Miért kell egy kis mágnesnek 'arany bevonat'?
Magas, 150°C-os levegőben, védtelen Az NdFeB mágnes mindössze 51 nap alatt teljesen oxidálható és korrodálható, végül elveszíti varázslatos mágneses erejét.
A modern ipar 'mágnesek királya'ként az NdFeB mágneseket kiváló mágneses tulajdonságaik miatt széles körben használják új energetikai járművekben, szélenergia-termelésben, fogyasztói elektronikában és más területeken. Ennek az erős mágnesnek azonban van egy végzetes gyengesége: nagyon érzékeny a korrózióra és az oxidációra.
Felületkezelés nélkül az NdFeB mágnesek gyorsan oxidálódnak a levegőben, ami a mágneses tulajdonságok bomlásához vagy akár teljes elvesztéséhez vezet, ami végső soron az egész gép teljesítményét és élettartamát befolyásolja.
01 Miért van szükség felületkezelésre?
Az NdFeB mágneseket porkohászati eljárásokkal állítják elő, így kémiailag nagyon reaktív poranyag, belső mikropórusokkal és üregekkel. Ennek a porózus szerkezetnek köszönhetően a mágnes miniatűr szivacsként működik, könnyen felszívja a nedvességet és a szennyeződéseket a levegőből.
A kísérleti eredmények azt mutatják, hogy egy 1 cm³-es szinterezett NdFeB állandó mágnes, amelyet 150 °C-on 51 napig levegőn helyeznek, teljesen oxidálódik és korrodálódik . A nem védett NdFeB mágnesek még szobahőmérsékleten is fokozatosan oxidálódnak, ami a mágneses tulajdonságok csökkenéséhez vezet.
Ha a mágneses anyagok korrodálódnak vagy összetételük megsérül, az előbb-utóbb a mágneses tulajdonságok bomlását vagy akár teljes elvesztését is okozza, ami befolyásolja az egész gép teljesítményét és élettartamát. Ezért a felületkezelés nem csak esztétikai kérdés, hanem kulcsfontosságú technológia a mágnesek hosszú távú megbízhatóságának biztosításához.
02 Felületkezelési előkészületek
Az NdFeB galvanizálás minősége szorosan összefügg az előkezelés hatékonyságával. Az előkezelés a legkritikusabb, és a legtöbb probléma a teljes felületkezelési folyamatban.
Az előkezelés általában olyan eljárásokat foglal magában, mint a csiszolócsiszolás és sorjázás, a kémiai zsírtalanítás merítéssel, az oxidfilmek eltávolítására szolgáló savas mosás és a gyenge sav aktiválása, ultrahangos tisztítással tarkítva. Ezen eljárások célja az NdFeB mágnes tiszta alapfelületének feltárása, amely alkalmas galvanizálásra.
A hagyományos acél alkatrészekhez képest az NdFeB termékek előkezelése nehezebb a durva és porózus felületük miatt , ami megnehezíti a szennyeződések teljes eltávolítását. Ezek a 'szennyeződések' hátrányosan befolyásolhatják az NdFeB bevonat és az aljzat közötti kötőerőt.
Jelenleg az NdFeB előkezelés általában az ultrahangos tisztítás több szakaszát foglalja magában. Az ultrahang kavitációs hatása alaposan eltávolítja az olajfoltokat, savakat, lúgokat és egyéb anyagokat az NdFeB mikropórusaiból. Ez a módszer hatékonyan távolítja el a savas mosás során az NdFeB felületén keletkező bórhamut is.
03 Változatos felületkezelési technológiák
Az NdFeB korróziógátló kezelésére különféle módszerek léteznek, általában beleértve a galvanizálást, az elektroforetikus bevonatot, a foszfátozást stb. Mindegyik módszernek megvannak a maga egyedi előnyei és alkalmazható forgatókönyvei.
Passzivációs kezelés
A passziválás során védőfóliát képeznek az Nd mágnesek felületén kémiai módszerekkel a korróziógátló célok elérése érdekében. A passziválási folyamat a következőket tartalmazza: zsírtalanítás → vizes öblítés → ultrahangos vizes öblítés → savas mosás → vizes öblítés → ultrahangos vizes öblítés → tisztavizes öblítés → passziválás → tisztavizes öblítés → víztelenítés → szárítás.
A hagyományos passziválási kezelések többnyire krómsavat és kromátokat használnak kezelőszerként, amelyet kromát passziválásnak neveznek. A kezelés után a fém felületén kialakuló kromát konverziós film jó korrózióvédelmet biztosít az alapfém számára.
Foszfátozó kezelés
A foszfátozás során kémiai reakcióval oldhatatlan foszfát védőfilmet hoznak létre a fém felületén. Ez a módszer viszonylag alacsony költséggel és egyszerű kezeléssel rendelkezik, de korróziógátló teljesítménye gyengébb a galvanizáláshoz képest.
Egy továbbfejlesztett módszer a foszfátozás utáni passziválási kezelés, ahol a foszfátozott terméket olvadt sztearinsav-származékok és epoxigyanta kevert oldatába merítik. Az ezzel a módszerrel kapott védőfólia erős tapadású , egyenletes felülettel és jelentősen javított korrózióállósággal rendelkezik.
