Hvorfor har en lille magnet brug for en 'guldbelægning'?
I luft ved en høj temperatur på 150°C, en ubeskyttet NdFeB-magnet kan oxideres fuldstændigt og korroderes på kun 51 dage, og i sidste ende mister den sin magiske magnetiske kraft.
Som 'Kongen af Magneter' i moderne industri, er NdFeB-magneter meget brugt i nye energikøretøjer, vindkraftproduktion, forbrugerelektronik og andre områder på grund af deres fremragende magnetiske egenskaber. Denne kraftfulde magnet har dog en dødelig svaghed: den er meget modtagelig for korrosion og oxidation.
Uden overfladebehandling oxiderer NdFeB-magneter hurtigt i luften, hvilket fører til forfald eller endda fuldstændigt tab af magnetiske egenskaber, hvilket i sidste ende påvirker hele maskinens ydeevne og levetid.
01 Hvorfor er overfladebehandling nødvendig?
NdFeB-magneter fremstilles ved hjælp af pulvermetallurgiske processer, hvilket gør dem til et meget kemisk reaktivt pulvermateriale med interne mikroporer og hulrum. Denne porøse struktur får magneten til at fungere som en miniaturesvamp, der let absorberer fugt og forurenende stoffer fra luften.
Eksperimentelle resultater viser, at en 1cm³ sintret NdFeB permanent magnet placeret i luft ved 150°C i 51 dage vil blive fuldstændig oxideret og korroderet . Selv ved stuetemperatur oxiderer ubeskyttede NdFeB-magneter gradvist, hvilket fører til et fald i magnetiske egenskaber.
Når magnetiske materialer er korroderede eller deres sammensætning beskadiges, vil det i sidste ende forårsage forfald eller endda fuldstændigt tab af magnetiske egenskaber, og derved påvirke hele maskinens ydeevne og levetid. Derfor er overfladebehandling ikke kun et spørgsmål om æstetik, men en nøgleteknologi til at sikre magneternes langsigtede pålidelighed.
02 Forberedelser til overfladebehandling
Kvaliteten af NdFeB galvanisering er tæt forbundet med effektiviteten af dens forbehandling. Forbehandling er den mest kritiske og mest tilbøjelige til problemer i hele overfladebehandlingsprocessen.
Forbehandling omfatter generelt processer såsom slibende slibning og afgratning, kemisk affedtning ved nedsænkning, syrevask for at fjerne oxidfilm og svag syreaktivering, blandet med ultralydsrensning. Formålet med disse processer er at blotlægge en ren grundoverflade af NdFeB-magneten, der er egnet til galvanisering.
Sammenlignet med almindelige ståldele er forbehandlingen af NdFeB-produkter vanskeligere på grund af deres ru og porøse overflade , hvilket gør det svært helt at fjerne snavs. Disse 'forurenende stoffer' kan påvirke bindingskraften mellem NdFeB-belægningen og underlaget negativt.
I øjeblikket involverer NdFeB-forbehandling generelt flere stadier af ultralydsrensning. Kavitationseffekten af ultralyd fjerner grundigt oliepletter, syrer, alkalier og andre stoffer fra mikroporerne i NdFeB. Denne metode fjerner også effektivt boraske dannet på overfladen af NdFeB under syrevask.
03 Diversificerede overfladebehandlingsteknologier
Der er forskellige metoder til anti-korrosionsbehandling af NdFeB, almindeligvis inklusiv galvanisering, strømløs plettering, elektroforetisk belægning, fosfatbehandling osv. Hver metode har sine unikke fordele og anvendelige scenarier.
Passivationsbehandling
Passivering involverer dannelse af en beskyttende film på overfladen af Nd-magneter gennem kemiske metoder for at opnå anti-korrosionsformål. Passiveringsprocessen omfatter: affedtning → vandskylning → ultralydsvandskylning → syrevask → vandskylning → ultralydsvandskylning → rentvandsskylning → passiveringsbehandling → rentvandsskylning → dehydrering → tørring.
Traditionelle passiveringsbehandlinger bruger for det meste kromsyre og kromater som behandlingsmidler, kendt som kromatpassivering. Kromatomdannelsesfilmen dannet på metaloverfladen efter behandling giver god anti-korrosionsbeskyttelse af basismetallet.
Fosfatbehandling
Fosfatbehandling involverer generering af en uopløselig fosfatbeskyttelsesfilm på metaloverfladen gennem en kemisk reaktion. Denne metode har relativt lave omkostninger og enkel betjening, men dens anti-korrosionsydelse er dårligere sammenlignet med galvanisering.
En forbedret metode involverer passiveringsbehandling efter fosfatering, hvor det fosfaterede produkt nedsænkes i en blandet opløsning af smeltede stearinsyrederivater og epoxyharpiks. Den beskyttende film opnået ved denne metode har stærk vedhæftning , en ensartet overflade og væsentligt forbedret korrosionsbestandighed.
Galvaniseringsbehandling
Som en moden metaloverfladebehandlingsmetode anvendes galvanisering i vid udstrækning. NdFeB galvanisering kan anvende forskellige galvaniseringsprocesser afhængigt af produktets brugsmiljø.
