钕铁硼电镀锌故障处理.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：张明鑫（1988），男，汉族，山东临沂人，硕士研究生，中级职称，研究方向为钕铁硼防腐。-69-钕铁硼电镀锌故障处理 张明鑫 曾庆业 包头天和磁材科技股份有限公司，内蒙古 包头 014010 摘要：摘要：钕铁硼是一种新型永磁材料，具有高矫顽力、高饱和磁化强度、优异的磁性能和良好的稳定性，在电子信息、航空航天、机械制造等领域应用广泛。在钕铁硼电镀锌过程中，发现在电镀锌过程中产生了一些问题，如镀液结晶不够细致，镀层表面不够平整、光滑，容易出现麻点。本文将介绍钕铁硼电镀锌故障的处理方法，以帮助相关人员更好地解决这些问题。关键词：关键词：钕铁硼；处理；电镀锌；故障 中图分类号：中图分类号：TQ153 在现代工业中，钕铁硼材料由于其优越的磁性能，被广泛应用于各种领域，尤其在电子、电力以及新能源等领域，发挥着不可替代的作用。在生产过程中，电镀锌故障可能发生，这不仅可能导致生产效率大幅降低，还可能对产品的质量产生深远影响。目前钕铁硼电镀锌工艺在生产中已经得到了广泛应用，但是在生产中出现了一些问题。如：镀液在槽内结晶不够细致，镀层表面不够平整、光滑，容易出现麻点等缺陷。本文针对生产中出现的问题进行分析，并提出了相应的改进方案。1 钕铁硼电镀锌故障处理的意义 首先，处理电镀锌故障能够保证产品的质量。电镀锌是钕铁硼制造过程中的一个重要环节，其作用是提高产品的耐腐蚀性能和外观质量。如果在这个过程中出现故障，例如电流异常、电镀液成分异常等，不仅会影响产品的耐腐蚀性能，而且可能会影响产品的外观质量。因此，及时处理这些故障能够保证产品质量，避免产品在使用过程中出现问题。其次，处理电镀锌故障能够提高生产效率。在出现电镀锌故障时，如果不及时处理，可能会影响整个生产流程。例如，故障可能会造成生产线停顿，这不仅会影响生产进度，而且可能会增加生产成本。因此，及时处理电镀锌故障能够保证生产流程的顺畅，提高生产效率。最后，处理电镀锌故障能够提高企业竞争力。在激烈的市场竞争中，产品质量和生产效率是企业竞争力的重要组成部分。通过及时、有效地处理电镀锌故障，可以提高产品质量，提高生产效率，从而提高企业的竞争力。总之，处理钕铁硼电镀锌故障对于提高产品质量、提高生产效率和提升企业竞争力都具有非常重要的意义。因此，我们需要在实际生产过程中，加强对电镀锌环节的监控，及时发现和处理故障，以保证生产和产品的质量。2 镀液结晶不够细致 镀层表面不够平整、光滑，容易出现麻点，主要是因为镀液结晶不够细致、分散度不够。为了提高镀液的分散能力和结晶细致性，通过加入 2g/L 的硅酸钠来提高镀液的分散能力。硅酸钠是一种具有活性的无机化合物，其水溶液呈酸性，易与水反应生成硅酸钠，其水溶液浓度越大，对锌离子的吸附能力越强。另外，硅酸钠的碱性也较弱，对锌离子有一定的络合作用。当硅酸钠加入镀液后，由于镀液中硅元素浓度较高，镀液中形成了大量的硅酸根离子和水合硅酸根离子。这些离子会与锌晶核周围的氧原子结合并吸附在锌晶核上，进而改变锌晶核周围氧原子与锌晶核间的距离和距离对锌晶核的择优生长起到很大的影响。随着锌晶核向中心收缩、长大，其周围的氧原子也逐渐减少，这样锌晶体就越来越大。当镀液中锌含量较高时，锌晶核周围就会聚集更多的氧原子，进而使其与锌晶体间的距离变小、距离变大。当锌晶体长大到一定程度时，会因其表面张力太大而发生脱落，导致镀层表面不平整、光滑。另外，当锌晶生长到一定程度时，在锌晶体周围会有一些细小的针状结晶和一些较大的团状结晶存在。这些细小结晶和团状结晶在其生长过程中会不断地将中国科技期刊数据库 工业 A-70-锌晶体包裹起来形成一种结构致密、均匀分布、孔隙率极低、表面光滑平整的镀层。为了解决上述问题，加入了 2g/L 的硅酸钠。当硅酸钠加入镀液后，其对锌离子吸附作用加强，从而提高了镀液分散能力和结晶细致性。另外，硅酸钠还具有很好的水解作用和络合作用。