鍍則需要從內(nèi)層翻出到表層,，如此反復(fù)鍍速難以加快。上鍍慢對(duì)普通鋼件尚不算什么大問(wèn)題,，但對(duì)化學(xué)活性極強(qiáng)的釹鐵硼卻是比較“要命”的問(wèn)題,。因?yàn)殁S鐵硼零件在進(jìn)入滾筒后，表面上鍍快則氧化慢,，鍍層結(jié)合力好,，反之則結(jié)合力差,。所以，釹鐵硼滾鍍應(yīng)使零件盡快上鍍,，表面覆蓋一層電位較正的金屬后氧化阻止,，則鍍層結(jié)合力提高。這種情況其他零件滾鍍也會(huì)出現(xiàn),，比如鋅合金零件滾鍍檸檬酸鎳預(yù)鍍,，因鋅合金化學(xué)活性較強(qiáng)，也要求零件盡快上鍍,，否則難免產(chǎn)生置換而影響鍍層結(jié)合力,。那么，釹鐵硼要求盡快上鍍跟滾筒有什么關(guān)系呢,？

關(guān)系大了,。影響滾鍍鍍速的因素有兩點(diǎn)：（１）零件的混合周期，（２）電流密度上限,。第一,，往期文章有述，零件的混合周期越短,，滾鍍的鍍速就越快,。所以，為使零件盡快上鍍,，釹鐵硼使用的滾筒應(yīng)具有盡量短的混合周期,。而滾筒的混合周期受到滾筒尺寸、大小,、轉(zhuǎn)速等多種因素的影響,。早些年，釹鐵硼鍍層結(jié)合力不良,，拋開(kāi)其他因素不說(shuō),，跟使用的滾筒不合理有很大關(guān)系?？上驳氖?，近些年越來(lái)越多的人意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題，非常注意滾筒的混合周期,，從而使尤其高要求磁鐵的品質(zhì)有了較大程度的提升。但遺憾的是,，目前仍有人對(duì)此不以為然,，認(rèn)為搞電鍍搞定鍍液就ＯＫ，其他關(guān)系不大,。殊不知鍍液做為內(nèi)因雖具有決定作用,，而設(shè)備做為槽外控制的手段（外因）其能動(dòng)作用也不可低估,，這點(diǎn)尤其釹鐵硼滾鍍更為突顯。

第二,，往期文章有述,，滾鍍的結(jié)構(gòu)缺陷之一是電流密度上限不易提高，則滾鍍難以使用大的電流而影響鍍速不能加快,。改善措施之一是改善滾筒的透水性,，使?jié)L筒內(nèi)盡量維持較高的主金屬離子濃度，以使用大的電流密度上限（電流密度和電流效率兩高）,，加快鍍速,。相對(duì)于普通鋼件，釹鐵硼對(duì)鍍速的要求更高,，則尤其需要使用透水性好的滾筒,。記得很多年前曾有人有過(guò)此疑問(wèn)，他說(shuō)他在某國(guó)看到差不多大小的釹鐵硼滾筒電流開(kāi)得很大,，而他的滾筒電流很小,，不知何故？其實(shí)原因很簡(jiǎn)單,，拋開(kāi)鍍液的因素不說(shuō),，滾筒透水性好是必須的。釹鐵硼滾筒透水性好,，利于使用大的電流密度上限,，則上鍍快，鍍層結(jié)合力好,。另外,，上鍍快不僅可防止基體氧化，也可減少磁鐵表面的微孔吸氫,，從而利于提高鍍層結(jié)合力,。

