專利名稱：一種鎳鐵合金材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于元件制備技術領域，涉及一種鎳鐵合金材料；同時，本發明還涉及上述鎳鐵合金材料的制備方法。
背景技術：
鎳鐵合金是一種高精密合金，由于其磁性能好，柔韌性好，且組織致密，已廣泛用于精密儀器儀表、光學儀器和電子設備中的元件。傳統的鎳鐵合金生產方法是采用火法冶煉氧化鎳礦，針對不同的還原工藝分為:高爐還原和豎爐還原-電爐熔煉-精煉法，直接電爐熔煉-精煉法；還有其他很多種制備方法，如冷塑性變形、濺射成膜、雙輥急冷法等。然而與上述制備技術相比，電鑄法具有以下優點:電沉積層有獨特的高密度和低孔隙；工藝上還可以通過對參數、溶液成分等條件進行改變，來控制材料的組成成分；有較高的生產率和很好的經濟性，容易大量制備薄膜材料；所需設備投資相對較低。因此電鑄法是制備薄鎳鐵合金材料最有前途的一種方法。目前，所公開的電鑄鎳鐵合金的電沉積工藝還有很多不足之處，如金屬離子濃度偏大，生產成本較高，電解液性能不夠穩定，抗氧化性能較低，電沉積層硬度高、韌性差。有鑒于此，實有必要設計一種減少鎳的使用量、節省成本、減輕三廢治理負擔的鎳鐵合金材料。
發明內容
本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種鎳鐵合金材料，可以減少鎳的使用量，節省成本，減輕三廢治理負擔。本發明的另一目的在于提出上述鎳鐵合金材料的制備方法，可以制得高硬度，高磁性的均勻合金材料；同時可以減少鎳的使用量，節省成本，減輕三廢治理負擔。根據本發明實施例的一種鎳鐵合金材料，包括鎳Ni元素、鐵Fe元素兩種元素；各元素的質量百分比為:N1:30% 60%，Fe:40% 70%。根據本發明實施例的一種上述的鎳鐵合金材料的制備方法，采用電鑄方法，以硫酸鹽體系作為電鑄液，金屬陰陽極置于電鑄液中，并在陰極沉積鎳鐵合金；所述電鑄液具體包括:180 260g/L的硫酸鎳、30 50g/L的氯化鎳、40 50 g/L的硼酸、15 45g/L的硫酸亞鐵。優選地，所述金屬陰陽極的陰極板為304、306或430不銹鋼板；所述金屬陰陽極的陽極采用陽極鎳塊。優選地，所述制備方法包括如下步 驟:水洗步驟；活化步驟；水洗步驟；電鑄步驟；回收水洗步驟；水洗步驟；脫膜步驟；水洗步驟；烘干步驟。優選地，所述電鑄液包括如下添加劑:0.5 lml/L的穩定劑、0.5 lml/L的潤濕劑、I 5ml/L的走位劑。優選地，所述制備方法的具體電鑄工藝參數如下:pH值為3.0 3.4 ;溫度為30 400C ;陰極電流密度值為I 3A/dm2 ;鍍速為15 25 μ m/h。優選地，所述制備方法設有控制鍍層均勻性的陽極擋板。在本發明的較佳實施例中，可得到鐵含量在40% 70%范圍的合金，減少鎳的使用量，節省成本，減輕三廢治理負擔。通過電鑄工藝能夠得到與因瓦合金物理性能相似的大平面金屬材料；本發明工藝可以制得高硬度、高磁性的均勻合金材料。同時，陰極材料的選擇，有利于剝離；添加劑的選擇，有利于保證高的材料質量(板面外觀)；操作工藝的選擇，有利于保證良好的板面外觀，無麻點、針孔等缺陷；溶液配方，能保證生產效率較高。本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
圖1為根據本發明一個實施例的鎳鐵合金材料制備方法的流程圖。
具體實施例方式下面詳細描述 本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。本發明揭示一種鎳鐵合金材料，包括鎳Ni元素、鐵Fe元素；各元素的質量百分比為:N1:30% 60%, Fe:40% 70%。本發同時揭示上述鎳鐵合金材料的制備方法，采用電鑄方法，以硫酸鹽體系作為電鑄液，金屬陰陽極置于電鑄液中，并在陰極沉積鎳鐵合金；鐵的添加方式是通過將硫酸亞鐵鹽溶解于純凈水中，待完全溶解后倒入電鑄液中。所述電鑄液具體包括:180 260g/L的硫酸鎳、30 50g/L的氯化鎳、40 50 g/L的硼酸、15 45g/L的硫酸亞鐵。優選地,所述電鑄液包括如下添加劑:0.5 lml/L的穩定劑、0.5 lml/L的潤濕劑、I 5ml/L的走位齊U。所述制備方法的具體電鑄工藝參數如下:pH值為3.0 3.4 ;溫度為30 40°C ;陰極電流密度值為I 3A/dm2 ;鍍速為15 25 μ m/h。在本發明的一個實施例中，所述金屬陰陽極的陰極板為430不銹鋼板；所述金屬陰陽極的陽極采用陽極鎳塊。在本發明的一個實施例中，所述制備方法包括如下步驟:水洗步驟；活化步驟；水洗步驟；電鑄步驟；回收水洗步驟；水洗步驟；脫膜步驟；水洗步驟；烘干步驟。請參閱圖1，具體地，所述制備方法具體包括如下步驟:
