一种钕铁硼镀锌无铬钝化的镀层结构的制作方法

1.本实用新型属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种钕铁硼镀锌无铬钝化的镀层结构。


背景技术：

2.钕铁硼材料用于制备高磁性的磁铁已经获得了广泛的应用。钕铁硼基体表面多孔隙，材料本身又具有较高的化学活性。现有技术在钕铁硼表面制备镀锌层、镀镍层、铜镍铬组合镀层、镍铜镍组合镀层等防护层，但这些镀层还不能有效保护钕铁硼基体免受腐蚀。目前，市面上销售的钕铁硼磁铁在室内放置两年后，有些产品表面就会出现点腐蚀、起泡、甚至出现镀层脱落的现象。


技术实现要素：

3.为了解决钕铁硼镀件耐蚀性较差的问题，本实用新型提供了一种钕铁硼镀锌无铬钝化的镀层结构。为了达到上述目的本实用新型采用如下技术方案：
4.一种钕铁硼镀锌无铬钝化的镀层结构，包括钕铁硼基体、和在所述钕铁硼基体上从内到外依次制备的柠檬酸盐预镀镍层、焦磷酸盐镀铜层、镀锌层、以及硅烷无铬钝化层；
5.所述硅烷无铬钝化层是采用溶剂型硅烷无铬钝化剂制备的。
6.优选的，所述硅烷无铬钝化层的厚度为0.6～1.2μm。
7.优选的，所述柠檬酸盐预镀镍层的厚度为1～10μm。
8.优选的，所述焦磷酸盐镀铜层的厚度为5～12μm。
9.优选的，所述镀锌层的厚度为5～15μm。
10.钕铁硼基体表面有较多的孔隙，其基体直接镀锌，镀液会浸入基体表面的孔隙中。采用酸性镀锌工艺镀锌时，酸性镀锌液会缓慢腐蚀基体及镀层，最后在孔隙处出现起泡或出现点腐蚀。采用碱性镀锌工艺镀锌时，碱性镀液会腐蚀镀锌层，导致孔隙处出现点腐蚀。本实用新型采用柠檬酸盐镀镍工艺制备预镀镍层，中性的柠檬酸盐镀镍溶液对钕铁硼基体和镀锌层的腐蚀作用甚微，不会破坏基体和镀层。柠檬酸盐镀镍溶液具有较高的深镀能力，采用柠檬酸盐镀镍工艺预镀镍还有利于钕铁硼基体的封孔。在预镀镍层上进行焦磷酸盐镀铜后再镀锌，各镀层之间能形成较高的结合力。在焦磷酸盐镀铜层上镀锌，镀锌层为阳极性镀层，且两层镀层之间有较高的电位差，焦磷酸盐镀铜层能有效阻止腐蚀介质向基体方向的侵蚀。
11.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
12.1、本实用新型公开的钕铁硼镀锌无铬钝化的镀层结构，能够有效克服现有技术在钕铁硼基体表面上制备的镀锌层容易起泡和出现点腐蚀的技术缺陷；
13.2、本实用新型采用硅烷无铬钝化工艺钝化镀锌层，绿色环保；
14.3、本实用新型采用硅烷无铬钝化工艺钝化镀锌层，其耐蚀性高于现行的三价铬钝化工艺。
附图说明
15.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：
16.图1是本实用新型实施例1、实施例2和实施例3的镀层结构示意图。
具体实施方式
17.下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
18.一种钕铁硼镀锌无铬钝化的镀层结构，包括钕铁硼基体、和在所述钕铁硼基体上从内到外依次制备的柠檬酸盐预镀镍层、焦磷酸盐镀铜层、镀锌层、以及硅烷无铬钝化层。
19.按现行的前处理工艺对钕铁硼工件基体进行除油、除锈和活化处理，然后依次制备柠檬酸盐预镀镍层、焦磷酸盐镀铜层、镀锌层、和硅烷无铬钝化层。
20.所述柠檬酸盐预镀镍层的厚度为1～10μm，采用现行的柠檬酸盐镀镍工艺制备。
21.优选的，所述柠檬酸盐镀镍工艺为：六水合硫酸镍180～250g/l，氯化钠10～12g/l，硼酸30～35g/l，硫酸镁30～40g/l，ph值7.0～7.2，温度50℃～60℃，阴极电流密度1～1.5a/cm2,阴及移动4～6m/min。
22.所述焦磷酸盐镀铜层的厚度为5～12μm，采用现行的焦磷酸盐镀铜工艺制备。
23.所述镀锌层的厚度为5～15μm，采用现行的镀锌工艺制备。
24.优选的，所述镀锌工艺采用广州超邦化工有限公司开发的detronzin 401氯化钾镀锌工艺：氯化锌50～70g/l，氯化钾180～220g/l，硼酸25～35g/l，detronzin 401光亮剂0.8～1.5ml/l，detronzin 401柔软剂25～35ml/l，温度15℃～30℃，ph值4.8～5.6，阴极电流密度1～4a/dm2，阴极移动3～5m/min。
