¿Por qué un imán pequeño necesita una 'recubrimiento de oro'?
En el aire a una temperatura elevada de 150 °C, una persona desprotegida El imán de NdFeB puede oxidarse y corroerse completamente en solo 51 días y, en última instancia, perder su fuerza magnética mágica.
Como el 'rey de los imanes' en la industria moderna, los imanes de NdFeB se utilizan ampliamente en vehículos de nueva energía, generación de energía eólica, electrónica de consumo y otros campos debido a sus excelentes propiedades magnéticas. Sin embargo, este poderoso imán tiene una debilidad fatal: es muy susceptible a la corrosión y la oxidación.
Sin tratamiento de superficie, los imanes de NdFeB se oxidan rápidamente en el aire, lo que provoca la decadencia o incluso la pérdida total de las propiedades magnéticas, lo que en última instancia afecta el rendimiento y la vida útil de toda la máquina.
01 ¿Por qué es necesario el tratamiento de superficies?
Los imanes de NdFeB se producen mediante procesos de pulvimetalurgia, lo que los convierte en un material en polvo altamente reactivo químicamente con microporos y huecos internos. Esta estructura porosa hace que el imán actúe como una esponja en miniatura, absorbiendo fácilmente la humedad y los contaminantes del aire.
Los resultados experimentales muestran que un imán permanente de NdFeB sinterizado de 1 cm³ colocado en el aire a 150 °C durante 51 días se oxidará y corroerá por completo . Incluso a temperatura ambiente, los imanes de NdFeB desprotegidos se oxidan gradualmente, lo que provoca una disminución de las propiedades magnéticas.
Cuando los materiales magnéticos se corroen o se daña su composición, con el tiempo se producirá el deterioro o incluso la pérdida total de las propiedades magnéticas, afectando así el rendimiento y la vida útil de toda la máquina. Por lo tanto, el tratamiento de superficies no es sólo una cuestión de estética sino una tecnología clave para garantizar la fiabilidad a largo plazo de los imanes.
02 Preparaciones para el tratamiento de superficies
La calidad de la galvanoplastia de NdFeB está estrechamente relacionada con la eficacia de su tratamiento previo. El pretratamiento es el más crítico y el más propenso a problemas en todo el proceso de tratamiento de superficies.
El pretratamiento generalmente incluye procesos como esmerilado y desbarbado abrasivo, desengrasado químico por inmersión, lavado con ácido para eliminar películas de óxido y activación con ácido débil, intercalados con limpieza ultrasónica. El objetivo de estos procesos es dejar al descubierto una superficie básica limpia del imán de NdFeB adecuada para la galvanoplastia.
En comparación con las piezas de acero ordinarias, el pretratamiento de los productos NdFeB es más difícil debido a su superficie rugosa y porosa , lo que dificulta la eliminación completa de la suciedad. Estos 'contaminantes' pueden afectar negativamente a la fuerza de unión entre el revestimiento de NdFeB y el sustrato.
Actualmente, el pretratamiento de NdFeB generalmente implica múltiples etapas de limpieza ultrasónica. El efecto de cavitación del ultrasonido elimina completamente las manchas de aceite, ácidos, álcalis y otras sustancias de los microporos de NdFeB. Este método también elimina eficazmente las cenizas de boro generadas en la superficie del NdFeB durante el lavado con ácido.
03 Tecnologías diversificadas de tratamiento de superficies
Existen varios métodos para el tratamiento anticorrosión de NdFeB, que comúnmente incluyen galvanoplastia, enchapado no electrolítico, recubrimiento electroforético, tratamiento de fosfatación, etc. Cada método tiene sus ventajas únicas y escenarios aplicables.
Tratamiento de pasivación
La pasivación implica la formación de una película protectora en la superficie de los imanes de Nd mediante métodos químicos para lograr fines anticorrosivos. El proceso de pasivación incluye: desengrasado → enjuague con agua → enjuague con agua ultrasónica → lavado con ácido → enjuague con agua → enjuague con agua ultrasónica → enjuague con agua pura → tratamiento de pasivación → enjuague con agua pura → deshidratación → secado.
Los tratamientos de pasivación tradicionales utilizan principalmente ácido crómico y cromatos como agentes de tratamiento, lo que se conoce como pasivación de cromatos. La película de conversión de cromato que se forma sobre la superficie del metal después del tratamiento proporciona una buena protección anticorrosión para el metal base.
Tratamiento de fosfatación
El tratamiento de fosfatación implica generar una película protectora de fosfato insoluble sobre la superficie del metal mediante una reacción química. Este método tiene un costo relativamente bajo y una operación simple, pero su desempeño anticorrosión es peor en comparación con la galvanoplastia.
Un método mejorado implica un tratamiento de pasivación después de la fosfatación, donde el producto fosfatado se sumerge en una solución mixta de derivados del ácido esteárico fundido y resina epoxi. La película protectora obtenida mediante este método tiene una fuerte adhesión , una superficie uniforme y una resistencia a la corrosión significativamente mejorada.
