「磁材」影響釹鐵硼鍍層結合力的因素，你不一定全知道！

滾鍍工藝技術

釹鐵硼鍍層與基體的結合力差，是曾經困擾釹鐵硼電鍍的幾大難題之一，雖然經過多年的發展這個問題已得到較大程度的解決，但生產中這樣的問題總會或多或少地存在，有時甚至還挺嚴重，所以有必要拿出來說一說。俗話說，「世上無常事，但凡有因果」，沒錯，釹鐵硼鍍層結合力也不例外，其「差」做為「果」必有其「因」，而且可能還是「多因」。那麼，都是哪些因素在影響釹鐵硼鍍層的結合力呢？相對於普通鋼件，釹鐵硼材質表面有如下特殊的物理和化學性質：（１）表面粗糙、疏鬆多孔（物理性質）；（２）化學活性極強（化學性質），可以說，影響釹鐵硼鍍層結合力的諸多因素均直接與這兩條性質有關。

１、鍍前處理

金屬製品的鍍前處理應做到使其表面潔凈、無油污、無鏽蝕，否則將難以獲得結合力良好的鍍層。相對於普通鋼件，釹鐵硼產品的鍍前處理難度要大一些，原因在於其粗糙、疏鬆多孔的表面容易「藏污納垢」，若不將這些「污垢」徹底清除乾淨，則會對釹鐵硼鍍層與基體的結合力造成不利影響。早些年，釹鐵硼鍍層結合力不良很大程度上因鍍前處理不當（或不到位）而造成。目前，釹鐵硼鍍前處理一般採用多道超聲波清洗，因為超聲波的空化作用利於使釹鐵硼微孔內的油污、酸鹼等物質得到徹底清除，否則會因微孔內的「污垢」清洗不凈影響鍍前處理質量，影響鍍層結合力，這一點十分重要。另外，超聲波清洗還利於清除釹鐵硼在酸洗時表面產生的硼灰，進一步消除結合力隱患。釹鐵硼採用超聲波清洗有以下幾點注意事項。

（１）清洗道數

一般，至少除油後和酸洗後各採用一道超聲波水洗是必須的。如果在活化後再增加一道超聲水洗，則零件微孔中殘留的活化酸性物質能夠被徹底清除掉，這樣清洗效果更有保證。除油工序很多情況下不使用超聲，但如果是高品位磁鐵，也可以增加一道超聲，以加強除油效果。

（２）清洗方式

鍍前處理若採用自動/半自動滾筒生產線，應注意滾筒不能太大，滾筒開孔率要高，否則線上的多道超聲波清洗效果會打折扣，則影響鍍層結合力。目前生產中多以手工生產線為主，這樣雖然工人勞動強度大一點，但利於超聲波空化效應的有效發揮，清洗更徹底，質量更有保證。一般，用塑料網兜分裝少量零件在淺槽平底的超聲波清洗機內手工操作，或稍大的零件可直接擺放在清洗槽底板進行清洗，效果更佳。

（３）超聲波功率密度

超聲波功率密度指超聲波清洗機的發射功率（w）／發射面積（cm2）,比如，某超聲波清洗機功率1000w，其處理槽底面積50×50cm＝2500cm2，則其功率密度為1000w/2500cm2=0.4w/cm2。超聲波功率密度應達到一定值才能產生有效的空化效應，過小則清洗能力低，清洗效果不佳，從而影響鍍層結合力。一般，機械加工行業清洗用超聲波功率密度約0.5～0.8 w/cm2，而用體積功率密度表述的話約為25w/L，意思是每升清洗液超聲波的發射功率為25w。比如，某超聲波清洗機使用清洗液容積為10L，則該超聲波清洗機功率應不低於25w×10L=250w。而用於釹鐵硼清洗的超聲波功率密度約為0.6w/cm2，體積功率密度約為100w/L，低於此數值則可能因清洗不凈而影響鍍層結合力。

２、鍍液

釹鐵硼即使進行了嚴格的鍍前處理，也難免不會受其他因素影響而造成鍍層與基體的結合力不良。這是因為釹鐵硼表面除疏鬆多孔外，還具有化學活性極強的性質，正是這個性質直接引起諸多因素對釹鐵硼鍍層結合力產生不同程度的影響。首先是鍍液。廣泛採用滾鍍的釹鐵硼零件在進入滾筒之後，埋在內層的化學活性極強的零件因（受混合周期影響）不能及時上鍍，而會受到來自鍍液的不同程度的氧化、腐蝕（考慮為化學腐蝕和電化學腐蝕的複合腐蝕），則難免會造成鍍層結合力不良。這種情況其他零件滾鍍也會存在，比如黃銅件（若不打銅底）直接滾鍍鎳，由於受混合周期的影響，零件表面會產生置換層而影響鍍層結合力。所以，選擇一款對釹鐵硼材質腐蝕較輕的鍍液是必要的。