在镀液中加入硅酸钠后能够提高锌离子在镀液中的溶解度、加快锌离子向镀层表面迁移速度、提高锌晶核周围氧原子与锌晶核之间距离、增加镀层表面孔隙率。3 镀层表面不够平整 在钕铁硼电镀锌过程中，会产生镀层表面不够平整、光滑等现象，这种现象在钕铁硼表面镀锌的工艺中很常见。钕铁硼是一种硬磁材料，而硬磁材料在长期使用过程中，表面会产生一层氧化膜，这层氧化膜与基体发生反应，从而使基体失去磁性，所以硬磁材料的表面需要进行镀层处理。采用喷砂的方式对钕铁硼进行表面处理时，喷砂的工艺参数如下：1.喷砂厚度：300m；2.喷砂压力：1kg/cm；3.喷砂距离：200mm。在预处理时，将钕铁硼放入喷砂内进行喷砂处理，喷完砂后要等 510min后再进行电镀锌。在镀前处理时，先对钕铁硼进行处理。为了避免喷完砂的钕铁硼表面沾上脏东西，在喷砂前先用酒精擦拭干净。在喷射时要控制好喷枪与钕铁硼之间的距离，要保证钕铁硼与喷枪之间的距离在 100mm 左右。如果距离太近，喷枪喷出来的砂粒就会碰到钕铁硼表面，从而使钕铁硼表面沾上脏东西；如果距离太远，喷枪与钕铁硼之间的距离太小，导致喷枪喷出来的砂粒会碰到钕铁硼表面。在电镀锌前处理时要将粘在钕铁硼表面清理干净。在进行电镀锌时要控制好电压、电流、温度等参数。电压要适中，电流过大或过小都会导致钕铁硼镀层不平整、光滑等现象；温度要适中，温度太低会使镀层不够光亮；电流要适中，电流太大或太小都会导致钕铁硼镀层不平整、光滑等现象。pH 值过低或过高都会影响镀层质量。pH 值应控制在 35 之间。温度和电流密度过大都会导致钕铁硼镀层不平整、光滑等现象。4 镀层的麻点 镀层表面的麻点是在锌镀层生产中常见的一种缺陷。对其产生原因，通过大量试验，认为主要原因有：（1）在锌层表面生成了一层很薄的覆盖膜，阻碍了镀液与零件的接触。（2）由于锌电镀速度快，锌盐来不及充分溶解，被镀件表面所吸附，形成一层薄膜。由于这层薄膜阻碍了锌和镀件的接触，使得镀液难以向镀件表面扩散。（3）由于锌在电镀过程中产生的大量气泡没有及时排除，使得镀液中含有的气体无法从镀件表面完全排除。由于气体所造成的局部腐蚀也是造成镀层麻点的原因之一。（4）由于电镀锌过程中会产生一些酸性气体，如二氧化硫、氢气、氨气等，它们也是造成镀液中产生气泡的原因之一。针对以上原因，采取了如下改进措施：4.1 钕铁硼电镀锌工艺 其生产操作简单，工艺技术较成熟，是目前应用最广泛的一种方法。在生产过程中，还需注意以下几个问题：（1）由于钕铁硼电沉积过程中的电流密度较大，所以需要采用大电流密度电镀锌，才能使镀层厚度达到要求。（2）钕铁硼电镀锌和电镀其他金属有共同之处，都属于电化学沉积。其沉积速率主要取决于阴极电流密度的大小、镀液的组成和温度等。因此，在生产中必须严格控制好各工艺参数才能获得优质的镀层。（3）在电镀过程中要防止空气进入电镀槽。在镀锌过程中，如果空气进入电镀槽会造成镀层疏松、锌盐结块等现象。另外，如果镀液中含有酸性气体，也会造成镀层疏松、锌盐结块等现象。4.2 钕铁硼电镀液的配制 钕铁硼电镀液的配制，必须根据生产实际情况，严格控制好各成分的浓度，并按比例配成。由于生产现场所用的原材料与配制溶液所用的原材料有差异，所以在配制时必须严格按照所用原材料的配比来进行。首先在加入添加剂之前，要进行一次全面的配方试验，确定添加剂的最佳浓度、用量、添加方式、添加顺序等。然后将各添加剂按照一定比例进行溶解，并严格控制好温度和时间等因素。最后将溶液用过滤装置过滤后备用。钕铁硼电镀液配制好以后，要立即进行检查，如果发现溶液有颜色变化或溶液浑浊等现象，说明配置有问题或者添加剂失效了，需要对配制好的溶液进行更换或补充添加剂。在使用过程中，如果发现镀液颜中国科技期刊数据库 工业 A-71-色异常或浑浊等现象，要及时对镀液进行分析判断和调整。一般情况下可以通过试验来判断镀液是否合格。如镀液颜色正常、清澈透明；镀液浑浊不清、呈绿色；镀液颜色发黑等，就说明所配溶液合格。