Tratamiento de galvanoplastia
Como método de tratamiento de superficies metálicas maduras, la galvanoplastia se utiliza ampliamente. La galvanoplastia NdFeB puede adoptar diferentes procesos de galvanoplastia según el entorno de uso del producto.
Los revestimientos de superficies también varían, como cincado, niquelado, cobre, estañado, metal precioso, resina epoxi, etc. Los tres procesos principales son generalmente cincado, níquel + cobre + niquelado y níquel + cobre + niquelado no electrolítico..
Sólo el zinc y el níquel son adecuados para el revestimiento directo sobre la superficie de los imanes de NdFeB, por lo que la tecnología de galvanoplastia multicapa generalmente se implementa después del niquelado. El desafío técnico del revestimiento de cobre directo sobre NdFeB ya se ha superado, y el revestimiento de cobre directo seguido del niquelado es una tendencia de desarrollo.
04 Comparación de rendimiento de diferentes recubrimientos
Los revestimientos más utilizados para potentes imanes de NdFeB son el cincado y el niquelado. Tienen diferencias obvias en apariencia, resistencia a la corrosión, vida útil, precio, etc.
Características del galvanizado
El galvanizado es la opción más rentable. Su principal ventaja es su bajo costo, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde la apariencia no es una alta prioridad.
Sin embargo, el zinc es un metal activo que puede reaccionar con ácidos, por lo que su resistencia a la corrosión es relativamente pobre . Con el tiempo, el revestimiento de la superficie tiende a caerse, provocando la oxidación del imán y afectando así sus propiedades magnéticas.
Características del niquelado
El niquelado es superior al zinc en términos de pulido y tiene una apariencia más brillante. Quienes requieren una buena apariencia del producto suelen optar por el niquelado.
Después del tratamiento de la superficie de niquelado, su resistencia a la corrosión es mayor. Debido a la diferencia en la resistencia a la corrosión, la vida útil del niquelado es más larga que la del zincado. El niquelado tiene mayor dureza que el cinc, lo que puede evitar en gran medida astillas, grietas y otros fenómenos en los potentes imanes NdFeB causados por el impacto durante el uso.
05 ¿Cómo elegir el revestimiento adecuado?
Al seleccionar potentes imanes de NdFeB, es necesario considerar exhaustivamente factores como la temperatura de funcionamiento, el impacto ambiental, los requisitos de resistencia a la corrosión, la apariencia del producto, la adhesión del recubrimiento, el efecto adhesivo, etc., para decidir qué recubrimiento utilizar.
Para aplicaciones con altos requisitos de apariencia , como productos de electrónica de consumo, generalmente se elige el niquelado porque tiene una apariencia más brillante y una mejor resistencia a la corrosión.
Para aplicaciones donde el imán no está expuesto y los requisitos de apariencia del producto son relativamente bajos, se puede considerar el revestimiento de zinc para reducir costos.
En ambientes de alta temperatura, alta humedad o corrosivos, es necesario elegir recubrimientos con mejor resistencia a la corrosión , como la galvanoplastia multicapa (níquel + cobre + níquel).
06 Tendencias de desarrollo de la tecnología de tratamiento de superficies
La tecnología de tratamiento de superficies NdFeB está en constante desarrollo e innovación. En los últimos años, los requisitos de resistencia a la corrosión de las películas de conversión de NdFeB se han vuelto cada vez más altos, lo que dificulta satisfacer las demandas que dependen únicamente de la tecnología de pasivación.
Un proceso comúnmente utilizado es la tecnología de película de conversión compuesta , que implica primero la fosfatación seguida de la pasivación. Al rellenar los poros de la película de fosfatación, se mejora eficazmente la resistencia a la corrosión de la película de conversión compuesta.
El cobreado directo seguido del niquelado es una tendencia de desarrollo. Un diseño de recubrimiento de este tipo es más propicio para lograr los indicadores de desmagnetización térmica de los componentes de NdFeB.
Los investigadores también están desarrollando nuevas tecnologías de tratamiento respetuosas con el medio ambiente para reducir el impacto ambiental. Al seleccionar un proceso de galvanoplastia, no sólo se debe considerar la naturaleza protectora del proceso y la practicidad de la producción, sino también el impacto y el grado de daño de las emisiones de galvanoplastia en el medio ambiente.
Ahora, la tecnología de tratamiento de superficies para imanes de NdFeB ya puede permitir que los recubrimientos resistan entre 500 y 1000 horas de pruebas de niebla salina, lo que amplía significativamente la vida útil de los imanes.
La tecnología de tratamiento de superficies sigue mejorando continuamente. El revestimiento de cobre directo seguido del niquelado es una tendencia de desarrollo, ya que dicho diseño de revestimiento es más beneficioso para lograr los indicadores de desmagnetización térmica de los componentes de NdFeB.
En el futuro, con los crecientes requisitos de protección ambiental, las nuevas tecnologías ecológicas de tratamiento de superficies se convertirán en un foco de investigación y desarrollo, lo que nos permitirá proteger mejor nuestro planeta mientras disfrutamos de las ventajas de la tecnología.
