電梯曳引機永磁體電鍍工藝淺析

嚴進輝

摘要：釹鐵硼是通過粉末燒結技術成型的一種高磁化材料，其結構疏松、多孔、孔隙率高，脆性大，穩定性和耐蝕性差，所以必須進行防腐處理。本文通過對電梯曳引機用永磁體（NdFeB）電鍍工藝流程的介紹，并結合實際生產中遇到的電鍍問題，分析其產生的根本原因，并提出切實可行的解決方案，得到了良好的改善效果。

關鍵詞：釹鐵硼 電鍍 工藝 鍍層 粘接力

1 前言

現在永磁體NdFeB在電梯行業中應用十分廣泛。大部分電梯都采用永磁同步無齒輪曳引機，曳引機轉子中的磁體即為永磁體NdFeB。用特殊膠將永磁體粘貼在轉子輪上，為了避免永磁體脫落，其粘接強度（抗剪切強度）就尤為關鍵，這時永磁體表面涂層性能的好壞將直接影響其抗剪切強度?，F已形成的較為成熟的涂層工藝很多，有“濕鍍”的電鍍、化學鍍；“干鍍"的真空蒸鍍、濺射鍍、熱噴鍍、離子鍍、化學氣相沉積等等。在實際生產中應根據其用途來選擇合適的工藝，曳引機用永磁體涂層大都采用“濕鍍”的電鍍。下面就簡要探討一下其電鍍工藝。

2 電鍍工藝流程

每個生產曳引機永磁體的廠家其電鍍工藝流程或許都不一樣，但都大同小異，只是有的工序的次數多少不同而已。其中一家合作的供應商的電鍍工藝流程見下：

熱水洗—水洗—酸洗—水洗—超聲波水洗—超聲波去灰—水洗—活化—水洗—超聲波清洗—純水洗—電鍍—烘干

3 鍍前處理

3.1 酸洗

由于NdFeB磁性材料極易氧化而在其表面生成一層黑膜，這層黑膜很難擦去，所以在NdFeB磁性材料電鍍之前一定要去除其表面的氧化膜，否則會影響鍍層的質量。為了避免工件過腐蝕，酸度不宜過高、酸洗時間不宜過長，而且應該加入適量的緩蝕劑。 酸洗時應不斷翻動工件，至工件表面細致、均勻、有金屬光澤的白亮色即可。室溫，酸洗時間一般為0.5～1.0min。

3.2 超聲波水洗

因NdFeB磁性材料化學性較活潑，要采用腐蝕性小而去污力強的除油液。水洗時間一般為 5～10min（除盡為止）。

3.3 超聲波去灰

在NdFeB磁性材料酸洗后易產生掛灰，若不去除則會影響鍍層的結合力。這些黑色物質不宜溶于通常的無機酸（如HF、HCl、H2SO4、H3PO4等）。室溫，清洗時間一般為l～2min。

3.4 活化

NdFeB磁性材料在轉送電鍍工序之前與空氣中的氧反應或者在酸液殘渣的作用下，形成一層難溶性的氫氧化物，所以要對其進行活化處理，否則鍍層結合力不好，易出現起泡現象。室溫，活化時間一般為30～40s。

3.5 超聲波清洗

經除油、除銹、活化后的NdFeB工件的孔隙內仍存在少量殘液和雜質，需要利用超聲波無孔不入的特性和“空化”效應徹底清除孔隙內的殘留物。提高鍍層的結合力和耐蝕性。

4 電鍍

目前電梯曳引機用永磁體很多都采用鍍鎳電鍍工藝—Ni-Cu-Ni體系。電鍍過程中有兩種電鍍方式：掛鍍和滾鍍。

掛鍍：掛鍍是工件裝夾在掛具上，適宜大零件，每一批能鍍的產品數量少，鍍層厚度10μm以上的工藝。

滾鍍：制件在回轉容器中進行的電鍍。適用于小型零件。滾鍍適用于受形狀、大小等因素影響無法或不宜裝掛的小零件的電鍍。

4.1預鍍鎳

NdFeB磁性材料中含有較高的Nd元素，中性和弱堿性鍍鎳溶液雖對其基體不會產生腐蝕，但NdFeB基體中的Nd會與Nj發生置換反應，嚴重影響鍍層的結合力，故不能選用。因此，必須選擇一種抗雜質能力強、沉積速度快的鍍液，其中氨基磺酸鎳和半光亮鎳都是十分理想的鍍液。

