Pourquoi un petit aimant a-t-il besoin d'un « revêtement doré » ?
Dans l'air à une température élevée de 150°C, un L'aimant NdFeB peut être complètement oxydé et corrodé en seulement 51 jours, perdant finalement sa force magnétique magique.
En tant que « roi des aimants » dans l'industrie moderne, les aimants NdFeB sont largement utilisés dans les véhicules à énergie nouvelle, la production d'énergie éolienne, l'électronique grand public et d'autres domaines en raison de leurs excellentes propriétés magnétiques. Cependant, ce puissant aimant présente une faiblesse fatale : il est très sensible à la corrosion et à l’oxydation.
Sans traitement de surface, les aimants NdFeB s'oxydent rapidement dans l'air, entraînant la dégradation, voire la perte totale des propriétés magnétiques, affectant finalement les performances et la durée de vie de l'ensemble de la machine.
01 Pourquoi un traitement de surface est-il nécessaire ?
Les aimants NdFeB sont produits à l'aide de procédés de métallurgie des poudres, ce qui en fait un matériau en poudre hautement chimiquement réactif avec des micropores et des vides internes. Cette structure poreuse fait que l’aimant agit comme une éponge miniature, absorbant facilement l’humidité et les polluants de l’air.
Les résultats expérimentaux montrent qu'un aimant permanent NdFeB fritté de 1 cm³ placé dans l'air à 150°C pendant 51 jours sera complètement oxydé et corrodé . Même à température ambiante, les aimants NdFeB non protégés s'oxydent progressivement, entraînant une diminution des propriétés magnétiques.
Lorsque les matériaux magnétiques sont corrodés ou que leur composition est endommagée, cela finira par provoquer la dégradation, voire la perte complète des propriétés magnétiques, affectant ainsi les performances et la durée de vie de l'ensemble de la machine. Le traitement de surface n’est donc pas seulement une question d’esthétique mais une technologie clé pour garantir la fiabilité à long terme des aimants.
02 Préparations pour le traitement de surface
La qualité de la galvanoplastie NdFeB est étroitement liée à l’efficacité de son prétraitement. Le prétraitement est l'élément le plus critique et le plus sujet aux problèmes de l'ensemble du processus de traitement de surface.
Le prétraitement comprend généralement des processus tels que le meulage abrasif et l'ébavurage, le dégraissage chimique par immersion, le lavage à l'acide pour éliminer les films d'oxyde et l'activation à l'acide faible, entrecoupés d'un nettoyage par ultrasons. Le but de ces processus est d’exposer une surface de base propre de l’aimant NdFeB adaptée à la galvanoplastie.
Par rapport aux pièces en acier ordinaires, le prétraitement des produits NdFeB est plus difficile en raison de leur surface rugueuse et poreuse , ce qui rend difficile l'élimination complète de la saleté. Ces « contaminants » peuvent nuire à la force de liaison entre le revêtement NdFeB et le substrat.
Actuellement, le prétraitement au NdFeB implique généralement plusieurs étapes de nettoyage par ultrasons. L'effet de cavitation des ultrasons élimine complètement les taches d'huile, les acides, les alcalis et autres substances des micropores du NdFeB. Cette méthode élimine également efficacement les cendres de bore générées à la surface du NdFeB lors du lavage acide.
03 Technologies de traitement de surface diversifiées
Il existe diverses méthodes de traitement anticorrosion du NdFeB, notamment la galvanoplastie, le placage autocatalytique, le revêtement électrophorétique, le traitement de phosphatation, etc. Chaque méthode a ses avantages uniques et ses scénarios applicables.
Traitement de passivation
La passivation consiste à former un film protecteur sur la surface des aimants Nd par des méthodes chimiques pour atteindre des objectifs anticorrosion. Le processus de passivation comprend : dégraissage → rinçage à l'eau → rinçage à l'eau par ultrasons → lavage à l'acide → rinçage à l'eau → rinçage à l'eau par ultrasons → rinçage à l'eau pure → traitement de passivation → rinçage à l'eau pure → déshydratation → séchage.
Les traitements de passivation traditionnels utilisent principalement de l'acide chromique et des chromates comme agents de traitement, appelés passivation aux chromates. Le film de conversion chromate formé sur la surface métallique après traitement offre une bonne protection anticorrosion du métal de base.
Traitement de phosphatation
Le traitement de phosphatation consiste à générer un film protecteur de phosphate insoluble sur la surface métallique par une réaction chimique. Cette méthode est relativement peu coûteuse et simple à utiliser, mais ses performances anticorrosion sont inférieures à celles de la galvanoplastie.
Une méthode améliorée implique un traitement de passivation après phosphatation, où le produit phosphaté est immergé dans une solution mixte de dérivés d'acide stéarique fondu et de résine époxy. Le film protecteur obtenu par ce procédé présente une forte adhérence , une surface uniforme et une résistance à la corrosion considérablement améliorée.
