Mengapa Magnet Kecil Membutuhkan 'Lapisan Emas'?
Di udara pada suhu tinggi 150°C, tidak terlindungi Magnet NdFeB dapat teroksidasi sepenuhnya dan terkorosi hanya dalam 51 hari, yang pada akhirnya kehilangan kekuatan magnet magisnya.
Sebagai 'Raja Magnet' dalam industri modern, magnet NdFeB banyak digunakan pada kendaraan energi baru, pembangkit listrik tenaga angin, elektronik konsumen, dan bidang lainnya karena sifat magnetnya yang sangat baik. Namun magnet yang kuat ini memiliki kelemahan yang fatal: sangat rentan terhadap korosi dan oksidasi.
Tanpa perawatan permukaan, magnet NdFeB dengan cepat teroksidasi di udara, menyebabkan pembusukan atau bahkan hilangnya sifat magnetik, yang pada akhirnya mempengaruhi kinerja dan umur seluruh mesin.
01 Mengapa Perawatan Permukaan Diperlukan?
Magnet NdFeB diproduksi menggunakan proses metalurgi serbuk, menjadikannya bahan bubuk yang sangat reaktif secara kimia dengan pori-pori mikro dan rongga internal. Struktur berpori ini menyebabkan magnet bertindak seperti spons mini yang mudah menyerap kelembapan dan polutan dari udara.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa magnet permanen NdFeB sinter berukuran 1cm³ yang ditempatkan di udara pada suhu 150°C selama 51 hari akan teroksidasi sempurna dan terkorosi . Bahkan pada suhu kamar, magnet NdFeB yang tidak terlindungi secara bertahap teroksidasi, menyebabkan penurunan sifat magnetik.
Ketika bahan magnetik terkorosi atau komposisinya rusak, pada akhirnya akan menyebabkan pembusukan atau bahkan hilangnya sifat magnetik sepenuhnya, sehingga mempengaruhi kinerja dan umur seluruh mesin. Oleh karena itu, perawatan permukaan bukan hanya masalah estetika tetapi merupakan teknologi utama untuk memastikan keandalan magnet dalam jangka panjang.
02 Persiapan Perawatan Permukaan
Kualitas pelapisan listrik NdFeB berkaitan erat dengan efektivitas pra-perawatannya. Pra-perawatan adalah hal yang paling kritis dan paling rentan terhadap masalah dalam keseluruhan proses perawatan permukaan.
Pra-perawatan umumnya mencakup proses seperti penggilingan dan deburring abrasif, penghilangan lemak secara kimia melalui perendaman, pencucian asam untuk menghilangkan lapisan oksida, dan aktivasi asam lemah, diselingi dengan pembersihan ultrasonik. Tujuan dari proses ini adalah untuk mengekspos permukaan dasar magnet NdFeB yang bersih dan cocok untuk pelapisan listrik.
Dibandingkan dengan komponen baja biasa, pra-perawatan produk NdFeB lebih sulit karena permukaannya yang kasar dan berpori , sehingga kotoran sulit dihilangkan seluruhnya. 'Kontaminan' ini dapat berdampak buruk pada kekuatan ikatan antara lapisan NdFeB dan substrat.
Saat ini, pra-perawatan NdFeB umumnya melibatkan beberapa tahap pembersihan ultrasonik. Efek kavitasi USG secara menyeluruh menghilangkan noda minyak, asam, basa, dan zat lain dari mikropori NdFeB. Metode ini juga efektif menghilangkan abu boron yang dihasilkan pada permukaan NdFeB selama pencucian asam.
03 Teknologi Perawatan Permukaan yang Beragam
Ada berbagai metode untuk perawatan anti korosi NdFeB, umumnya termasuk pelapisan listrik, pelapisan tanpa listrik, pelapisan elektroforesis, perawatan fosfat, dll. Setiap metode memiliki keunggulan unik dan skenario yang dapat diterapkan.
Perawatan Pasifasi
Pasifasi melibatkan pembentukan lapisan pelindung pada permukaan magnet Nd melalui metode kimia untuk mencapai tujuan anti korosi. Proses pasivasi meliputi: degreasing → pembilasan air → pembilasan air ultrasonik → pencucian asam → pembilasan air → pembilasan air ultrasonik → pembilasan air murni → perawatan pasivasi → pembilasan air murni → dehidrasi → pengeringan.
Perawatan pasivasi tradisional kebanyakan menggunakan asam kromat dan kromat sebagai bahan pengolah, yang dikenal sebagai pasivasi kromat. Film konversi kromat yang terbentuk pada permukaan logam setelah perawatan memberikan perlindungan anti korosi yang baik untuk logam dasar.
Perawatan Fosfat
Perawatan fosfat melibatkan pembuatan lapisan pelindung fosfat yang tidak larut pada permukaan logam melalui reaksi kimia. Metode ini memiliki biaya yang relatif rendah dan pengoperasian yang sederhana, namun kinerja anti korosinya lebih buruk dibandingkan dengan pelapisan listrik.
Metode yang lebih baik melibatkan perlakuan pasivasi setelah fosfat, dimana produk fosfat direndam dalam larutan campuran turunan asam stearat cair dan resin epoksi. Film pelindung yang diperoleh dengan metode ini memiliki daya rekat yang kuat , permukaan yang seragam, dan ketahanan korosi yang meningkat secara signifikan.
Perawatan Elektroplating
Sebagai metode perawatan permukaan logam yang matang, pelapisan listrik banyak digunakan. Pelapisan listrik NdFeB dapat mengadopsi proses pelapisan listrik yang berbeda tergantung pada lingkungan penggunaan produk.