25.优选的，所述镀锌工艺采用超邦化工开发的detronzin 406低泡型氯化钾镀锌工艺：氯化锌50～70g/l，氯化钾180～220g/l，硼酸25～35g/l，detronzin 406光亮剂0.8～1.5ml/l，detronzin 406柔软剂25～35ml/l，温度15℃～30℃，ph值4.8～5.6，阴极电流密度1～4a/dm2，中等空气搅拌。
26.优选的，所述镀锌工艺采用超邦化工的detronzin 240碱性镀锌工艺：锌离子8～10g/l，氢氧化钠120～140g/l，240 base辅助剂6～10ml/l，240 bri光亮剂1～2ml/l，240 purifier 1净化剂3～5ml/l，240 purifier 2净化剂5～7ml/l，镀槽温度20℃～30℃，阴极电流密度1～2.5a/dm2。
27.所述硅烷无铬钝化层的厚度为0.6～1.2μm，采用溶剂型硅烷无铬钝化剂制备。
28.优选的，所述硅烷钝化层采用超邦化工的锌可特prodico z-caot 888 fl无铬钝化剂制备，钝化工艺如下：锌可特prodico z-caot 888 fl钝化剂为溶剂型，原液使用,室温操作，钝化时间30～90s，在80℃～100℃下烘烤18～25min。
29.优选的，所述硅烷钝化层采用超邦化工的锌可特zeccoat-825无铬钝化剂制备：锌可特zeccoat-825无铬钝化剂为溶剂型，原液使用，室温操作，钝化时间30～90s，在70℃～90℃下烘烤20～25min。
30.实施例1：
31.如图1所示，一种钕铁硼镀锌无铬钝化的镀层结构，包括钕铁硼基体1、和在所述钕
铁硼基体1上从内到外依次制备的柠檬酸盐预镀镍层2、焦磷酸盐镀铜层3、镀锌层4、以及硅烷无铬钝化层5。
32.所述柠檬酸盐预镀镍层2的厚度为4μm，采用现行的柠檬酸盐镀镍工艺制备：六水合硫酸镍200g/l，氯化钠10g/l，硼酸30g/l，硫酸镁30g/l，ph=7.2，温度50℃，阴极电流密度1a/cm2,阴极移动5m/min。
33.所述焦磷酸盐镀铜层3的厚度为8μm，采用现行的焦磷酸盐镀铜工艺制备。
34.所述镀锌层4的厚度为10μm，采用超邦化工开发的detronzin 401氯化钾镀锌工艺：氯化锌60g/l，氯化钾200g/l，硼酸30g/l，detronzin 401光亮剂1ml/l，detronzin 401柔软剂30ml/l，温度25℃，ph=5.2，阴极电流密度2a/dm2，阴极移动4m/min。
35.所述硅烷无铬钝化层5的厚度为0.8μm，采用超邦化工的锌可特prodico z-caot 888 fl无铬钝化剂制备，钝化工艺如下：锌可特prodico z-caot 888 fl钝化剂为溶剂型，原液使用，室温操作，钝化时间60s，在90℃下烘烤20min。
36.本实施例在具体操作上分为如下步骤：
37.1、前处理：对工件基体1进行“碱性化学除油
→
水洗
→
硫酸酸洗
→
水洗
→
碱性阴极电解除油
→
水洗
→
碱性阳极电解除油
→
水洗
→
酸盐活化
→
水洗”的前处理工序。
38.2、预镀镍：工件前处理后按柠檬酸盐镀镍工艺制备预镀镍层2。
39.3、焦磷酸盐镀铜：工件预镀镍后按焦磷酸盐镀铜工艺制备焦磷酸盐镀铜层3。
40.4、氯化钾镀锌：工件焦磷酸盐镀铜后按氯化钾镀锌工艺制备镀锌层4。
41.5、无铬钝化：工件镀锌后进行“体积分数为1%的稀硝酸出光
→
水洗
→
质量分数为5%的氢氧化钠溶液除膜
→
水洗
→
烘干
→
硅烷无铬钝化
→
用高压空气吹掉挂镀工件底部残留的钝化液
→
烘烤固化”制备硅烷无铬钝化层5。
42.实施例2：
43.如图1所示，一种钕铁硼镀锌无铬钝化的镀层结构，包括钕铁硼基体1、和在所述钕铁硼基体1上从内到外依次制备的柠檬酸盐预镀镍层2、焦磷酸盐镀铜层3、镀锌层4、以及硅烷无铬钝化层5。
44.所述柠檬酸盐预镀镍层2的厚度为6μm，采用现行的柠檬酸盐镀镍工艺制备：六水合硫酸镍180g/l，氯化钠10g/l，硼酸30g/l，硫酸镁30g/l，ph=7.0，温度55℃，阴极电流密度1a/cm2,阴极移动5m/min。
45.所述焦磷酸盐镀铜层2的厚度为8μm，采用现行的焦磷酸盐镀铜工艺制备。
