Miks vajab väike magnet 'kuldkatet'?
Õhus kõrgel temperatuuril 150°C, kaitsmata NdFeB magneti saab täielikult oksüdeeruda ja korrodeeruda vaid 51 päevaga, kaotades lõpuks oma maagilise magnetjõu.
Kuna NdFeB magnetid on moodsa tööstuse 'magnetite kuningas', kasutatakse nende suurepäraste magnetiliste omaduste tõttu laialdaselt uutes energiasõidukites, tuuleenergia tootmises, olmeelektroonikas ja muudes valdkondades. Sellel võimsal magnetil on aga saatuslik nõrkus: see on väga vastuvõtlik korrosioonile ja oksüdatsioonile.
Ilma pinnatöötluseta oksüdeeruvad NdFeB magnetid õhus kiiresti, põhjustades magnetiliste omaduste lagunemise või isegi täieliku kadumise, mis mõjutab lõpuks kogu masina jõudlust ja eluiga.
01 Miks on pinnatöötlus vajalik?
NdFeB magneteid toodetakse pulbermetallurgia protsesside abil, muutes need keemiliselt väga reaktiivseks sisemiste mikropooride ja tühikutega pulbermaterjaliks. Selle poorse struktuuri tõttu toimib magnet nagu miniatuurne käsn, imades kergesti niiskust ja saasteaineid õhust.
Katsetulemused näitavad, et 1 cm³ paagutatud NdFeB püsimagnet, mida hoitakse 51 päeva jooksul 150 °C juures õhu käes, oksüdeerub ja korrodeerub täielikult . Isegi toatemperatuuril oksüdeeruvad kaitsmata NdFeB magnetid järk-järgult, mis viib magnetiliste omaduste languseni.
Kui magnetmaterjalid on korrodeerunud või nende koostis on kahjustatud, põhjustab see lõpuks magnetiliste omaduste lagunemise või isegi täieliku kadumise, mõjutades seeläbi kogu masina jõudlust ja eluiga. Seetõttu pole pinnatöötlus ainult esteetika küsimus, vaid võtmetehnoloogia, mis tagab magnetite pikaajalise töökindluse.
02 Ettevalmistused pinnatöötluseks
NdFeB galvaniseerimise kvaliteet on tihedalt seotud selle eeltöötluse tõhususega. Eeltöötlus on kogu pinnatöötluse protsessis kõige kriitilisem ja kõige rohkem probleeme tekitav.
Eeltöötlus hõlmab üldiselt selliseid protsesse nagu abrasiivne lihvimine ja jäme eemaldamine, keemiline rasvaärastus sukeldamise teel, happega pesemine oksiidkilede eemaldamiseks ja nõrga happega aktiveerimine koos ultrahelipuhastusega. Nende protsesside eesmärk on paljastada NdFeB magneti puhas põhipind, mis sobib galvaniseerimiseks.
Võrreldes tavaliste terasdetailidega on NdFeB toodete eeltöötlus keerulisem nende kareda ja poorse pinna tõttu , mis raskendab mustuse täielikku eemaldamist. Need 'saasteained' võivad negatiivselt mõjutada NdFeB katte ja aluspinna vahelist sidumisjõudu.
Praegu hõlmab NdFeB eeltöötlus tavaliselt ultraheli puhastamise mitut etappi. Ultraheli kavitatsiooniefekt eemaldab NdFeB mikropooridest põhjalikult õliplekid, happed, leelised ja muud ained. See meetod eemaldab tõhusalt ka happepesu käigus NdFeB pinnal tekkiva boorituha.
03 Mitmekesised pinnatöötlustehnoloogiad
NdFeB korrosioonivastaseks töötlemiseks on erinevaid meetodeid, sealhulgas galvaniseerimine, elektrivaba katmine, elektroforeetiline katmine, fosfaattöötlus jne. Igal meetodil on oma ainulaadsed eelised ja rakendatavad stsenaariumid.
Passiveerimisravi
Passiveerimine hõlmab Nd-magnetite pinnale kaitsekile moodustamist keemiliste meetodite abil, et saavutada korrosioonivastane eesmärk. Passiveerimisprotsess hõlmab: rasvaärastus → veega loputamine → ultraheli veega loputamine → happepesu → vesiloputus → ultrahelivee loputus → puhas vesi loputus → passiveerimine → puhas vesi loputus → veetustamine → kuivatamine.
Traditsiooniliste passiveerimisprotseduuride puhul kasutatakse töötlemisainetena enamasti kroomhapet ja kromaate, mida nimetatakse kromaadi passiveerimiseks. Pärast töötlemist metalli pinnale moodustunud kromaadi muunduskile tagab mitteväärismetallile hea korrosioonivastase kaitse.
Fosfaatimise ravi
Fosfaadiga töötlemine hõlmab lahustumatu fosfaadist kaitsekile tekitamist metalli pinnale keemilise reaktsiooni kaudu. Sellel meetodil on suhteliselt madal hind ja lihtne töö, kuid selle korrosioonivastane toime on galvaniseerimisega võrreldes kehvem.
Täiustatud meetod hõlmab passiveerimistöötlust pärast fosfaatimist, mille käigus fosfaaditud saadus sukeldatakse sula steariinhappe derivaatide ja epoksüvaigu segalahusesse. Selle meetodiga saadud kaitsekilel on tugev nakkuvus , ühtlane pind ja oluliselt paranenud korrosioonikindlus.