4.2鍍銅

銅作為中間鍍層，其作用是降低鍍層體系的孔隙率和提高其耐蝕性，一般采用焦磷酸鹽鍍銅工藝。

4.3鍍光亮鎳

最后在NdFeB磁性材料外表面鍍上一層光亮鎳，以增加永磁體的表面光亮度，同時也增加了鍍層的厚度，提高了其耐蝕性。經過幾個小時后鍍層就會達到要求，此時電鍍即完成。鍍層厚薄不光和時間有關，還和電流大小有關，沒有電流或電流很小，時間再長也鍍不厚。

電鍍完成后，取出永磁體烘干后即可轉入下序。

5 電鍍中遇到的問題

最近本人單位進行的一個項目，曳引機采用的磁鋼外形尺寸比較大，在電鍍的過程中采用掛鍍，同時鍍層采用Ni-Cu-Ni體系。供應商試制完樣品后發到本人單位進行72h中性鹽霧試驗和鍍層剪切力試驗。

磁鋼（5片）進行72h中性鹽霧試驗后，每片磁鋼表面都不同程度的出現了銹蝕斑點，表明磁鋼鍍層已經被破壞。

磁鋼經過環境溫度處理后進行剪切力拉力試驗，也有些磁鋼的剪切力沒有達到要求，磁鋼的鍍層被撕開裂。

后來本人和供應商相關人員一起對磁鋼在72h中性鹽霧試驗和鍍層剪切力試驗中出現的問題進行研究分析，72h中性鹽霧試驗中磁鋼的鍍層出現銹蝕斑點，表明磁鋼鍍層質量不是很好，對外界環境有些敏感；同時從經過剪切力拉力試驗后的樣品來看，在磁鋼基體即NdFeB表面上有銹蝕，說明在試驗過程中就有水分進入鍍層內部，鍍層和基體銹蝕后，鍍層和基體的粘接力就大大降低，從而在剪切力拉力試驗中就使鍍層被撕開裂。所以我們判斷這兩種試驗有一定的相關性，即兩種試驗失敗，都是由磁鋼的鍍層質量引起的。因此提出以下幾種電鍍改進意見：

（1）更換新的掛鍍工裝

在那些經過72h中性鹽霧試驗的磁鋼中，有些銹蝕斑點正好在掛鍍工裝夾點的位置，說明掛鍍工裝的夾點影響了電鍍層。因之前使用四爪式的掛鍍工裝，現改為使用三爪式工裝，減少接觸點從而減少了接觸面積。同時縮短磁鋼在掛具上翻轉的時間間隔，這樣能盡可能的減少掛鍍工裝的夾點影響電鍍層。

（2）改變除油方式

在剪切力拉伸試驗失敗的磁鋼基體上即被撕裂開鍍層覆蓋的地方，發現有一小塊油污的痕跡，表明在電鍍的前處理過程中，除油污不徹底。因之前采用的是熱水除油，現改為超聲除油；同時延長了酸洗時間，使油污徹底被除掉。

（3）改變電鍍液成分濃度

在做電鍍液成分分析的過程中，通過分析研究發現A成分的濃度不是很合理，在此基礎上增加約7%的濃度。

（4）增加防氧化處理

鍍底Ni前增加防氧化處理，防止因為上鍍慢導致基體被鍍液腐蝕。

（5）增加鍍層厚度

之前的磁鋼電鍍層一般小于20μm，水分容易侵入鍍層內部影響鍍層的粘接力?，F在通過延長電鍍時間來增加鍍層的厚度，使鍍層厚度在20μm以上。

6 改善效果驗證

根據共同探討的改善意見重新生產了一批磁鋼，再次進行72h中性鹽霧試驗和剪切力拉伸試驗。

72h中性鹽霧試驗：試驗后磁鋼表面沒有銹蝕斑點，與放進鹽霧箱前的相比，沒有明顯的區別。

剪切力拉伸試驗：各種環境處理后的磁鋼，經過剪切力測試，磁鋼鍍層的粘接力大幅提升，遠遠高于產品的要求。

由此可見改善后的磁鋼電鍍層質量得到很大的提高，完全滿足產品的技術要求?，F在此種改善后的磁鋼已廣泛應用與電梯曳引機產品上。

7 結語

釹鐵硼材料電鍍經過30多年的發展，已經取得了長足的進步，但其中存在的問題還需要進一步改善和解決。NdFeB磁性材料的電鍍作為行業的新技術之一，是一項復雜的系統工程。我國還處于較低的開發水平，將來應該建立一套完整的質量保證體系來保證各工藝的實施，使我國的釹鐵硼占據國際市場?？傊?，開發耐蝕性好、結合力高、失磁小、成本低的鍍覆工藝是今后NdFeB磁性材料防腐處理的發展方向。

參考文獻：

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