[摘要]钕铁硼粉末冶金材料表面存在大量细微孔洞，易吸附腐蚀性溶液而影响电镀层的防护效果。为此，通过对烘烤除油和化学除油，喷砂除锈和酸洗除锈，不封孔和封孔处理，活化和不活化等不同镀前处理方法的比较探讨，并采用扫描电镜(sEM)分析、锉刀和热震试验评估了铝镀层和基体的结合力，研究了一种适合钕铁硼永磁体室温熔盐电镀的无水前处理工艺：烘烤除油，喷砂除锈、干燥、电化学活化、电镀、溶剂洗、水洗、干燥。结果表明，该工艺能有效地去除钕铁永硼磁体表面及细微孔洞中的氧化膜。提高镀层和基体之间的结合力。 [关键词]钕铁硼永磁体；室温熔盐电镀铝；无水镀前处理；结合力 [中图分类号]TQ153．1 [文献标识码]A [文章编号]1001—1560(2007)02—0027—03 O前言 钕铁硼永磁体是一种粉末冶金材料，其表面和内部存在大量微孔。电镀前采用传统的碱性清洗液和酸液活化处理工艺时，酸、碱等腐蚀性溶液不易清洗干净而残留在微孔中，从而在使用期间造成基材腐蚀或返渗到镀层，大大降低镀层和基体之间的结合力，严重影响镀层的防护效果。目前，我国钕铁硼永磁体电镀锌、镍以及化学镀镍的一个主要问题是镀层和基体间的结合力较差，特别是存放一段时间后，锌镀层会出现“黑斑”或“白点”；镀镍层和基体剥离，严重的甚至会“爆皮”。导致这一问题的主要原因在于钕铁硼磁体表面微孔中夹藏的有害腐蚀性介质。这种隐蔽性强的内部腐蚀，是造成产品质量不稳定的重要因素之一。因此，采用合适的前处理工艺对于提高镀层的耐蚀性能非常重要。 本工作根据A1C13-MEIC(1．乙基一3-甲基咪唑嗡氯化物)室温熔盐电镀液的特性，提出了一种钕铁硼粉末冶金材料电镀的无水镀前预处理工艺，并同传统水溶液镀前处理工艺进行了比较。 1试验 1．1仪器和材料 试验设备为电热鼓风干燥箱DHG．9075A，扫描电镜JSM-5510LV，恒温超声波清洗机SDA-1006，喷砂设备自制。材料为烧结钕铁硼磁体，规格为40 mm×3mm的圆片以及25 mm×15 mm×4 mm的矩形片。 1．2镀前处理工艺 针对A1C1，-MEIC室温熔盐电镀液对水敏感及钕铁硼粉末冶金材料内部和表面存在大量微孔的特点，考虑到烘烤除油和化学除油、喷砂除锈和酸洗除锈、不封孔和封孔处理、活化和不活化等不同镀前预处理方法对镀层和基体结合力的影响，设计了一种无水的镀前处理工艺，并与常规镀前处理工艺进行比较，工艺条件见表1。
1．3电镀工艺参数 本研究中电镀铝溶液主要以摩尔比为65：35的A1C13一MEIC的室温熔盐为基本成分，另外添加50％(体积分数)芳香化合物乙基苯作添加剂，10～20 g／L氢化物为除水剂。电镀工艺参数：阴极电流密度1A／dm，温度35℃，时间30 min，阳极材料(纯度99．99％)。 1．4测试方法 对两种工艺处理后的试件在同一电镀工艺条件下电镀铝，采用GB／5270—85《金属基体上的金属覆盖层(电沉积和化学沉积层)附着强度试验方法》中的1．5锉刀试验和1．12热震试验]，对获得的铝镀层进行铝一基材结合性能试验以及铝镀层一钕铁硼基材界面扫描电镜分析，比较两种预处理方法对铝镀层和基体结合力的影响，以评价铝镀层与基体的结合性能。 2结果与讨论 2．1烘烤除油和化学除油对镀层结合力的影响 对6片钕铁硼试样分别进行烘烤除油和化学除油，再经无水镀前处理后分别电镀铝，检测镀铝层与基材之间的结合性能，试验结果见表2。由表中可确定采用烘烤除油工艺。
2．2喷砂除锈和酸洗除锈对镀层结合力的影响 采用烘烤除油，将6片试样进行喷砂除锈和酸洗除锈，再经无水镀前处理后，分别电镀铝，研究不同除锈工艺对镀铝层与基体之间结合性能的影响，试验结果见表3。由表中可知，采用喷砂除锈更利于镀层与基体间的结合。
