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钕铁硼镀锌镀层出现小凹坑分析与处理

人气:发表时间:2019-11-21

     一企业在对新开发的45UH磁性材料进行滚镀锌后,镀层表面出现很多宏观的小凹坑、粗糙不平,且缺角较为严重,达不到客户的要求。为此,对所有工序进行了排查和分析,排除了故障。
    1、工艺及产品要求
    (1)产品牌号和尺寸
    钕铁硼45UH,32.5mmx22.0mmx16.0mm
    (2)电镀流程
    切片来料—振动光饰(倒角)—水洗(2道)—酸洗(3%硝酸)—水洗(2道)—活化—水洗(2道)—滚镀锌—回收(2道)—水洗(2道)—抛光—水洗(2道)一>钝化—水洗(2道)—热水洗—吹干。
    (3)镀锌工艺
    镀液配方为50—60g/L氯化锌,180—220g/L氯化钾,30—40g/L硼酸,适量钾盐镀锌柔软剂和光亮剂。工艺条件为阴极电流密度1.0~1.5A/dm2,PH值5.4,滚桶转速6r/min,配滚钢珠1L,产品数量40个,温度常温,时间60min,连续过滤。
    (4)合格产品性能
    镀层厚约10μm,耐中性盐雾腐蚀72h,表面平整不起皮,蓝白亮色,尺寸公差正常,无缺角。
    (5)化验检查分析
    槽液各成分含量均在正常区间,牌号和尺寸正常,厚度和颜色基本正常。
    2、故障现象
    采用以上工艺,滚镀得到的材料成品表面粗糙不平,出现许多较为密麻的小凹坑,肉眼可见,以边角尤甚,外观丑陋,盐雾不良,直接报废,同时存在较多缺角。高牌号UH45磁性材料成本昂贵,经济损失严重。
    3、故障分析与处理
    对槽液成分和成品性能作分析检测后,认定槽液和后处理钝化液不存在故障,前处理酸洗和活化工艺也没有任何变化。
    由于传统商用倒角液成本很高,本厂多采用勤换水的简单方法来保护工件在振动倒角中不受腐蚀,但高牌号45UH磁性材料在微观结构上依靠更多的富Nd相和稀土元素来保证其高矫顽力,这也大大提高了材料的受蚀性和脆性。
    经倒角后检查,材料确实在倒角中受到腐蚀和撞击,产生了小凹坑和缺角。同时在来料前道的切片工艺中,必须使用的胶水若没有被清洗干净,也会在倒角中分解生成有机弱酸,进一步加大对材料的腐蚀
    (1)小凹坑处理
    考虑到商用倒角液成本高,经正交优化后,以含6~8g/L苯甲酸钠,2~3mL/L三乙醇胺的自配制倒角液进行振动光饰倒角处理。苯甲酸钠作为常用的食品防腐剂,具有弱碱性和亲油性。
    其水解显弱碱性,反应方程式为C6H5C00Na+H2O—C6H5COOH+NaOH同时,三乙醇胺在弱碱性和振动倒角条件下可能与切片工艺遗留下的少量有机胶水或较多油酸发生反应生成三乙醇胺脂类化合物,附于金属表面作为一种良好的缓蚀剂,保护工件不被氧化腐蚀。
    同时这类脂类化合物在超声波清洗下,更易去除,也具备了一定的除油效果
    (2)缺角处理
    振动光饰倒角既能降低材料的粗糙度,也使边角形成弧状而降低边角的优先腐蚀,是提高镀层耐蚀性能的重要手段。经过多组调试,选用尺寸约为工件尺寸1/4的棕刚玉石作为磨料,增加圆球磨料石的数量,圆球:菱形:方形=4:2:1提高工件与磨料的质量比至1:3,将自配倒角液加制液面5~8cm以上,振动频率增加至36Hz,振动光饰倒角2.5h后,水洗取出工件.
    (3)处理结果
    将在新倒角工艺条件得到的工件,按照原工艺进行前处理、电镀、钝化等得到磁性材料45UH成品,颜色蓝白,外观平整,在20倍放大镜观察下也无细小凹坑,边角圆弧合格,缺角减少且缺角尺寸也在正常范围区间,中性盐雾等性能也合格。
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