Zašto je malom magnetu potreban 'zlatni premaz'?
Na zraku na visokoj temperaturi od 150°C, nezaštićeno NdFeB magnet može biti potpuno oksidiran i korodiran u samo 51 dan, u konačnici izgubivši svoju magičnu magnetsku snagu.
Kao 'Kralj magneta' u modernoj industriji, NdFeB magneti naširoko se koriste u novim energetskim vozilima, proizvodnji energije vjetra, potrošačkoj elektronici i drugim područjima zbog svojih izvrsnih magnetskih svojstava. Međutim, ovaj snažni magnet ima fatalnu slabost: vrlo je osjetljiv na koroziju i oksidaciju.
Bez površinske obrade, NdFeB magneti brzo oksidiraju na zraku, što dovodi do propadanja ili čak potpunog gubitka magnetskih svojstava, što u konačnici utječe na performanse i životni vijek cijelog stroja.
01 Zašto je potrebna površinska obrada?
NdFeB magneti proizvode se procesima metalurgije praha, što ih čini vrlo kemijski reaktivnim praškastim materijalom s unutarnjim mikroporama i šupljinama. Ova porozna struktura uzrokuje da se magnet ponaša poput minijaturne spužve, lako upijajući vlagu i zagađivače iz zraka.
Eksperimentalni rezultati pokazuju da će sinterirani NdFeB trajni magnet od 1 cm³ postavljen na zrak na 150°C tijekom 51 dana biti potpuno oksidiran i korodiran . Čak i na sobnoj temperaturi, nezaštićeni NdFeB magneti postupno oksidiraju, što dovodi do smanjenja magnetskih svojstava.
Kada su magnetski materijali korodirani ili je njihov sastav oštećen, to će na kraju uzrokovati propadanje ili čak potpuni gubitak magnetskih svojstava, čime će utjecati na performanse i životni vijek cijelog stroja. Stoga površinska obrada nije samo pitanje estetike, već ključna tehnologija za osiguranje dugoročne pouzdanosti magneta.
02 Pripreme za površinsku obradu
Kvaliteta galvanizacije NdFeB usko je povezana s učinkovitošću njegove prethodne obrade. Prethodni tretman je najkritičniji i najskloniji problemima u cijelom procesu površinske obrade.
Prethodni tretman općenito uključuje procese kao što su abrazivno brušenje i skidanje ivica, kemijsko odmašćivanje uranjanjem, kiselo pranje za uklanjanje oksidnih filmova i aktivacija slabom kiselinom, isprekidano ultrazvučnim čišćenjem. Svrha ovih procesa je izložiti čistu osnovnu površinu NdFeB magneta prikladnu za galvanizaciju.
U usporedbi s običnim čeličnim dijelovima, prethodna obrada NdFeB proizvoda je teža zbog njihove grube i porozne površine , što otežava potpuno uklanjanje prljavštine. Ovi 'zagađivači' mogu nepovoljno utjecati na silu vezivanja između NdFeB premaza i podloge.
Trenutno, prethodna obrada NdFeB općenito uključuje višestruke faze ultrazvučnog čišćenja. Kavitacijski učinak ultrazvuka temeljito uklanja mrlje od ulja, kiseline, lužine i druge tvari iz mikropora NdFeB. Ova metoda također učinkovito uklanja borni pepeo koji se stvara na površini NdFeB tijekom ispiranja kiselinom.
03 Raznovrsne tehnologije obrade površina
Postoje različite metode za antikorozivnu obradu NdFeB, koje obično uključuju galvanizaciju, elektrolitičku obradu, elektroforetsko premazivanje, fosfatiranje, itd. Svaka metoda ima svoje jedinstvene prednosti i primjenjive scenarije.
Liječenje pasivizacijom
Pasivacija uključuje stvaranje zaštitnog filma na površini Nd magneta kemijskim metodama za postizanje antikorozivnih ciljeva. Proces pasivizacije uključuje: odmašćivanje → ispiranje vodom → ultrazvučno ispiranje vodom → kiselo pranje → ispiranje vodom → ultrazvučno ispiranje vodom → ispiranje čistom vodom → tretman pasivizacijom → ispiranje čistom vodom → dehidracija → sušenje.
Tradicionalni postupci pasivizacije uglavnom koriste kromnu kiselinu i kromate kao sredstva za tretiranje, poznati kao pasivizacija kromatom. Kromatni pretvorbeni film formiran na površini metala nakon obrade pruža dobru zaštitu od korozije osnovnog metala.
Tretman fosfatiranjem
Tretman fosfatiranjem uključuje stvaranje netopivog fosfatnog zaštitnog filma na površini metala putem kemijske reakcije. Ova metoda ima relativno nisku cijenu i jednostavan rad, ali njezina antikorozivna učinkovitost je lošija u usporedbi s galvanizacijom.
Poboljšana metoda uključuje tretman pasivizacijom nakon fosfatiranja, gdje se fosfatirani proizvod uranja u miješanu otopinu rastaljenih derivata stearinske kiseline i epoksidne smole. Zaštitni film dobiven ovom metodom ima jaku adheziju , jednoliku površinu i značajno poboljšanu otpornost na koroziju.