Galvaniseerimise ravi
Küpse metalli pinnatöötlusmeetodina kasutatakse galvaniseerimist laialdaselt. NdFeB galvaniseerimine võib sõltuvalt toote kasutuskeskkonnast kasutada erinevaid galvaniseerimisprotsesse.
Pinnakatted on samuti erinevad, näiteks tsinkimine, nikeldamine, vase katmine, tinatamine, väärismetallide katmine, epoksüvaik jne. Kolm peamist protsessi on üldiselt tsinkimine, nikkel + vask + nikkelimine ja nikkel + vask + elektrivaba nikeldamine.
NdFeB magnetite pinnale otseseks katmiseks sobivad ainult tsink ja nikkel, seega rakendatakse mitmekihilise galvaniseerimise tehnoloogiat üldiselt pärast nikeldamist. NdFeB otsese vase katmise tehniline väljakutse on nüüdseks läbi murtud ja otsene vasetamine, millele järgneb nikeldamine, on arengusuund.
04 Erinevate kattekihtide toimivuse võrdlus
Kõige sagedamini kasutatavad võimsate NdFeB magnetite katted on tsinkimine ja nikeldamine. Neil on ilmsed erinevused välimuses, korrosioonikindluses, kasutusigas, hinnas jne.
Tsingimise omadused
Tsingimine on kõige kuluefektiivsem variant. Selle peamine eelis on madal hind, mistõttu sobib see rakendustesse, kus välimus ei ole esmatähtis.
Tsink on aga aktiivne metall, mis võib reageerida hapetega, seega on selle korrosioonikindlus suhteliselt halb . Aja jooksul on pinnakate kalduvus maha kukkuda, põhjustades magneti oksüdeerumist ja mõjutades seeläbi selle magnetilisi omadusi.
Nikeldamise omadused
Nikeldamine on poleerimise poolest parem kui tsinkimine ja on heledama välimusega. Need, kes nõuavad toote kõrget välimust, valivad tavaliselt nikeldamise.
Pärast nikeldatud pinnatöötlust on selle korrosioonikindlus suurem. Korrosioonikindluse erinevuse tõttu on nikeldamise kasutusiga pikem kui tsinkimisel. Nikkeldamisel on suurem kõvadus kui tsinkimisel, mis võib suures osas vältida lõhenemist, pragunemist ja muid nähtusi võimsates NdFeB magnetites, mis on põhjustatud kasutamise ajal löökidest.
05 Kuidas valida õiget katet?
Võimsate NdFeB magnetite valimisel on vaja igakülgselt kaaluda selliseid tegureid nagu töötemperatuur, keskkonnamõju, korrosioonikindluse nõuded, toote välimus, katte nakkuvus, kleepuvusefekt jne, et otsustada, millist katet kasutada.
rakenduste jaoks Kõrgete välimusnõuetega , nagu olmeelektroonikatooted, valitakse tavaliselt nikeldamine, kuna sellel on heledam välimus ja parem korrosioonikindlus.
Rakendustes, kus magnet ei puutu kokku ja toote välimuse nõuded on suhteliselt madalad, võib kulude vähendamiseks kaaluda tsinkimist.
Kõrge temperatuuriga, kõrge õhuniiskusega või söövitavas keskkonnas on vaja valida parema korrosioonikindlusega katted , näiteks mitmekihiline galvaniseerimine (nikkel + vask + nikkel).
06 Pinnatöötlustehnoloogia arengusuunad
NdFeB pinnatöötlustehnoloogia areneb ja uuendatakse pidevalt. Viimastel aastatel on NdFeB konversioonikilede korrosioonikindluse nõuded muutunud üha kõrgemaks, mistõttu on raske täita üksnes passiveerimistehnoloogiale tuginevaid nõudmisi.
Tavaliselt kasutatav protsess on komposiitkonversioonikile tehnoloogia , mis hõlmab esmalt fosfaatimist, millele järgneb passiveerimine. Fosfaadikile pooride täitmisega parandatakse tõhusalt komposiitkonversioonikile korrosioonikindlust.
Otsene vase katmine ja sellele järgnev nikeldamine on arengusuund. Selline kattekonstruktsioon soodustab paremini NdFeB komponentide termilise demagnetiseerimise näitajate saavutamist.
Teadlased töötavad välja ka uusi keskkonnasõbralikke puhastustehnoloogiaid, et vähendada keskkonnamõju. Galvaniseerimisprotsessi valimisel tuleks arvesse võtta mitte ainult protsessi kaitsvat olemust ja tootmise praktilisust, vaid ka galvaniseerimise heitkoguste mõju ja kahjustusastet keskkonnale.
Nüüd suudab NdFeB magnetite pinnatöötlustehnoloogia juba võimaldada katetel taluda 500–1000 tundi soolapihustuskatseid, pikendades oluliselt magnetite kasutusiga.
Pinnatöötlustehnoloogia täiustatakse endiselt pidevalt. Otsene vase katmine, millele järgneb nikeldamine, on arengusuund, kuna selline kattekujundus on kasulikum NdFeB komponentide termilise demagnetiseerimise näitajate saavutamiseks.
Tulevikus koos kasvavate keskkonnakaitsenõuetega saavad uued roheliste pinnatöötlustehnoloogiad uurimis- ja arendustegevuse fookusesse, mis võimaldab meil oma planeeti paremini kaitsta, nautides samal ajal tehnoloogia mugavusi.