按照上述電鑄液配方配制好所需的電鑄鎳鐵溶液，將之循環攪拌均勻，加熱到所需的溫度。選取鏡面光亮、表面無劃痕的1.8mm或2.0mm厚的芯模，進行前處理工藝，包括化學除油、酸洗、噴砂、超聲浸洗。電鑄前，先進行活化處理，增加鍍層與芯模間的結合力。控制好活化時間，使之既不容易脫落，也易剝離。電鑄時，輔助條件包括能改善鍍層均勻性的陽極擋板，用來減少針孔的震動和攪拌，減輕鍍層邊緣效應的循環時間和循環間隔時間以及流量的組合。調整好添加劑的比例和含量，使之表面質量良好(無針孔、麻點、鍍層光亮)。控制好電鑄參數，包括溫度、pH、電流密度、Fe2+/Ni2+的濃度比等，是電鑄出來的材料鍍層的鐵含量達到上述要求。此外，所述制備方法設有用于控制鍍層均勻性的陽極擋板。Fe — Ni合金的電沉積機理屬于合金的“異常共沉”，即電位較負的鐵比鎳優先在陰極還原析出。根據Hiroaki提出的Fe—Ni合金異常共沉積理論，認為金屬離子[M2+ =Fe2+,Ni2+] —步還原的可能性較小，而是分步進行，即:
Μ2++0Γ === MOH+(I)
M0H++e === MOHad(2)
M0Had+e === Μ+ΟΓ(3)
電沉積時，電極表面pH值升高，同時產生氫氧化物離子FeOH+和NiOH+，并經中間吸附絡合物MOHad的放電析出金屬原子M，其還原反應速度受中間吸附產物吸附位置的限制。由于FeOH+的離解常數(5.78 X 10_8)，比NiOH+的(4.50X10—5)小得多，在相同的pH值條件下，FeOH+的濃度約是NiOH+的1000倍，故NiOHad吸附在陰極表面上的位置將部分為FeOHad所占據，使鎳的沉積受到抑制。可見在Fe—Ni合金電沉積中鐵的沉積相對于鎳要快一些。因此可以通過調整溶液中的Fe2+濃度來調整鎳鐵合金材料中鐵的含量。在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求
1.一種鎳鐵合金材料，其特征在于，包括鎳Ni元素、鐵Fe元素、兩種元素；各元素的質量百分比為:N1:30% 60%, Fe:40% 70%。
2.—種權利要求1所述的鎳鐵合金材料的制備方法，其特征在于，采用電鑄方法，以硫酸鹽體系作為電鑄液，金屬陰陽極置于電鑄液中，并在陰極沉積鎳鐵合金； 所述電鑄液具體包括:180 260g/L的硫酸鎳、30 50g/L的氯化鎳、40 50 g/L的硼酸、15 45g/L的硫酸亞鐵。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述金屬陰陽極的陰極板為304、306或430不銹鋼板。
4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述金屬陰陽極的陽極采用陽極鎳塊。
5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟:水洗步驟；活化步驟；水洗步驟；電鑄步驟；回收水洗步驟；水洗步驟；脫膜步驟；水洗步驟；烘干步驟。
6.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述電鑄液包括如下添加劑:0.5 lml/L的穩定劑、0.5 lml/L的潤濕劑、I 5ml/L的走位劑。
7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法的具體電鑄工藝參數如下:pH值為3.0 3.4 ;溫度為30 40°C ;陰極電流密度值為I 3A/dm2 ;鍍速為15 25 μ m/h。
8.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法設有控制鍍層均勻性的陽極擋板。
9.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法具體包括如下步驟: 按照所述電鑄液配方配制好所需的電鑄鎳鐵溶液，將之循環攪拌均勻，加熱到所需的溫度; 選取鏡面光亮、表面無劃痕的1.8_或2.0mm厚的芯模，進行前處理工藝，包括化學除油、酸洗、噴砂、超聲浸洗； 電鑄前，先進行活化處理，增加鍍層與芯模間的結合力，控制好活化時間，使之既不容易脫落，也易剝離； 電鑄時，輔助條件包括能改善鍍層均勻性的陽極擋板，用來減少針孔的震動和攪拌，減輕鍍層邊緣效應的循環時間和循環間隔時間以及流量的組合； 調整好添加劑的比例和含量,使之表面質量良好； 控制好電鑄參數，包括溫度、pH、電流密度、Fe2VNi2+的濃度比等，是電鑄出來的材料鍍層的鐵含量達到上述要求。
全文摘要
本發明公開了一種鎳鐵合金材料及其制備方法，鎳鐵合金材料包括鎳Ni元素、鐵Fe元素兩種元素；各元素的質量百分比為Ni30%～60%，Fe40%～70%。上述的鎳鐵合金材料的制備方法采用電鑄方法，以硫酸鹽體系作為電鑄液，金屬陰陽極置于電鑄液中，并在陰極沉積鎳鐵合金；所述電鑄液具體包括180～260g/L的硫酸鎳、30～50g/L的氯化鎳、40～50g/L的硼酸、15～45g/L的硫酸亞鐵。本發明可以制得高硬度、高磁性的均勻鎳鐵合金材料；同時可以減少鎳的使用量，節省成本，減輕三廢治理負擔。
文檔編號C25D1/00GK103205631SQ20121001078
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者魏志凌, 高小平, 王峰 申請人:昆山允升吉光電科技有限公司