Неліктен кішкентай магнитке 'Алтын жабын' қажет?
Ауада 150°С жоғары температурада, қорғалмаған NdFeB магниті небәрі 51 күнде толығымен тотығады және коррозияға ұшырайды, сайып келгенде өзінің сиқырлы магниттік күшін жоғалтады.
NdFeB магниттері заманауи өнеркәсіптегі 'Магниттердің патшасы' ретінде керемет магниттік қасиеттеріне байланысты жаңа энергетикалық көліктерде, жел энергиясын өндіруде, тұрмыстық электроникада және басқа салаларда кеңінен қолданылады. Дегенмен, бұл күшті магниттің өлімге әкелетін әлсіздігі бар: ол коррозияға және тотығуға өте сезімтал.
Беттік өңдеусіз NdFeB магниттері ауада жылдам тотығады, бұл магниттік қасиеттердің ыдырауына немесе тіпті толық жоғалуына әкеледі, сайып келгенде, бүкіл машинаның өнімділігі мен қызмет ету мерзіміне әсер етеді.
01 Неліктен беттік өңдеу қажет?
NdFeB магниттері ұнтақ металлургиялық процестерді қолдану арқылы шығарылады, бұл оларды ішкі микро-кеуектері мен бос жерлері бар жоғары химиялық реактивті ұнтақ материалына айналдырады. Бұл кеуекті құрылым магнитті миниатюралық губка сияқты әрекет етеді, ауадан ылғал мен ластаушы заттарды оңай сіңіреді.
Тәжірибе нәтижелері 51 күн бойы 150°C температурада ауада орналастырылған 1 см³ агломерленген NdFeB тұрақты магнитінің толық тотығатынын және коррозияға ұшырайтынын көрсетеді . Бөлме температурасында да қорғалмаған NdFeB магниттері бірте-бірте тотығады, бұл магниттік қасиеттердің төмендеуіне әкеледі.
Магниттік материалдар коррозияға ұшырағанда немесе олардың құрамы бұзылғанда, ол ақырында магниттік қасиеттердің ыдырауына немесе тіпті толық жоғалуына әкеледі, осылайша бүкіл машинаның өнімділігі мен қызмет ету мерзіміне әсер етеді. Сондықтан бетті өңдеу тек эстетикалық мәселе емес, магниттердің ұзақ мерзімді сенімділігін қамтамасыз ететін негізгі технология болып табылады.
02 Беттік өңдеуге дайындықтар
NdFeB жабынының сапасы оны алдын ала өңдеудің тиімділігімен тығыз байланысты. Алдын ала өңдеу - бетті өңдеудің бүкіл процесіндегі ең маңызды және мәселелерге ең бейім.
Алдын ала өңдеу, әдетте, абразивті ұнтақтау және тазарту, суға батыру арқылы химиялық майсыздандыру, оксидті қабықшаларды кетіру үшін қышқылмен жуу және ультрадыбыстық тазалаумен араласқан әлсіз қышқылды белсендіру сияқты процестерді қамтиды. Бұл процестердің мақсаты электроплантацияға жарамды NdFeB магнитінің таза негізгі бетін шығару болып табылады.
Қарапайым болат бөлшектермен салыстырғанда, NdFeB өнімдерін алдын ала өңдеу олардың арқасында қиынырақ кедір-бұдыр және кеуекті бетінің , бұл ластануды толығымен кетіруді қиындатады. Бұл 'ластаушылар' NdFeB жабыны мен субстрат арасындағы байланыстыру күшіне теріс әсер етуі мүмкін.
Қазіргі уақытта NdFeB алдын ала өңдеу әдетте ультрадыбыстық тазалаудың бірнеше кезеңдерін қамтиды. Ультрадыбыстың кавитациялық әсері май дақтарын, қышқылдарды, сілтілерді және NdFeB микрокеуектерінен басқа заттарды мұқият жояды. Бұл әдіс сонымен қатар қышқылмен жуу кезінде NdFeB бетінде пайда болған бор күлін тиімді жояды.