Galvanski tretman
Kao zrela metoda površinske obrade metala, galvanizacija je široko korištena. NdFeB galvanizacija može usvojiti različite postupke galvanizacije ovisno o okruženju u kojem se proizvod koristi.
Površinski premazi također se razlikuju, poput cinčanja, niklanja, bakrenja, kalaja, plemenitih metala, epoksidne smole, itd. Tri glavna procesa općenito su cinčanje, nikal + bakar + niklanje i nikal + bakar + neelektrično poniklavanje.
Samo su cink i nikal prikladni za izravno nanošenje na površinu NdFeB magneta, tako da se tehnologija višeslojne galvanizacije općenito primjenjuje nakon nanošenja nikla. Tehnički izazov izravnog bakrenja na NdFeB sada je probijen, a izravno bakrenje praćeno niklanjem razvojni je trend.
04 Usporedba učinka različitih premaza
Najčešće korišteni premazi za snažne NdFeB magnete su pocinčavanje i poniklavanje. Imaju očite razlike u izgledu, otpornosti na koroziju, životnom vijeku, cijeni itd.
Karakteristike pocinčavanja
Pocinčavanje je najisplativija opcija. Njegova glavna prednost je niska cijena, što ga čini pogodnim za primjene gdje izgled nije veliki prioritet.
Međutim, cink je aktivni metal koji može reagirati s kiselinama, tako da je njegova otpornost na koroziju relativno slaba . S vremenom je površinski premaz sklon otpadanju, uzrokujući oksidaciju magneta i time utječući na njegova magnetska svojstva.
Karakteristike niklanja
Niklanje je superiornije od cinčanja u smislu poliranja i ima svjetliji izgled. Oni koji zahtijevaju visoki izgled proizvoda obično odabiru poniklanu prevlaku.
Nakon površinske obrade niklom, otpornost na koroziju je veća. Zbog razlike u otpornosti na koroziju, radni vijek poniklanja duži je od onog pocinčavanja. Niklanje ima veću tvrdoću od pocinčavanja, čime se u velikoj mjeri mogu izbjeći lomljenje, pucanje i drugi fenomeni u snažnim NdFeB magnetima uzrokovani udarcima tijekom uporabe.
05 Kako odabrati pravi premaz?
Prilikom odabira moćnih NdFeB magneta, potrebno je sveobuhvatno razmotriti čimbenike kao što su radna temperatura, utjecaj na okoliš, zahtjevi otpornosti na koroziju, izgled proizvoda, adheziju premaza, adhezivni učinak itd., kako bi se odlučilo koji premaz koristiti.
Za primjene s visokim zahtjevima za izgledom , kao što su proizvodi potrošačke elektronike, obično se odabire niklanje jer ima svjetliji izgled i bolju otpornost na koroziju.
Za primjene u kojima magnet nije izložen, a zahtjevi za izgledom proizvoda relativno su niski, pocinčavanje može smanjiti troškove.
U okruženjima s visokom temperaturom, visokom vlagom ili korozivnim okruženjima, potrebno je odabrati premaze s boljom otpornošću na koroziju , kao što je višeslojna galvanizacija (nikal + bakar + nikal).
06 Trendovi razvoja tehnologije površinske obrade
NdFeB tehnologija površinske obrade neprestano se razvija i inovira. Posljednjih su godina zahtjevi za otpornošću na koroziju NdFeB pretvorbenih filmova postali sve viši, što otežava ispunjavanje zahtjeva koji se oslanjaju isključivo na tehnologiju pasivizacije.
Često korišteni postupak je tehnologija kompozitnog pretvorbenog filma , koja uključuje prvo fosfatiranje nakon čega slijedi pasivizacija. Ispunjavanjem pora fosfatnog filma, otpornost na koroziju kompozitnog konverzijskog filma je učinkovito poboljšana.
Izravno bakrenje praćeno poniklavanjem trend je razvoja. Takav dizajn premaza pogodniji je za postizanje pokazatelja toplinske demagnetizacije komponenti NdFeB.
Istraživači također razvijaju nove ekološki prihvatljive tehnologije obrade kako bi smanjili utjecaj na okoliš. Prilikom odabira postupka galvanizacije treba uzeti u obzir ne samo zaštitnu prirodu procesa i proizvodnu praktičnost, već i utjecaj i stupanj štete emisija galvanizacije na okoliš.
Sada, tehnologija površinske obrade za NdFeB magnete već može omogućiti premazima da izdrže 500-1000 sati ispitivanja slanog spreja, značajno produžujući radni vijek magneta.
Tehnologija površinske obrade i dalje se stalno poboljšava. Izravno bakrenje praćeno niklanjem razvojni je trend, budući da je takav dizajn premaza korisniji za postizanje pokazatelja toplinske demagnetizacije komponenti NdFeB.
U budućnosti, s povećanjem zahtjeva za zaštitu okoliša, nove tehnologije obrade zelenih površina postat će fokus istraživanja i razvoja, omogućujući nam da bolje zaštitimo naš planet dok uživamo u pogodnostima tehnologije.