2．3封孔与不封孔对镀层结合力的影响 采用烘烤除油和喷砂除锈，然后将3片试样进行封孔处理，3片试样不进行封孔处理，再进行无水镀前处理，后分别进行电镀铝，对比封孔工艺对镀铝层与基体之间结合性能的影响，试验结果见表4。
经封孔处理和未经封孔处理所得镀铝层与钕铁硼基材截面的SEM图见图1。 由图中可以看出，未经封孔处理所得的镀铝层，其镀层和基体之间形成参差交错的界面；而经封孔处理的铝镀层，镀层和基体之间沟痕较小。镀层和基体之间的分界线高低起伏，可能和基体的孔洞有关；截面上铝镀层晶粒模糊，可能是在磨制金相试样过程中，由于铝镀层较软，磨料微粒嵌入所至。结合表4与图1分析可知，未采用封孔处理得到的镀层，与基体的结合性能比采用封孔处理得到的镀层要高。其原因在于ALCL3一MEIC室温熔盐对水敏感，因此，钕铁硼磁体如进行化学封孔处理，随后必须进行干燥处理，再进行电镀。在此过程中，由于磁体干燥不彻底或者磁体微孔中封闭了少量处理液，则可能导致镀层和基体的结合力降低。 2．4活化与不活化对镀层结合力的影响 由于钕铁硼永磁体含有活泼的稀土钕元素，喷砂后在空气中很快形成一层氧化膜，经干燥处理后，氧化进一步加剧，如果不去掉这层氧化膜，就会影响镀层的质量，造成基体和镀层之间的不良结合。所以，采取活化剂弱浸蚀的方法加以去除。本工作采用了化学活化和电化学活化两种方法，均选用AICI一MEIC室温熔盐电解质作活化剂。在电活化过程中，将表面处理后的钕铁硼磁片作阳极，高纯铝板作阴极，为避免阳极过腐蚀，采用小电流密度活化，然后按同样方法进行电镀，采用电活化处理和化学活化处理后，所得到的铝镀层与基材之间的结合性能见表5。
从表中可以看出，经过电活化处理后得到的镀层结合力最好，化学活化次之。原因在于钕铁硼磁体是粉末冶金材料，其内部和表面存在大量细微孔洞，由于毛细作用，化学活化时，活化液很难渗入微孔，而只能将表面氧化膜去掉；采用电化学活化，钕铁硼磁体作阳极，随着电流作用，活化液可深人微孔，能彻底清除表面及微孔中的氧化膜。 2．5无水镀前处理工艺与常规镀前处理工艺比较 电镀铝层具有极佳的耐大气腐蚀性能，但从传统的水溶液体系中很难获得铝镀层，目前电镀铝使用的电镀液有两大体系：有机溶剂型和熔融盐型。此前已成功地在室温熔盐体系中电镀出铝镀层，该体系对水很敏感，电镀时如有水汽带人镀液，则显著影响镀液的稳定性和铝镀层的质量。而钕铁硼永磁体为粉末冶金材料，基体和表面存在大量细微孔隙，在水溶液型表面镀前处理工艺中，酸性或碱性处理液易于渗人基体材料而难以排除。因此，本研究采用无水表面镀前处理工艺：烘烤除油一喷砂除锈一干燥一电化学活化一电镀一溶剂洗一水洗一干燥。常规水溶液前处理体系和无水体系进行表面镀前处理后，从A1C13一MEIC室温熔盐电镀液中镀出的铝镀层与的截面扫描电镜图见图2。
由图中可知，采用无水镀前预处理工艺处理后，钕铁硼基材上的铝镀层和基体表面呈犬牙交错，紧密结合态，镀层和基体无明显的分界线，铝镀层与基材之间结合性能良好；而采用水溶液进行除油、除锈、封孔处理的传统镀前预处理工艺处理后，所获得的铝镀层与基材表面之间有明显分界线，其结合性能也较差。无水镀前预处理工艺后所获得的铝镀层呈银白色，镀层结晶细小、平滑致密。 3结论 (1)无水镀前预处理工艺是一种适合钕铁硼粉末冶金材料电镀的前处理工艺，与传统工艺相比，该工艺无需废水处理，且改善了铝镀层与钕铁硼基材之间的结合性能。 (2)利用电化学活化方法能有效地去除钕铁硼磁体表面及细微孔洞中的氧化膜，提高了镀层和基体之间的结合力。
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