深度解析钕铁硼电镀技术
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稀土钕铁硼（Nd 2 Fe 14 B）永磁材料自20世纪80年代中期问世以来，具有高磁能积、高矫顽力、高剩磁等独特特点，广泛应用于各行各业。钕铁硼材料是一种细小的合金体，主要由铁Fe（约65%）、硼B（约1%）和稀土金属Re（包括钕Nd、镨Pr、镝Dy、铽Tb等，总含量约33%）组成。材料中的富钕相和富硼相与磁体合金主相之间存在电位差，易形成原电池，导致材料表面产生电化学腐蚀。 另外，由于钕铁硼磁体是采用粉末冶金工艺生产的，因此材料的实际密度无法达到理论密度，并且内部存在微小的孔隙和空隙，这些孔隙和空隙在大气中很容易受到氧化作用，破坏合金成分。这些腐蚀和成分破坏将导致磁性能衰减甚至丧失，从而影响整机的性能和寿命，因此使用前必须进行严格的防腐处理。目前，钕铁硼的防腐处理通常采用电镀、化学镀、化学转化膜、电泳、喷涂等方法。其中，电镀是一种成熟的金属表面处理方法，应用十分广泛。
钕铁硼电镀难点
钕铁硼磁铁通常为小零件，质量在0.25g~20g之间，因此在电镀生产过程中通常以滚镀为主，挂镀为辅，但与普通钢件相比，钕铁硼零件滚镀难度较大。
这是因为钕的化学性质非常活泼，钕铁硼零件与水接触甚至会产生氢气而腐蚀。因此，需要注意以下几点：
镀前处理时，请勿使用过强的酸或碱，否则可能造成材料基体的腐蚀。另外，应避免使用盐酸，因为盐酸中的氯与钕有强烈的反应。
预镀或直接镀前应选用简单的盐镀液（如瓦特镀镍、氯化钾镀锌），这种镀液易使零件氧化，从而影响镀层与基体的结合强度，且零件易被腐蚀，还会污染镀液。
难以选择较大的滚筒尺寸会影响生产能力，并且混合周期也会受到影响，导致零件严重氧化。
钕铁硼电镀技术生产现状
目前钕铁硼磁体的电镀生产主要采用镀锌、镀“镍+铜+镍”和镀“镍+铜+化学镍”三种主要工艺或其组合。其它工艺，如镀金、镀银、镀锡、镀黑镍等，通常是在以上三种基本工艺的基础上进行附加电镀处理。
镀前处理
由于NdFeB材料的特殊性（如化学活性强、表面多孔等），镀前处理一直是NdFeB电镀技术中难以攻克的瓶颈之一，但经过多年的努力，这一难题已在很大程度上得到解决。
抛光处理：又称倒角处理，可使零件表面平整光滑，同时可减小微观表面积，有利于镀层快速、均匀、连续沉积。常用的倒角设备有卧式行星滚光机、振动抛光机，分别采用行星运动和振动的原理，在不损伤零件质量的情况下达到抛光的目的。卧式行星滚光机通常用于零件较小的钕铁硼零件的抛光处理，振动抛光机通常用于零件较大的钕铁硼零件的抛光处理。
脱脂、酸洗、活化：脱脂、酸洗液的酸碱度不宜过强，防止零件腐蚀，处理液中需加入一些能与钕络合的物质，防止钕氧化。酸洗、活化过程中，应避免使用盐酸。
超声波处理：超声波的空化效应可以彻底清除NdFeB材料中的油污、酸、碱等物质。因此，在NdFeB电镀前处理中经常采用少量或大量超声波处理技术。实际操作中，通常将少量零件放在塑料网中，人工摇晃清洗，完成超声波除油、酸洗、水洗等步骤后再装入滚筒进行电镀。虽然这种操作方法对工人的劳动强度要求较高，但可以保证零件清洗彻底，处理效果极佳。
镀锌
由于NdFeB材料中的钕电位极负，镀锌不能像普通钢件那样对基体起到很强的阳极保护作用。这意味着NdFeB镀锌的耐腐蚀性能很大程度上取决于镀层的致密性。虽然碱性镀锌层致密性较高，但是碱性镀锌液由于电流效率低，并不适合直接应用在多孔的NdFeB表面。目前，常用的技术是氯化钾镀锌工艺，但该工艺往往存在结合力不足、零件腐蚀、镀液污染等问题。为了解决这些问题，人们采取了多种措施，如采用电流密度上限高的镀液、采用小尺寸细长辊、进槽充电、大电流冲击以及工序间不间断操作等，以尽可能快的速度将零件表面镀上。
2007年以后，欧盟RoHS指令要求淘汰传统的污染严重的六价铬钝化工艺，采用新型污染较小的三价铬钝化工艺。随着三价铬钝化商业化方案的发展，已经形成了以蓝色、白色、彩色为主的三价铬钝化膜体系。但采用“氯化钾镀锌+三价铬钝化”工艺后，钕铁硼镀锌三价铬钝化膜的耐蚀性明显下降。这是因为六价铬钝化膜厚且具有自修复能力，而三价铬钝化膜薄且对镀层中的杂质反应明显，且需要在纯锌表面形成连续的覆盖膜层。 但氯化钾镀锌层中含有大量的有机杂质，不利于形成合格的三价铬钝化膜，因此三价铬钝化膜的耐蚀性下降是不可避免的。
镀镍