46.所述镀锌层3的厚度为12μm，采用超邦化工开发的detronzin 406低泡型氯化钾镀锌工艺：氯化锌60g/l，氯化钾200g/l，硼酸30g/l，detronzin 406光亮剂1ml/l，detronzin 406柔软剂30ml/l，温度200℃，ph值5.0，阴极电流密度1～4a/dm2，中等空气搅拌。
47.所述硅烷无铬钝化层4的厚度为0.8μm，采用超邦化工的锌可特prodico z-caot 888 fl无铬钝化剂制备，钝化工艺如下：锌可特prodico z-caot 888 fl钝化剂为溶剂型，原液使用,室温操作，钝化时间60s，在90℃下烘烤20min。
48.本实施例在具体操作上分为如下步骤：
49.1、前处理：对工件基体1进行“碱性化学除油
→
水洗
→
硫酸酸洗
→
水洗
→
碱性阴极电解除油
→
水洗
→
碱性阳极电解除油
→
水洗
→
酸盐活化
→
水洗”的前处理工序。
50.2、预镀镍：工件前处理后按柠檬酸盐镀镍工艺制备预镀镍层2。
51.3、焦磷酸盐镀铜：工件预镀镍后按焦磷酸盐镀铜工艺制备焦磷酸盐镀铜层3。
52.4、氯化钾镀锌：工件焦磷酸盐镀铜后按氯化钾镀锌工艺制备镀锌层4。
53.5、无铬钝化：工件镀锌后进行“体积分数为1%的硝酸出光
→
水洗
→
质量分数为5%的氢氧化钠溶液除膜
→
水洗
→
烘干
→
硅烷无铬钝化
→
用高压空气吹掉挂镀工件底部残留的钝化液
→
烘烤固化”制备硅烷无铬钝化层5。
54.实施例3：
55.如图1所示，一种钕铁硼镀锌无铬钝化的镀层结构，包括钕铁硼基体1、和在所述钕铁硼基体1上从内到外依次制备的柠檬酸盐预镀镍层2、焦磷酸盐镀铜层3、镀锌层4、以及硅烷无铬钝化层5。
56.所述柠檬酸盐预镀镍层2的厚度为3μm，采用现行的柠檬酸盐镀镍工艺制备：六水合硫酸镍220g/l，氯化钠12g/l，硼酸32g/l，硫酸镁32g/l，ph=7.1，温度58℃，阴极电流密度1a/cm2,阴极移动5m/min。
57.所述焦磷酸盐镀铜层2的厚度为10μm，采用现行的焦磷酸盐镀铜工艺制备。
58.所述镀锌层3的厚度为10μm，采用超邦化工的detronzin 240碱性镀锌工艺：锌离子9g/l，氢氧化钠130g/l，240 base辅助剂8ml/l，240 bri光亮剂1.5ml/l，240 purifier 1净化剂4ml/l，240 purifier 2净化剂6ml/l，镀槽温度25℃，阴极电流密度2a/dm2。
59.所述硅烷无铬钝化层4的厚度为0.8μm，采用超邦化工的锌可特zeccoat-825无铬钝化剂制备：锌可特zeccoat-825无铬钝化剂为溶剂型，原液使用，室温操作，钝化时间60s，在80℃下烘烤22min。
60.本实施例在具体操作上分为如下步骤：
61.1、前处理：对工件基体1进行“碱性化学除油
→
水洗
→
硫酸酸洗
→
水洗
→
碱性阴极电解除油
→
水洗
→
碱性阳极电解除油
→
水洗
→
酸盐活化
→
水洗”前处理的工序。
62.2、预镀镍：工件前处理后按柠檬酸盐镀镍工艺制备预镀镍层2。
63.3、焦磷酸盐镀铜：工件预镀镍后按焦磷酸盐镀铜工艺制备焦磷酸盐镀铜层3。
64.4、无氰碱性镀锌：工件焦磷酸盐镀铜后按detronzin 240碱性镀锌工艺制备镀锌层4。
65.5、无铬钝化：工件镀锌后进行“体积分数为1%的硝酸出光
→
水洗
→
质量分数为5%的氢氧化钠溶液除膜
→
水洗
→
烘干
→
硅烷无铬钝化
→
用高压空气吹掉挂镀工件底部残留的钝化液
→
烘烤固化”制备硅烷无铬钝化层5。
66.实施例1、实施例2和实施例3所制备的钕铁硼镀锌无铬钝化的镀层结构，按照gb/t 10125
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2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》进行中性盐雾试验240h，镀件表面无白锈生成。本实用新型制备的钕铁硼镀锌无铬钝化的镀层结构，进行中性盐雾不生白锈的时间比gb/t 34491-2017《烧结钕铁硼表面镀层》标准规定的镀锌层彩色钝化中性盐雾试验48h开始锈蚀的时间高5倍。
67.以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处。总之，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。