由於釹鐵硼表面化學活性極強，則在預鍍或直接鍍時，強酸、強鹼性溶液是絕對禁用的，否則零件可能被強烈腐蝕而報廢。另外，由於釹鐵硼表面疏鬆多孔，電流效率較低的強絡合物鍍液幾乎無法上鍍而不能使用。弱絡合物鍍液雖然可能獲得結晶好的鍍層，但因電流效率低（則不能快速上鍍）存在置換隱患，鍍層結合力難以保證。所以，釹鐵硼預鍍或直接鍍基本只有弱酸性簡單鹽鍍液可供選擇。但由於釹鐵硼表面化學活性極強，則即使採用弱酸性簡單鹽鍍液，也難免會產生置換腐蝕或電池腐蝕，不過通過採取一系列措施後，目前尚能獲得比較不錯的效果。

釹鐵硼滾鍍基本為滾鍍鋅和滾鍍鎳，其他滾鍍銀、金、仿金等一般是在滾鍍鎳的基礎上進行閃鍍，所以同屬於滾鍍鎳的範疇，則不再另外列出。滾鍍鋅一般採用氯化鉀鍍鋅工藝，這種工藝在用於結合力要求較高的磁鐵滾鍍時，不能取得令人滿意的效果，可能跟其溶液的電化學腐蝕強度相對較大有關。此時採用硫酸鹽鍍鋅工藝打底，加厚仍採用氯化鉀鍍鋅工藝，即「硫鋅－鉀鋅」工藝組合，則可使其鍍層結合力得到較大程度的改善。原因應該跟硫鋅溶液對磁鐵的腐蝕相對較輕有關。另外，由「硫鋅－鉀鋅」組合延伸的工藝有「高濃度硫鋅－低濃度硫鋅」、一次性硫鋅等，但不管哪種工藝或工藝組合，預鍍或直接鍍採用腐蝕較輕的硫鋅工藝是改善鍍層結合力的關鍵所在。

釹鐵硼滾鍍鎳的鍍層結合力主要取決於預鍍鎳。現在通用的釹鐵硼預鍍普遍採用暗鎳（或半亮鎳）工藝，但如果能夠選用沉積速度更快（則對磁鐵的腐蝕減輕）的鍍鎳工藝（如氨基磺酸鹽鍍鎳），則可以獲得更好的鍍層結合力。

３、滾筒

滾鍍使用滾筒產生了混合周期，混合周期造成零件在進入滾筒後不能像掛鍍那樣快速上鍍，主要表現為零件處於內層時電化學反應停止，重鍍則需要從內層翻出到表層，如此反覆鍍速難以加快。上鍍慢對普通鋼件尚不算什麼大問題，但對化學活性極強的釹鐵硼卻是比較「要命」的問題。因為釹鐵硼零件在進入滾筒後，表面上鍍快則氧化慢，鍍層結合力好，反之則結合力差。所以，釹鐵硼滾鍍應使零件儘快上鍍，表面覆蓋一層電位較正的金屬後氧化阻止，則鍍層結合力提高。這種情況其他零件滾鍍也會出現，比如鋅合金零件滾鍍檸檬酸鎳預鍍，因鋅合金化學活性較強，也要求零件儘快上鍍，否則難免產生置換而影響鍍層結合力。那麼，釹鐵硼要求儘快上鍍跟滾筒有什麼關係呢？

關係大了。影響滾鍍鍍速的因素有兩點：（１）零件的混合周期，（２）電流密度上限。第一，往期文章有述，零件的混合周期越短，滾鍍的鍍速就越快。所以，為使零件儘快上鍍，釹鐵硼使用的滾筒應具有盡量短的混合周期。而滾筒的混合周期受到滾筒尺寸、大小、轉速等多種因素的影響。早些年，釹鐵硼鍍層結合力不良，拋開其他因素不說，跟使用的滾筒不合理有很大關係。可喜的是，近些年越來越多的人意識到這個問題，非常注意滾筒的混合周期，從而使尤其高要求磁鐵的品質有了較大程度的提升。但遺憾的是，目前仍有人對此不以為然，認為搞電鍍搞定鍍液就ＯＫ，其他關係不大。殊不知鍍液做為內因雖具有決定作用，而設備做為槽外控制的手段（外因）其能動作用也不可低估，這點尤其釹鐵硼滾鍍更為突顯。