Traitement de galvanoplastie
En tant que méthode de traitement de surface métallique mature, la galvanoplastie est largement utilisée. La galvanoplastie NdFeB peut adopter différents processus de galvanoplastie en fonction de l'environnement d'utilisation du produit.
Les revêtements de surface varient également, tels que le zingage, le nickelage, le cuivrage, l'étamage, le placage de métaux précieux, la résine époxy, etc. Les trois processus principaux sont généralement le zingage, le nickel + cuivre + nickelage et le nickel + cuivre + nickelage autocatalytique..
Seuls le zinc et le nickel conviennent au placage direct sur la surface des aimants NdFeB, c'est pourquoi la technologie de galvanoplastie multicouche est généralement mise en œuvre après le nickelage. Le défi technique du cuivrage direct sur NdFeB a désormais été surmonté, et le cuivrage direct suivi du nickelage constitue une tendance de développement.
04 Comparaison des performances de différents revêtements
Les revêtements les plus couramment utilisés pour les aimants NdFeB puissants sont le zingage et le nickelage. Ils présentent des différences évidentes en termes d'apparence, de résistance à la corrosion, de durée de vie, de prix, etc.
Caractéristiques du zingage
Le zingage est l’option la plus rentable. Son principal avantage est son faible coût, ce qui le rend adapté aux applications où l'apparence n'est pas une priorité élevée.
Cependant, le zinc est un métal actif qui peut réagir avec les acides, sa résistance à la corrosion est donc relativement faible . Au fil du temps, le revêtement de surface a tendance à se détacher, provoquant une oxydation de l'aimant et affectant ainsi ses propriétés magnétiques.
Caractéristiques du placage au nickel
Le nickelage est supérieur au zingage en termes de polissage et présente un aspect plus brillant. Ceux qui exigent une apparence élevée du produit choisissent généralement le nickelage.
Après traitement de surface nickelé, sa résistance à la corrosion est plus élevée. En raison de la différence de résistance à la corrosion, la durée de vie du nickelage est plus longue que celle du zingage. Le placage au nickel a une dureté plus élevée que le placage au zinc, ce qui peut largement éviter l'écaillage, la fissuration et d'autres phénomènes dans les puissants aimants NdFeB causés par l'impact pendant l'utilisation.
05 Comment choisir le bon revêtement ?
Lors de la sélection d'aimants NdFeB puissants, il est nécessaire de prendre en compte de manière exhaustive des facteurs tels que la température de fonctionnement, l'impact environnemental, les exigences de résistance à la corrosion, l'apparence du produit, l'adhérence du revêtement, l'effet adhésif, etc., pour décider quel revêtement utiliser.
Pour les applications présentant des exigences d'apparence élevées , telles que les produits électroniques grand public, le nickelage est généralement choisi car il présente un aspect plus brillant et une meilleure résistance à la corrosion.
Pour les applications où l'aimant n'est pas exposé et où les exigences en matière d'apparence du produit sont relativement faibles, le zingage peut être envisagé pour réduire les coûts.
Dans des environnements à haute température, à forte humidité ou corrosifs, il est nécessaire de choisir des revêtements offrant une meilleure résistance à la corrosion , comme la galvanoplastie multicouche (nickel + cuivre + nickel).
06 Tendances de développement de la technologie de traitement de surface
La technologie de traitement de surface NdFeB se développe et innove constamment. Ces dernières années, les exigences en matière de résistance à la corrosion des films de conversion NdFeB sont devenues de plus en plus élevées, ce qui rend difficile de répondre aux demandes reposant uniquement sur la technologie de passivation.
Un procédé couramment utilisé est la technologie du film de conversion composite , qui implique d'abord une phosphatation suivie d'une passivation. En remplissant les pores du film de phosphatation, la résistance à la corrosion du film de conversion composite est efficacement améliorée.
Le cuivrage direct suivi du nickelage est une tendance de développement. Une telle conception de revêtement est plus propice à l'atteinte des indicateurs de démagnétisation thermique des composants NdFeB.
Les chercheurs développent également de nouvelles technologies de traitement respectueuses de l'environnement pour réduire l'impact environnemental. Lors de la sélection d'un procédé de galvanoplastie, non seulement la nature protectrice du processus et les aspects pratiques de la production doivent être pris en compte, mais également l'impact et le degré de dommage des émissions de galvanoplastie sur l'environnement.
Désormais, la technologie de traitement de surface des aimants NdFeB peut déjà permettre aux revêtements de résister à 500 à 1 000 heures de tests au brouillard salin, prolongeant ainsi considérablement la durée de vie des aimants.
La technologie du traitement de surface continue de s’améliorer. Le placage de cuivre direct suivi du placage de nickel est une tendance de développement, car une telle conception de revêtement est plus bénéfique pour atteindre les indicateurs de démagnétisation thermique des composants NdFeB.
À l'avenir, avec les exigences croissantes en matière de protection de l'environnement, les nouvelles technologies vertes de traitement de surface deviendront un axe de recherche et développement, nous permettant de mieux protéger notre planète tout en profitant des commodités de la technologie.