03 Әртараптандырылған беттік өңдеу технологиялары
NdFeB коррозияға қарсы өңдеудің әртүрлі әдістері бар, олар әдетте электроплантацияны, электрсіз қаптауды, электрофорезді жабуды, фосфаттауды және т.б. қамтиды. Әрбір әдістің өзінің бірегей артықшылықтары мен қолданылатын сценарийлері бар.
Пассивациялық емдеу
Пассивация коррозияға қарсы мақсаттарға жету үшін химиялық әдістер арқылы Nd магниттерінің бетінде қорғаныс қабықшасын қалыптастыруды қамтиды. Пассивация процесі мыналарды қамтиды: майсыздандыру → сумен шаю → ультрадыбыстық сумен шаю → қышқылмен жуу → сумен шаю → ультрадыбыстық сумен шаю → таза сумен шаю → пассивация өңдеу → таза сумен шаю → сусыздандыру → кептіру.
Дәстүрлі пассивация процедуралары негізінен хром қышқылын және хроматты пассивация деп аталатын өңдеуші агенттер ретінде хроматты пайдаланады. Өңдеуден кейін металл бетінде пайда болған хроматты конверсиялық пленка негізгі металды коррозияға қарсы жақсы қорғауды қамтамасыз етеді.
Фосфаттаумен емдеу
Фосфаттауды өңдеу химиялық реакция арқылы металл бетінде ерімейтін фосфатты қорғаныс қабықшасын қалыптастыруды қамтиды. Бұл әдіс салыстырмалы түрде төмен құны және қарапайым жұмысы бар, бірақ оның коррозияға қарсы өнімділігі электропландаумен салыстырғанда нашар.
Жақсартылған әдіс фосфаттаудан кейін пассивациялық өңдеуді қамтиды, фосфатталған өнім балқытылған стеарин қышқылы туындылары мен эпоксидті шайырдың аралас ерітіндісіне батырылады. Бұл әдіспен алынған қорғаныш пленкасы күшті адгезияға , біркелкі бетке және айтарлықтай жақсартылған коррозияға төзімділікке ие.
Электрлік қаптаумен өңдеу
Жетілген металдың бетін өңдеу әдісі ретінде гальванизация кеңінен қолданылады. NdFeB жабынымен қаптау өнімнің пайдалану ортасына байланысты әртүрлі гальваникалық процестерді қабылдай алады.
Мырышпен қаптау, никельмен қаптау, мыспен қаптау, қалайылау, асыл металды қаптау, эпоксидті шайыр және т.б. сияқты беттік жабындар да әртүрлі. Үш негізгі процесс әдетте мырышпен қаптау, никель + мыс + никельмен қаптау және никель + мыс + электрсіз никельмен қаптау болып табылады..
NdFeB магниттерінің бетіне тікелей жалату үшін тек мырыш пен никель жарамды, сондықтан көп қабатты электропландау технологиясы әдетте никельмен қаптаудан кейін жүзеге асырылады. NdFeB-де тікелей мыс жалатудың техникалық қиындығы енді жойылды, ал тікелей мыс қаптау, одан кейін никельмен қаптау даму үрдісі болып табылады.
04 Әртүрлі жабындардың өнімділігін салыстыру
Қуатты NdFeB магниттері үшін ең жиі қолданылатын жабындар мырыш және никельмен қаптау болып табылады. Олардың сыртқы түрі, коррозияға төзімділігі, қызмет ету мерзімі, бағасы және т.б. айқын айырмашылықтары бар.
Мырышпен қаптаудың сипаттамалары
Мырышпен қаптау - ең үнемді нұсқа. Оның басты артықшылығы төмен құны болып табылады, бұл сыртқы түрі жоғары басымдық бермейтін қолданбаларға қолайлы етеді.
Дегенмен, мырыш қышқылдармен әрекеттесе алатын белсенді металл, сондықтан оның коррозияға төзімділігі салыстырмалы түрде нашар . Уақыт өте келе, беткі жабын құлап кетуге бейім, магниттің тотығуын тудырады және осылайша оның магниттік қасиеттеріне әсер етеді.
Никельмен қаптаудың сипаттамалары
Никельмен қаптау жылтырату жағынан мырышпен қаптаудан жоғары және сыртқы түрі жарқынырақ. Өнімнің жоғары көрінісін қажет ететіндер әдетте никельмен қаптауды таңдайды.
