钕铁硼镀铜是指在预镀镍和面镍之间进行中间镀铜的工艺,其目的是通过增加铜层厚度来减少面镍层厚度,从而带来以下优点:
♳ 减小磁体因镍层磁屏蔽造成的磁性能损失:由于铜是一种不导磁金属,相比镍而言对磁体的磁屏蔽作用较小。因此,通过用铜取代部分镍,可以减小磁体因镍层磁屏蔽造成的磁性能损失。
♴ 提高镀层的耐蚀性:铜的孔隙率比镍低,因此镀铜可以提高镀层的耐蚀性,使其更加耐用。
♵ 降低镀层成本:使用镀铜工艺可以减少面镍层的厚度,从而降低了镀层的成本。
♶ 对于面积体积比值较大的小尺寸产品,镍层厚度对磁体磁性能的影响更大:在这种情况下,减小镍层厚度的意义更加重要。镀铜工艺可以通过增加铜层厚度来实现这一目的,从而减小磁体的磁性能衰减。
然而,钕铁硼镀铜采用"镍+铜+镍"组合工艺存在一些不稳定因素。目前业内普遍认为,氰化镀铜工艺是较好的选择,因为它具有溶液稳定、抗污染能力强、深镀能力好以及镀层亮度均匀、柔软、应力低等优点。然而,由于氰化物属于剧毒物质,受到国家严格的管理和使用限制,目前只有少数厂家使用该工艺。
酸铜工艺对预镀层要求非常严格,稍有控制不当就可能导致钕铁硼基体腐蚀。此外,酸铜镀半亮镍打底的结合力也很差,而目前钕铁硼常用的是半亮镍打底。因此,在目前的"镍+铜+镍"镀铜体系中,至少在滚镀铜方面不建议采用酸铜工艺(挂镀铜则可以另行考虑)。
目前,钕铁硼镀铜主要采用焦磷酸盐镀铜工艺(约占85%以上),其次是近年来发展起来的柠檬酸盐镀铜工艺。多年的生产实践证明,在严格控制的情况下,这两种工艺能基本满足钕铁硼镀铜的要求。
然而,这两种工艺仍然存在以下问题!
焦磷酸盐镀铜
◈ 该工艺溶液浓度较高,铜离子含量要求在18g/l以上,波美度约为35左右,溶液黏度大;因此,适合手动线生产,不易用于自动线生产。
◈ 焦磷酸盐镀铜溶液参数变化快,而工艺要求的参数范围较窄,导致工艺参数控制难度增加。
◈ 焦磷酸根分析难度较大,准确度较低,往往无法准确判断焦磷酸根与铜离子的比例关系是否正常。
◈ 焦磷酸盐镀铜工艺应用面窄,光亮剂生产厂家较少,光亮剂技术不是很成熟,光亮剂的添加控制难度远高于镀镍。
总之,焦磷酸盐镀铜工艺往往难以实现超前控制,在出现镀层质量问题后通常只能依靠经验调整恢复,而无法及时通过分析溶液参数进行补加调整,从而恢复溶液的工作稳定性,容易引发生产质量事故。
柠檬酸盐镀铜
钕铁硼柠檬酸盐镀铜是较新的工艺,在其他行业中使用较少,几乎只用于磁铁行业的专用镀铜工艺。
该工艺存在分析困难、控制手段欠缺等难题,但最主要的问题是溶液容易受到菌污染。若处理不当,往往会导致工件表面出现局部发蒙,从而影响产品质量。
以上两种工艺都存在一个共同问题,即焦磷酸根和柠檬酸根都是铜离子的弱络合剂,因此这两种工艺对底镍层质量有较高要求(包括厚度、覆盖性和漏镀等)。否则就容易产生置换铜现象,从而影响镀层的结合力,并污染镀铜液。
目前的生产情况表明,钕铁硼滚镀焦铜溶液的稳定性相对较差,这表明钕铁硼基体正在逐渐受到焦铜溶液的腐蚀,并将其污染。
一般来说,钕铁硼镀铜采用以上两种工艺进行生产时,要求底镍层的平均厚度不低于4-5µm,以确保底镀层完全覆盖,避免产生置换铜现象。
然而,底镍层过厚会增加总镍层厚度,尤其对于小尺寸产品而言,磁屏蔽作用更为显著,从而大幅衰减磁体的磁性能。因此,还需要优化并改善现有的钕铁硼镀铜工艺。