Proč potřebuje malý magnet 'zlatý povlak'?
Na vzduchu o vysoké teplotě 150°C, nechráněný Magnet NdFeB může být zcela zoxidován a zkorodován za pouhých 51 dní, čímž nakonec ztratí svou magickou magnetickou sílu.
Jako 'král magnetů' v moderním průmyslu jsou magnety NdFeB široce používány v nových energetických vozidlech, výrobě větrné energie, spotřební elektronice a dalších oborech díky svým vynikajícím magnetickým vlastnostem. Tento silný magnet má však fatální slabinu: je vysoce náchylný ke korozi a oxidaci.
Bez povrchové úpravy NdFeB magnety rychle oxidují na vzduchu, což vede k rozpadu nebo dokonce úplné ztrátě magnetických vlastností, což v konečném důsledku ovlivňuje výkon a životnost celého stroje.
01 Proč je nutná povrchová úprava?
NdFeB magnety jsou vyráběny pomocí procesů práškové metalurgie, což z nich dělá vysoce chemicky reaktivní práškový materiál s vnitřními mikropóry a dutinami. Tato porézní struktura způsobuje, že magnet působí jako miniaturní houba, která snadno absorbuje vlhkost a znečišťující látky ze vzduchu.
Experimentální výsledky ukazují, že 1 cm³ slinutý permanentní magnet NdFeB umístěný na vzduchu při 150 °C po dobu 51 dní bude zcela oxidován a zkorodován . Dokonce i při pokojové teplotě nechráněné magnety NdFeB postupně oxidují, což vede k poklesu magnetických vlastností.
Když magnetické materiály zkorodují nebo se poškodí jejich složení, způsobí to časem rozpad nebo dokonce úplnou ztrátu magnetických vlastností, a tím ovlivní výkon a životnost celého stroje. Povrchová úprava proto není jen otázkou estetiky, ale klíčovou technologií pro zajištění dlouhodobé spolehlivosti magnetů.
02 Přípravky na povrchovou úpravu
Kvalita galvanického pokovování NdFeB úzce souvisí s účinností jeho předúpravy. Předúprava je nejkritičtější a nejnáchylnější k problémům v celém procesu povrchové úpravy.
Předúprava obecně zahrnuje procesy, jako je abrazivní broušení a odstraňování otřepů, chemické odmašťování ponořením, mytí kyselinou k odstranění oxidových filmů a aktivace slabou kyselinou, proložené ultrazvukovým čištěním. Účelem těchto procesů je obnažení čistého základního povrchu NdFeB magnetu vhodného pro galvanické pokovování.
Ve srovnání s běžnými ocelovými díly je předúprava u výrobků NdFeB obtížnější kvůli jejich drsnému a poréznímu povrchu , který ztěžuje úplné odstranění nečistot. Tyto 'kontaminanty' mohou nepříznivě ovlivnit vazebnou sílu mezi povlakem NdFeB a substrátem.
V současné době předúprava NdFeB obecně zahrnuje několik stupňů ultrazvukového čištění. Kavitační efekt ultrazvuku důkladně odstraňuje olejové skvrny, kyseliny, zásady a další látky z mikropórů NdFeB. Tato metoda také účinně odstraňuje borový popel vznikající na povrchu NdFeB během praní kyselinou.
03 Diverzifikované technologie povrchové úpravy
Existují různé metody antikorozní úpravy NdFeB, běžně zahrnují galvanické pokovování, bezproudové pokovování, elektroforetické nanášení, fosfátování atd. Každá metoda má své jedinečné výhody a použitelné scénáře.
Pasivační léčba
Pasivace zahrnuje vytvoření ochranného filmu na povrchu Nd magnetů pomocí chemických metod pro dosažení antikorozních účelů. Proces pasivace zahrnuje: odmaštění → oplach vodou → oplach ultrazvukovou vodou → mytí kyselinou → oplach vodou → oplach ultrazvukovou vodou → oplach čistou vodou → pasivační ošetření → oplach čistou vodou → dehydratace → sušení.
Tradiční pasivační úpravy většinou používají kyselinu chromovou a chromany jako ošetřovací činidla, známá jako chromátová pasivace. Chromátový konverzní film vytvořený na kovovém povrchu po ošetření poskytuje základnímu kovu dobrou antikorozní ochranu.
Léčba fosfátováním
Ošetření fosfátováním zahrnuje vytvoření nerozpustného fosfátového ochranného filmu na kovovém povrchu prostřednictvím chemické reakce. Tato metoda má relativně nízkou cenu a jednoduchý provoz, ale její antikorozní vlastnosti jsou horší ve srovnání s galvanickým pokovováním.
Zlepšený způsob zahrnuje pasivační zpracování po fosfátování, kdy se fosfátovaný produkt ponoří do směsného roztoku roztavených derivátů kyseliny stearové a epoxidové pryskyřice. Ochranný film získaný tímto způsobem má silnou přilnavost , jednotný povrch a výrazně zlepšenou odolnost proti korozi.