目前，NdFeB镀镍工艺一般采用“镍+铜+镍”（即“预镀镍+中间镀铜+表面亮镍”）的方式完成。在此组合体系中，预镀镍的作用是提供具有正电位和致密结构的底镀层，以保证后续镀铜的正常进行，防止基体被腐蚀。但目前的预镀铜工艺很难用于NdFeB基体的底镀，因为其属于复杂的镀液类型，电流效率较低，在疏松多孔的NdFeB基体上不可能获得连续合格的镀铜层。与之相比，预镀镍大多采用瓦特镀镍工艺，并加入适量的半亮镍添加剂。使用添加剂的目的不是为了追求亮度，而是为了采用较大的电流密度，有利于镀层的快速沉积。瓦特镀镍是一种简单的盐镀液类型，因此可以直接在NdFeB基体上进行镀覆。 与钕铁硼镀锌类似，钕铁硼预镀镍的很多要求（镀液、辊轮、操作等）与钕铁硼镀锌类似。
表面亮镍多采用标准亮镍镀层工艺生产，现在亮镍工艺已经足够成熟，不再赘述，极少数厂家采用氨基磺酸盐镀镍工艺。
一般来说，要求钕铁硼预镀镍层平均厚度不小于4-5微米，以保证零件低区镀层完全覆盖，防止后续镀铜液腐蚀。表面镍层厚度为8-10微米，以保证镀层的耐腐蚀性。这样总的镍层厚度就达到12-15微米。镍是铁磁性金属，其镀层不但不会产出磁输出，而且会屏蔽钕铁硼磁体的磁输出，镀层越厚，屏蔽作用越大。通过目前钕铁硼“镍+铜+镍”镀层组合体系，对于0.5g以下的小尺寸磁体，其磁性能可衰减10-15%。如何在不影响后续镀铜和镀层防腐的情况下，减少电镀镍层的使用，是钕铁硼镀镍面临的一大难点。
镀铜
对于钕铁硼镀铜来说，意味着通过预镀镍与表面镍之间的中间层，增加整个镀层的总厚度。这样做的好处是：第一，铜相对于镍而言是非磁性金属，对磁体的磁屏蔽影响较小，用铜替代部分镍，可以减少镍层磁屏蔽带来的磁性能的损失；第二，铜的孔隙率比镍低，可以提高镀层的耐腐蚀性能；第三，钕铁硼镀铜的成本也会降低；最后，在面积体积比很大的小型产品中，特别是超小型产品中，镍层对磁体的磁性能影响较大，因此降低镍层厚度更为重要。
但采用钕铁硼“镍+铜+镍”组合工艺进行镀铜存在着不稳定性的问题，目前广泛应用的氰化物镀铜工艺稳定，抗污染能力强，深镀能力好，镀层均匀、柔软，应力小，性能也比较均衡稳定，但氰化物属于剧毒物质，国家对其有严格的管理和使用限制，因此只有少数厂家采用此工艺。另一方面，酸铜工艺对预镀层要求极高，如果控制不好，可能造成钕铁硼基体的腐蚀。另外，酸铜镀半光亮镍基体的结合力很差，目前钕铁硼一般都采用半光亮镍作为基体。因此，在目前的钕铁硼电镀“镍+铜+镍”体系中，不建议采用此工艺进行滚铜（挂镀铜另当别论）。
目前，钕铁硼镀铜常用的工艺有焦磷酸盐镀铜和柠檬酸盐镀铜，其中85%以上的钕铁硼镀铜采用焦磷酸盐镀铜工艺，其次是近年来开发的柠檬酸盐镀铜工艺。通过多年的生产实践发现，在精细控制下，这两种工艺基本可以满足钕铁硼镀铜的要求。但是，这两种工艺也存在不尽人意的地方。
焦磷酸盐镀铜存在以下问题：首先，其溶液浓度较高，铜离子含量大于18g/l，溶液波美度在35左右，溶液粘度较大，因此生产过程中带出量较大，工艺清理复杂，适合手工流水线生产，不便于用于自动流水线生产。其次，其溶液参数变化较快，工艺要求的参数范围较窄，难以准确控制。另外，焦磷酸盐的分析难度大，准确度低，往往不能准确判断焦磷酸盐与铜离子的比值是否在正常范围内。另外，其应用面较窄，光亮剂生产厂家少，光亮剂技术不成熟，使得光亮剂的添加和控制比镀镍困难得多。总之，焦磷酸盐镀铜工艺往往难以实现先进控制。 涂层质量问题发生后总是靠经验去调整和恢复，很难通过分析溶液参数来及时添加和调整，以恢复溶液的工作稳定性，因此容易造成生产质量事故频发。
钕铁硼柠檬酸镀铜是2003年以后开发应用的新工艺，在其他行业应用较少，几乎是磁铁行业专用的镀铜工艺，此工艺也存在分析困难、控制手段缺乏等问题，但更重要的问题是溶液中的细菌，处理不当会导致工件表面亮度局部暗淡，从而影响产品质量。
以上两种工艺的共同问题是焦磷酸盐和柠檬酸盐对铜离子都是弱螯合剂，因此两种工艺对底镍层的质量要求较高（厚度、覆盖率、漏镀等），否则会出现铜置换现象，影响镀层结合强度，污染镀铜溶液。目前在生产中发现，钕铁硼滚镀焦铜溶液的稳定性略差于钢滚镀焦铜溶液，说明钕铁硼基体被焦铜溶液逐渐腐蚀，产品污染溶液。一般来说，以上两种工艺生产钕铁硼镀铜，都要求底镍层平均厚度不小于4-5μm，以保证底镀层完全覆盖，避免铜置换现象。但底镍层过厚，使总镍层厚度增加，特别是小尺寸产品。 磁屏蔽效应比较明显，会大大降低磁铁的磁性。