Никельмен қапталған бетті өңдеуден кейін оның коррозияға төзімділігі жоғары болады. Коррозияға төзімділігінің айырмашылығына байланысты никельмен қаптаманың қызмет ету мерзімі мырышпен қапталғанға қарағанда ұзағырақ. Никельмен қаптау мырышпен қапталғанға қарағанда жоғары қаттылыққа ие, ол пайдалану кезінде соққыдан туындаған қуатты NdFeB магниттеріндегі сынуды, крекингті және басқа құбылыстарды айтарлықтай болдырмайды.
05 Дұрыс жабынды қалай таңдауға болады?
Қуатты NdFeB магниттерін таңдағанда, қандай жабынды қолдану керектігін шешу үшін жұмыс температурасы, қоршаған ортаға әсері, коррозияға төзімділік талаптары, өнімнің сыртқы түрі, жабынның адгезиясы, жабысқақ әсері және т.б. сияқты факторларды жан-жақты ескеру қажет.
Тұрмыстық электроника өнімдері сияқты бар қолданбалар үшін сыртқы түрі жоғары талаптары әдетте никельмен қаптау таңдалады, себебі оның сыртқы түрі жарқын және коррозияға төзімділігі жақсы.
Магнит әсер етпейтін және өнімнің сыртқы түріне қойылатын талаптар салыстырмалы түрде төмен болатын қолданбалар үшін шығындарды азайту үшін мырышпен қаптау қарастырылуы мүмкін.
Температурасы жоғары, ылғалдылығы жоғары немесе коррозиялық ортада жабындарды таңдау қажет . коррозияға төзімділігі жоғары көп қабатты электропластика (никель + мыс + никель) сияқты
06 Беттік өңдеу технологиясының даму тенденциялары
NdFeB бетін өңдеу технологиясы үнемі дамып, жаңарып отырады. Соңғы жылдары NdFeB конверсиялық пленкалардың коррозияға төзімділігіне қойылатын талаптар барған сайын жоғарылай түсті, бұл тек пассивация технологиясына негізделген талаптарды қанағаттандыруды қиындатады.
Жиі қолданылатын процесс - композиттік түрлендіру пленкасы технологиясы , ол алдымен фосфаттауды, содан кейін пассивацияны қамтиды. Фосфаттау қабықшасының тесіктерін толтыру арқылы композициялық конверсиялық пленканың коррозияға төзімділігі тиімді түрде жақсарады.
Тікелей мыс қаптау, одан кейін никельмен қаптау даму үрдісі болып табылады. Мұндай жабын дизайны NdFeB компоненттерінің термиялық магнитсіздену көрсеткіштеріне қол жеткізу үшін қолайлы.
Зерттеушілер сонымен қатар қоршаған ортаға әсерді азайту үшін жаңа экологиялық таза өңдеу технологияларын әзірлеуде. Электр жабынымен қаптау процесін таңдағанда, процестің қорғаныс сипаты мен өндірістің практикалық мүмкіндігін ғана емес, сонымен қатар электропластикалық шығарындылардың қоршаған ортаға әсері мен зақымдану дәрежесін де ескеру қажет.
Енді NdFeB магниттеріне арналған бетті өңдеу технологиясы жабындарға 500-1000 сағаттық тұзды бүрку сынауына төтеп беруге мүмкіндік береді, бұл магниттердің қызмет ету мерзімін едәуір ұзартады.
Беттік өңдеу технологиясы әлі де үздіксіз жетілдірілуде. Тікелей мыс қаптау, содан кейін никельмен қаптау даму үрдісі болып табылады, өйткені мұндай жабын дизайны NdFeB компоненттерінің термиялық магнитсіздену көрсеткіштеріне қол жеткізу үшін тиімдірек.
Болашақта қоршаған ортаны қорғау талаптарының артуына байланысты бетті жасыл өңдеудің жаңа технологиялары ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық фокусқа айналады, бұл технологияның ыңғайлылығын пайдалана отырып, планетамызды жақсырақ қорғауға мүмкіндік береді.