Ošetření galvanickým pokovováním
Jako zralá metoda povrchové úpravy kovů se široce používá galvanické pokovování. Galvanické pokovování NdFeB může používat různé procesy elektrolytického pokovování v závislosti na prostředí použití produktu.
Povrchové povlaky se také liší, jako je zinkování, niklování, mědění, cínování, pokovování drahými kovy, epoxidová pryskyřice atd. Tři hlavní procesy jsou obecně zinkování, nikl + měď + niklování a nikl + měď + bezproudové niklování.
Pouze zinek a nikl jsou vhodné pro přímé pokovování na povrchu NdFeB magnetů, takže technologie vícevrstvého galvanického pokovování je obecně implementována po poniklování. Technická výzva přímého poměďování na NdFeB byla nyní překonána a přímé pomědění následované niklováním je vývojovým trendem.
04 Porovnání výkonu různých nátěrů
Nejčastěji používanými povlaky pro výkonné magnety NdFeB jsou zinkování a niklování. Mají zjevné rozdíly ve vzhledu, odolnosti proti korozi, životnosti, ceně atd.
Charakteristika zinkování
Zinkování je cenově nejvýhodnější varianta. Jeho hlavní výhodou je nízká cena, díky čemuž je vhodný pro aplikace, kde vzhled není vysokou prioritou.
Zinek je však aktivní kov, který může reagovat s kyselinami, takže jeho odolnost proti korozi je poměrně nízká . V průběhu času je povrchový povlak náchylný k odpadávání, což způsobuje oxidaci magnetu a tím ovlivňuje jeho magnetické vlastnosti.
Charakteristika niklování
Niklování je lepší než zinkování z hlediska leštění a má jasnější vzhled. Ti, kteří vyžadují vysoký vzhled produktu, obvykle volí niklování.
Po povrchové úpravě niklováním je jeho korozní odolnost vyšší. Vzhledem k rozdílu v odolnosti proti korozi je životnost niklování delší než u zinkování. Niklování má vyšší tvrdost než zinkování, což může do značné míry zabránit lámání, praskání a dalším jevům u výkonných magnetů NdFeB způsobených nárazem během používání.
05 Jak vybrat správný nátěr?
Při výběru výkonných magnetů NdFeB je nutné komplexně zvážit faktory, jako je provozní teplota, vliv prostředí, požadavky na odolnost proti korozi, vzhled produktu, přilnavost povlaku, adhezivní účinek atd., aby se rozhodlo, jaký povlak použít.
Pro aplikace s vysokými požadavky na vzhled , jako jsou výrobky spotřební elektroniky, se obvykle volí niklování, protože má jasnější vzhled a lepší odolnost proti korozi.
Pro aplikace, kde magnet není odkryt a požadavky na vzhled výrobku jsou relativně nízké, lze zvážit zinkování, které sníží náklady.
V prostředí s vysokou teplotou, vysokou vlhkostí nebo korozivním prostředím je nutné volit povlaky s lepší korozní odolností , např. vícevrstvé galvanické pokovování (nikl + měď + nikl).
06 Vývojové trendy technologie povrchových úprav
Technologie povrchové úpravy NdFeB se neustále vyvíjí a inovuje. V posledních letech jsou požadavky na korozní odolnost NdFeB konverzních filmů stále vyšší, takže je obtížné splnit požadavky, které se spoléhají pouze na pasivační technologii.
Běžně používaným procesem je technologie kompozitní konverzní fólie , která zahrnuje nejprve fosfátování a poté pasivaci. Vyplněním pórů fosfátovacího filmu se účinně zlepší korozní odolnost kompozitního konverzního filmu.
Vývojovým trendem je přímé pomědění následované niklováním. Takový design povlaku více přispívá k dosažení ukazatelů tepelné demagnetizace složek NdFeB.
Výzkumníci také vyvíjejí nové technologie šetrné k životnímu prostředí, aby snížily dopad na životní prostředí. Při výběru procesu galvanického pokovování je třeba vzít v úvahu nejen ochranný charakter procesu a praktičnost výroby, ale také dopad a stupeň poškození emisí galvanického pokovování na životní prostředí.
Technologie povrchové úpravy magnetů NdFeB již nyní umožňuje, aby povlaky vydržely 500–1000 hodin testování v solné mlze, což výrazně prodlužuje životnost magnetů.
Technologie povrchových úprav se stále zdokonaluje. Přímé pomědění následované niklováním je vývojovým trendem, protože takový návrh povlaku je výhodnější pro dosažení ukazatelů tepelné demagnetizace složek NdFeB.
V budoucnu, se zvyšujícími se požadavky na ochranu životního prostředí, se nové technologie pro úpravu zelených povrchů stanou středem zájmu výzkumu a vývoje, což nám umožní lépe chránit naši planetu a zároveň si užívat vymožeností technologií.