第二，往期文章有述，滾鍍的結構缺陷之一是電流密度上限不易提高，則滾鍍難以使用大的電流而影響鍍速不能加快。改善措施之一是改善滾筒的透水性，使滾筒內盡量維持較高的主金屬離子濃度，以使用大的電流密度上限（電流密度和電流效率兩高），加快鍍速。相對於普通鋼件，釹鐵硼對鍍速的要求更高，則尤其需要使用透水性好的滾筒。記得很多年前曾有人有過此疑問，他說他在某國看到差不多大小的釹鐵硼滾筒電流開得很大，而他的滾筒電流很小，不知何故？其實原因很簡單，拋開鍍液的因素不說，滾筒透水性好是必須的。釹鐵硼滾筒透水性好，利於使用大的電流密度上限，則上鍍快，鍍層結合力好。另外，上鍍快不僅可防止基體氧化，也可減少磁鐵表面的微孔吸氫，從而利於提高鍍層結合力。

４、電流波形

電流波形對釹鐵硼鍍層結合力的影響主要表現在預鍍或直接鍍上。因釹鐵硼材質化學活性極強，在預鍍或直接鍍時如果電流脈動成分太大，可能在電流間歇時表面發生氧化，給鍍層結合力帶來隱患。這點和鍍鉻很相似，因鉻的鈍化性極強，鍍鉻的電流脈動成分太大同樣得不到合格的鍍層。所以，釹鐵硼預鍍或直接鍍宜選用紋波係數小的電鍍電源。早些年，曾很多次發生因電流波形造成的鍍層結合力事故，比如，滾鍍底鎳出槽鍍層即大面積「起泡」，前處理、鍍液等翻了個「底朝天」也無濟於事，更換紋波係數小的電源後故障立馬消除。此等教訓不可謂不深刻，甚至現在這種事情仍時有發生，所以相關人員應引起足夠的重視。而打好底後像普通鋼件滾鍍那樣選用電流波形即可。關於電流波形對釹鐵硼電鍍質量的影響會在後期文章中詳述。

５、上鍍前諸多操作

因釹鐵硼材質化學活性極強，零件表面會在前處理後與上鍍前這段時間（因接觸空氣中的氧或鍍液）發生氧化，所以要求諸多操作應與普通鋼件有所不同。

（１）前處理後與入槽電鍍前的操作速度要快，即所謂的「入槽快」，慢的話氧化程度大，鍍層結合力差；

（２）滾筒帶電入槽，可使零件儘快上鍍，以減輕滾筒內零件在驟入鍍液時產生的表面氧化，從而提高鍍層結合力；

（３）使用大的衝擊電流（與滾筒帶電入槽道理類似）。

６、雙性電極

釹鐵硼滾鍍生產多採用「一槽多筒」的形式（如「一拖四」四頭機），當某隻裝載零件的滾筒在不帶電的情況下入槽時，會因其他滾筒正在運行而產生雙性電極現象，則零件上有電流流出的一面發生陽極反應而氧化，因此給鍍層結合力帶來隱患。而如果採用「單槽單筒」形式生產，因不具備形成條件則無法產生雙性電極現象。類似的情況在普通鋼件滾鍍雙層鎳時也會發生，現象為兩層鎳間結合力差而起皮。這種情況因較隱蔽容易被忽視，希望相關人士引起注意。

７、吸附氫的影響

釹鐵硼材質組織疏鬆，在鍍前處理的酸洗和施鍍過程中，不可避免地會有一定的吸附氫（在析氫反應時產生）進入基體表面的微孔內，則過後可能造成鍍層起泡、開裂等。為此有以下幾點注意事項。

①有諸如密度小、失重大、粉粒不均勻、表面裂紋等材料缺陷的產品（基體易吸氫），不宜施鍍，否則電鍍加工做得再完美，鍍層結合力也不易保證。

②倒角務使零件表面平整、光滑、無銳邊銳角，且邊角達到規定的圓潤度，否則粗糙的表面易吸氫。

③若使用電解除油，切忌陰極除油，防止吸氫。

④酸洗時應盡量使用緩蝕劑，或使用具有緩蝕作用的酸洗液，防止容易過腐蝕的釹鐵硼零件表面吸氫。

⑤預鍍或直接鍍盡量使用電流效率高的鍍液，減少吸氫。

影響釹鐵硼鍍層結合力的因素很多，文中僅列出目前來看相對重要的幾項，其他因素也一定還有，比如磁體與鍍層的熱脹冷縮關係、硼灰的影響等，容待以後慢慢補充。