Overfladebelægninger varierer også, såsom forzinkning, fornikling, kobberplettering, fortinning, plettering af ædelmetal, epoxyharpiks osv. De tre mainstream-processer er generelt zinkplettering, nikkel + kobber + nikkelplettering og nikkel + kobber + strømløs fornikling.
Kun zink og nikkel er egnede til direkte plettering på overfladen af NdFeB-magneter, så flerlags galvaniseringsteknologi implementeres generelt efter nikkelplettering. Den tekniske udfordring med direkte kobberbelægning på NdFeB er nu brudt igennem, og direkte kobberbelægning efterfulgt af fornikling er en udviklingstendens.
04 Ydeevnesammenligning af forskellige belægninger
De mest almindeligt anvendte belægninger til kraftige NdFeB-magneter er zinkbelægning og nikkelbelægning. De har tydelige forskelle i udseende, korrosionsbestandighed, levetid, pris osv.
Karakteristika ved zinkbelægning
Forzinkning er den mest omkostningseffektive mulighed. Dens største fordel er lave omkostninger, hvilket gør den velegnet til applikationer, hvor udseendet ikke er en høj prioritet.
Zink er dog et aktivt metal, der kan reagere med syrer, så dets korrosionsbestandighed er relativt dårlig . Over tid er overfladebelægningen tilbøjelig til at falde af, hvilket forårsager oxidation af magneten og derved påvirker dens magnetiske egenskaber.
Karakteristika for nikkelbelægning
Fornikling er overlegen i forhold til zinkbelægning med hensyn til polering og har et lysere udseende. De, der kræver et højt produktudseende, vælger normalt nikkelbelægning.
Efter nikkelbelægning overfladebehandling er dens korrosionsbestandighed højere. På grund af forskellen i korrosionsbestandighed er levetiden for nikkelbelægning længere end for zinkbelægning. Nikkelbelægning har højere hårdhed end zinkbelægning, som stort set kan undgå skår, revner og andre fænomener i kraftige NdFeB-magneter forårsaget af stød under brug.
05 Hvordan vælger man den rigtige belægning?
Når du vælger kraftige NdFeB-magneter, er det nødvendigt grundigt at overveje faktorer som driftstemperatur, miljøpåvirkning, krav til korrosionsbestandighed, produktudseende, belægningsadhæsion, klæbeeffekt osv. for at beslutte, hvilken belægning der skal bruges.
Til applikationer med høje krav til udseende , såsom forbrugerelektronikprodukter, vælges fornikling normalt, fordi den har et lysere udseende og bedre korrosionsbestandighed.
For applikationer, hvor magneten ikke er blotlagt, og kravene til produktets udseende er relativt lave, kan zinkbelægning overvejes for at reducere omkostningerne.
I miljøer med høj temperatur, høj luftfugtighed eller korrosive omgivelser er det nødvendigt at vælge belægninger med bedre korrosionsbestandighed , såsom flerlags galvanisering (nikkel + kobber + nikkel).
06 Udviklingstendenser for overfladebehandlingsteknologi
NdFeB overfladebehandlingsteknologi udvikler sig konstant og fornyer sig. I de senere år er kravene til korrosionsbestandigheden af NdFeB-konverteringsfilm blevet stadig højere, hvilket gør det vanskeligt at opfylde krav, der udelukkende er baseret på passiveringsteknologi.
En almindeligt anvendt proces er kompositkonverteringsfilmteknologi , som involverer fosfatering først efterfulgt af passivering. Ved at fylde porerne i fosfatfilmen forbedres korrosionsbestandigheden af den sammensatte konverteringsfilm effektivt.
Direkte kobberbelægning efterfulgt af nikkelbelægning er en udviklingstendens. Et sådant belægningsdesign er mere befordrende for at opnå de termiske afmagnetiseringsindikatorer for NdFeB-komponenter.
Forskere udvikler også nye miljøvenlige behandlingsteknologier for at reducere miljøbelastningen. Når du vælger en galvaniseringsproces, bør ikke kun den beskyttende karakter af processen og produktionspraktiskheden tages i betragtning, men også indvirkningen og skadegraden af galvaniseringsemissioner på miljøet.
Nu kan overfladebehandlingsteknologien til NdFeB-magneter allerede gøre det muligt for belægninger at modstå 500-1000 timers saltspraytest, hvilket væsentligt forlænger magneternes levetid.
Overfladebehandlingsteknologien forbedres stadig løbende. Direkte kobberplettering efterfulgt af nikkelplettering er en udviklingstendens, da et sådant belægningsdesign er mere fordelagtigt for at opnå de termiske afmagnetiseringsindikatorer for NdFeB-komponenter.
I fremtiden, med stigende miljøbeskyttelseskrav, vil nye grønne overfladebehandlingsteknologier blive et forsknings- og udviklingsfokus, hvilket giver os mulighed for bedre at beskytte vores planet, mens vi nyder teknologiens bekvemmeligheder.