Pelapisan permukaan juga bermacam-macam, seperti pelapisan seng, pelapisan nikel, pelapisan tembaga, pelapisan timah, pelapisan logam mulia, resin epoksi, dll. Tiga proses utama umumnya adalah pelapisan seng, pelapisan nikel + tembaga + nikel, dan pelapisan nikel + tembaga + nikel tanpa listrik.
Hanya seng dan nikel yang cocok untuk pelapisan langsung pada permukaan magnet NdFeB, sehingga teknologi pelapisan listrik multilayer umumnya diterapkan setelah pelapisan nikel. Tantangan teknis pelapisan tembaga langsung pada NdFeB kini telah diatasi, dan pelapisan tembaga langsung yang diikuti dengan pelapisan nikel merupakan tren yang berkembang.
04 Perbandingan Kinerja Lapisan Berbeda
Pelapis yang paling umum digunakan untuk magnet NdFeB yang kuat adalah pelapisan seng dan pelapisan nikel. Mereka memiliki perbedaan yang jelas dalam penampilan, ketahanan terhadap korosi, masa pakai, harga, dll.
Karakteristik Pelapisan Seng
Pelapisan seng adalah pilihan yang paling hemat biaya. Keuntungan utamanya adalah biayanya yang rendah, sehingga cocok untuk aplikasi yang tidak mengutamakan penampilan.
Namun seng merupakan logam aktif yang dapat bereaksi dengan asam, sehingga ketahanan korosinya relatif buruk . Seiring waktu, lapisan permukaan cenderung terkelupas, menyebabkan oksidasi magnet dan dengan demikian mempengaruhi sifat kemagnetannya.
Karakteristik Pelapisan Nikel
Pelapisan nikel lebih unggul dari pelapisan seng dalam hal pemolesan dan memiliki tampilan yang lebih cerah. Mereka yang membutuhkan tampilan produk yang tinggi biasanya memilih pelapisan nikel.
Setelah perawatan permukaan pelapisan nikel, ketahanan korosinya lebih tinggi. Karena perbedaan ketahanan terhadap korosi, masa pakai pelapisan nikel lebih lama dibandingkan pelapisan seng. Pelapisan nikel memiliki kekerasan yang lebih tinggi daripada pelapisan seng, yang sebagian besar dapat menghindari terkelupas, retak, dan fenomena lain pada magnet NdFeB kuat yang disebabkan oleh benturan selama penggunaan.
05 Bagaimana Cara Memilih Lapisan yang Tepat?
Saat memilih magnet NdFeB yang kuat, perlu mempertimbangkan secara komprehensif faktor-faktor seperti suhu pengoperasian, dampak lingkungan, persyaratan ketahanan korosi, penampilan produk, daya rekat lapisan, efek perekat, dll., untuk memutuskan lapisan mana yang akan digunakan.
Untuk aplikasi dengan persyaratan tampilan yang tinggi , seperti produk elektronik konsumen, pelapisan nikel biasanya dipilih karena memiliki tampilan yang lebih cerah dan ketahanan terhadap korosi yang lebih baik.
Untuk aplikasi dimana magnet tidak terbuka dan persyaratan tampilan produk relatif rendah, pelapisan seng dapat dipertimbangkan untuk mengurangi biaya.
Dalam lingkungan bersuhu tinggi, lembab, atau korosif, perlu memilih pelapis dengan ketahanan korosi yang lebih baik , seperti pelapisan listrik multilapis (nikel + tembaga + nikel).
06 Tren Perkembangan Teknologi Perawatan Permukaan
Teknologi perawatan permukaan NdFeB terus berkembang dan berinovasi. Dalam beberapa tahun terakhir, persyaratan ketahanan korosi pada film konversi NdFeB semakin tinggi, sehingga sulit untuk memenuhi permintaan yang hanya mengandalkan teknologi pasivasi.
Proses yang umum digunakan adalah teknologi film konversi komposit , yang melibatkan fosfat terlebih dahulu diikuti dengan pasivasi. Dengan mengisi pori-pori film fosfat, ketahanan korosi film konversi komposit ditingkatkan secara efektif.
Pelapisan tembaga langsung diikuti dengan pelapisan nikel merupakan tren perkembangan. Desain pelapisan seperti itu lebih kondusif untuk mencapai indikator demagnetisasi termal komponen NdFeB.
Para peneliti juga mengembangkan teknologi pengobatan baru yang ramah lingkungan untuk mengurangi dampak lingkungan. Saat memilih proses pelapisan listrik, tidak hanya sifat perlindungan dari proses dan kepraktisan produksi yang harus dipertimbangkan, namun juga dampak dan tingkat kerusakan emisi pelapisan listrik terhadap lingkungan.
Kini, teknologi perawatan permukaan untuk magnet NdFeB sudah memungkinkan pelapis tahan terhadap pengujian semprotan garam selama 500-1000 jam, sehingga secara signifikan memperpanjang masa pakai magnet.
Teknologi perawatan permukaan masih terus ditingkatkan. Pelapisan tembaga langsung diikuti dengan pelapisan nikel merupakan tren perkembangan, karena desain pelapisan seperti itu lebih bermanfaat untuk mencapai indikator demagnetisasi termal komponen NdFeB.
Di masa depan, dengan meningkatnya persyaratan perlindungan lingkungan, teknologi pengolahan permukaan ramah lingkungan yang baru akan menjadi fokus penelitian dan pengembangan, memungkinkan kita melindungi planet kita dengan lebih baik sambil menikmati kemudahan teknologi.