Galvanizálási kezelés
Érett fémfelület-kezelési módszerként a galvanizálást széles körben használják. Az NdFeB galvanizálás a termék használati környezetétől függően különböző galvanizálási eljárásokat alkalmazhat.
A felületi bevonatok is változnak, mint például horganyzás, nikkelezés, rézbevonat, ónozás, nemesfémbevonat, epoxigyanta stb. A három fő eljárás általában a horganyzás, a nikkel + réz + nikkelezés és a nikkel + réz + elektromos nikkelezés.
Az NdFeB mágnesek felületének közvetlen bevonására csak a cink és a nikkel alkalmas, ezért a többrétegű galvanizálási technológiát általában a nikkelezés után valósítják meg. Az NdFeB-n történő közvetlen rézbevonat technikai kihívását most sikerült áttörni, és a közvetlen rézbevonat, majd a nikkelezés egy fejlesztési trend.
04 Különböző bevonatok teljesítményének összehasonlítása
Az erős NdFeB mágnesekhez leggyakrabban használt bevonatok a horganyzás és a nikkelezés. Nyilvánvaló különbségek vannak megjelenésükben, korrózióállóságban, élettartamban, árban stb.
A horganyzás jellemzői
A horganyzás a legköltséghatékonyabb megoldás. Fő előnye az alacsony költség, így alkalmas olyan alkalmazásokra, ahol a megjelenés nem elsődleges szempont.
A cink azonban egy aktív fém, amely reakcióba léphet savakkal, így viszonylag gyenge a korrózióállósága . Idővel a felületi bevonat leesik, ami a mágnes oxidációját okozza, és ezáltal befolyásolja annak mágneses tulajdonságait.
A nikkelezés jellemzői
A nikkelezés a polírozás szempontjából jobb, mint a horganyzás, és fényesebb megjelenésű. A magas megjelenést igénylők általában a nikkelezést választják.
Nikkelezett felületkezelés után a korrózióállósága nagyobb. A korrózióállóság különbsége miatt a nikkelezés élettartama hosszabb, mint a horganyzásé. A nikkelezés keménysége nagyobb, mint a horganyzás, ami nagymértékben elkerülheti a forgácsolást, repedést és egyéb jelenségeket az erős NdFeB mágnesekben, amelyeket használat közbeni ütés okoz.
05 Hogyan válasszuk ki a megfelelő bevonatot?
Az erős NdFeB mágnesek kiválasztásakor átfogóan figyelembe kell venni az olyan tényezőket, mint az üzemi hőmérséklet, a környezeti hatás, a korrózióállósági követelmények, a termék megjelenése, a bevonat tapadása, ragasztóhatása stb., hogy eldöntsük, melyik bevonatot használjuk.
támasztó alkalmazásokhoz A magas megjelenési követelményeket , például a fogyasztói elektronikai termékekhez általában a nikkelezést választják, mert fényesebb a megjelenése és jobb a korrózióállósága.
Azokban az alkalmazásokban, ahol a mágnes nincs kitéve, és a termék megjelenésére vonatkozó követelmények viszonylag alacsonyak, a horganyzás megfontolható a költségek csökkentése érdekében.
Magas hőmérsékletű, magas páratartalmú vagy korrozív környezetben bevonatokat kell választani jobb korrózióállóságú , mint például a többrétegű galvanizálás (nikkel + réz + nikkel).
06 A felületkezelési technológia fejlődési irányai
Az NdFeB felületkezelési technológia folyamatosan fejlődik és újul. Az elmúlt években az NdFeB konverziós fóliák korrózióállóságára vonatkozó követelmények egyre magasabbak lettek, ami megnehezíti a kizárólag passzivációs technológiára támaszkodó igények kielégítését.
Egy általánosan használt eljárás a kompozit konverziós fólia technológia , amely először foszfátozást, majd passziválást foglal magában. A foszfátozó film pórusainak kitöltésével a kompozit konverziós fólia korrózióállósága hatékonyan javul.
A közvetlen rézbevonat, majd a nikkelezés egy fejlesztési irány. Az ilyen bevonat kialakítása jobban elősegíti az NdFeB alkatrészek termikus lemágnesezési mutatóinak elérését.
A kutatók új, környezetbarát kezelési technológiákat is fejlesztenek a környezetterhelés csökkentése érdekében. A galvanizálási eljárás kiválasztásakor nemcsak az eljárás védő jellegét és a gyártás praktikusságát kell figyelembe venni, hanem a galvanizálási kibocsátás környezetre gyakorolt hatását és károsodási mértékét is.
Az NdFeB mágnesek felületkezelési technológiája már most lehetővé teszi, hogy a bevonatok 500-1000 órányi sópermetezési vizsgálatnak ellenálljanak, jelentősen meghosszabbítva a mágnesek élettartamát.
A felületkezelési technológia továbbra is folyamatosan fejlődik. A közvetlen rézbevonat, majd a nikkelezés fejlesztési irányzat, mivel az ilyen bevonat kialakítása előnyösebb az NdFeB alkatrészek termikus lemágnesezési mutatóinak eléréséhez.
A jövőben a növekvő környezetvédelmi követelményekkel az új zöldfelület-kezelési technológiák a kutatás és fejlesztés fókuszpontjává válnak, lehetővé téve, hogy jobban megvédjük bolygónkat, miközben élvezzük a technológia nyújtotta nyújtotta lehetőségeket.