４、電流波形

電流波形對(duì)釹鐵硼鍍層結(jié)合力的影響主要表現(xiàn)在預(yù)鍍或直接鍍上,。因釹鐵硼材質(zhì)化學(xué)活性極強(qiáng),，在預(yù)鍍或直接鍍時(shí)如果電流脈動(dòng)成分太大，可能在電流間歇時(shí)表面發(fā)生氧化,，給鍍層結(jié)合力帶來(lái)隱患,。這點(diǎn)和鍍鉻很相似，因鉻的鈍化性極強(qiáng),，鍍鉻的電流脈動(dòng)成分太大同樣得不到合格的鍍層,。所以，釹鐵硼預(yù)鍍或直接鍍宜選用紋波系數(shù)小的電鍍電源,。早些年,，曾很多次發(fā)生因電流波形造成的鍍層結(jié)合力事故,，比如，滾鍍底鎳出槽鍍層即大面積“起泡”,，前處理,、鍍液等翻了個(gè)“底朝天”也無(wú)濟(jì)于事，更換紋波系數(shù)小的電源后故障立馬消除,。此等教訓(xùn)不可謂不深刻,，甚至現(xiàn)在這種事情仍時(shí)有發(fā)生，所以相關(guān)人員應(yīng)引起足夠的重視,。而打好底后像普通鋼件滾鍍那樣選用電流波形即可,。關(guān)于電流波形對(duì)釹鐵硼電鍍質(zhì)量的影響會(huì)在后期文章中詳述。

５,、上鍍前諸多操作

因釹鐵硼材質(zhì)化學(xué)活性極強(qiáng),，零件表面會(huì)在前處理后與上鍍前這段時(shí)間（因接觸空氣中的氧或鍍液）發(fā)生氧化，所以要求諸多操作應(yīng)與普通鋼件有所不同,。

（１）前處理后與入槽電鍍前的操作速度要快,，即所謂的“入槽快”，慢的話氧化程度大,，鍍層結(jié)合力差,；

（２）滾筒帶電入槽，可使零件盡快上鍍,，以減輕滾筒內(nèi)零件在驟入鍍液時(shí)產(chǎn)生的表面氧化,，從而提高鍍層結(jié)合力；

（３）使用大的沖擊電流（與滾筒帶電入槽道理類似）,。

６,、雙性電極

釹鐵硼滾鍍生產(chǎn)多采用“一槽多筒”的形式（如“一拖四”四頭機(jī)），當(dāng)某只裝載零件的滾筒在不帶電的情況下入槽時(shí),，會(huì)因其他滾筒正在運(yùn)行而產(chǎn)生雙性電極現(xiàn)象,，則零件上有電流流出的一面發(fā)生陽(yáng)極反應(yīng)而氧化，因此給鍍層結(jié)合力帶來(lái)隱患,。而如果采用“單槽單筒”形式生產(chǎn),，因不具備形成條件則無(wú)法產(chǎn)生雙性電極現(xiàn)象。類似的情況在普通鋼件滾鍍雙層鎳時(shí)也會(huì)發(fā)生,，現(xiàn)象為兩層鎳間結(jié)合力差而起皮,。這種情況因較隱蔽容易被忽視，希望相關(guān)人士引起注意,。

７,、吸附氫的影響

釹鐵硼材質(zhì)組織疏松，在鍍前處理的酸洗和施鍍過(guò)程中,，不可避免地會(huì)有一定的吸附氫（在析氫反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生）進(jìn)入基體表面的微孔內(nèi),，則過(guò)后可能造成鍍層起泡、開(kāi)裂等,。為此有以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng),。

①有諸如密度小、失重大,、粉粒不均勻,、表面裂紋等材料缺陷的產(chǎn)品（基體易吸氫），不宜施鍍,，否則電鍍加工做得再完美,，鍍層結(jié)合力也不易保證。

②倒角務(wù)使零件表面平整,、光滑,、無(wú)銳邊銳角，且邊角達(dá)到規(guī)定的圓潤(rùn)度,，否則粗糙的表面易吸氫,。

③若使用電解除油，切忌陰極除油,，防止吸氫,。

④酸洗時(shí)應(yīng)盡量使用緩蝕劑，或使用具有緩蝕作用的酸洗液,，防止容易過(guò)腐蝕的釹鐵硼零件表面吸氫,。

⑤預(yù)鍍或直接鍍盡量使用電流效率高的鍍液，減少吸氫,。

影響釹鐵硼鍍層結(jié)合力的因素很多,，文中僅列出目前來(lái)看相對(duì)重要的幾項(xiàng)，其他因素也一定還有,，比如磁體與鍍層的熱脹冷縮關(guān)系,、硼灰的影響等，容待以后慢慢補(bǔ)充,。