在生产过程中，如果发现电镀产品质量有问题时，应立即停止电镀并对电镀产品进行检验和分析判断。如果确认电镀产品质量存在问题时，则应停止生产并及时调整或更换电镀产品。5 镀层表面颜色不均匀 钕铁硼表面颜色不均匀是镀锌过程中常见的问题，其主要原因为：镀液中锌离子浓度过低或过高，导致镀层颜色不均匀，可通过增加锌离子浓度或提高硫酸浓度来解决。（1）镀液中锌离子浓度过低或过高时，可通过提高硫酸浓度来解决。由于硫酸中存在着一种强氧化性物质硫酸，它能够与镀层中的金属离子发生还原反应，从而使镀层表面出现黄色斑点。如果硫酸的浓度过高，会导致镀液的酸度升高，镀层表面易出现锈斑。（2）如果镀液中硫酸亚铁、三价铁或氟化物的含量较高时，也会导致镀层颜色不均匀。因为硫酸亚铁与硫酸根离子发生氧化还原反应时产生的中间产物是黑褐色的硫化物。如果镀液中存在着氟化物时，由于氟化物与镀液中的锌离子发生化学反应后产生的氟化氢气体，会使镀层表面出现白色斑点。如果镀液中存在着二价铁离子或氟化物时，镀液中的杂质会与电镀锌过程产生的中间产物发生化学反应产生黑色沉淀。当这些杂质与镀液中的硫酸反应后形成黑色沉淀时，会出现黑斑现象。6 电镀锌出现气泡 主要有两方面的原因：1.镀液中的气体没有被去除。2.镀层过厚，产生了大量气泡。为了解决以上问题，主要采取了以下措施：6.1 加强工艺管理 控制好电解液温度。保持镀液温度在 25左右，并及时调节槽液中硫酸和硫酸锌的浓度，使镀液保持稳定。控制好电镀时间。使阴极电流密度在 0.25A/dm2 左右，阳极电流密度在 16A/dm2，电流密度过高或过低都会造成镀层质量下降，且过高的电流密度容易使镀液发泡并沉积大量气泡。当镀液出现发泡时，应适当延长电镀时间，如果镀液发泡严重或镀层表面有大量气泡产生时，应停止电镀并进行除气处理。控制好电镀电流密度和温度。控制电流密度时，应根据不同的镀层厚度、镀层质量和生产规模来选择相应的电流密度。一般情况下，镀层厚度为 520um的钕铁硼工件宜采用较低的电流密度和温度；镀层厚度为 520um 时，电流密度可适当提高；镀层厚度为520um时，电流密度可适当降低；镀层厚度为510um时，应将电流密度控制在 0.23A/dm2 之间。保持电镀时间短而均匀，才能获得好的镀层质量。否则会出现较多的气泡和凹陷，从而影响产品外观和质量。6.2 改进生产设备 改进电沉积装置，以达到除油、除气的目的。在电镀槽中安装抽气器，可以使镀液中的气体及时排除。电镀槽中安装过滤器，可以防止金属离子进入镀液，减少镀层气泡现象的发生。采用电镀专用的空气压缩机，可使镀液中的气体及时排除，消除气泡。采用整平机对镀液进行整平处理。对于局部气泡，可采用化学整平或机械整平的方法，以消除气泡。同时应注意到，由于生产操作不规范，如电压过高、电流过大等原因使电流密度分布不均匀时，也会使局部部位产生较大的电流密度和较高的温度，导致气泡产生。7 设备检查方案 7.1 检查电路 首先检查电源、电极和导线连接是否正常。如果发现故障，需要及时进行维修或更换。7.2 检查设备 对于设备的问题，需要检查电极位置、设备老化和冷却系统等方面。如果设备需要维修或更换，应及时进行处理。7.3 检查操作记录 查看操作记录，确认操作参数是否正确，镀液是否纯，操作步骤是否正确等。如果发现操作问题，需要及时调整操作步骤，更换纯度更高的镀液。中国科技期刊数据库 工业 A-72-8 结论 在处理钕铁硼电镀锌故障的过程中，我们应充分了解电镀锌的原理和设备的使用方法，及时检查电路、设备和操作记录，尽快找出故障原因，采取相应的措施进行处理。同时，需要保持高度的警惕和责任感，避免因故障对工业生产造成影响。总之，处理钕铁硼电镀锌故障需要具备丰富的专业知识和实践经验。通过本文的介绍，相关人员可以更好地了解故障处理的方法和技巧，及时解决电镀锌过程中的问题，提高生产效率和产品质量。参考文献 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