작은 자석에 '골드 코팅'이 필요한 이유는 무엇입니까?
150°C의 고온 공기 중에서 보호되지 않은 NdFeB 자석은 단 51일 만에 완전히 산화되고 부식되어 궁극적으로 마법의 자기력을 잃게 됩니다.
현대 산업의 '자석의 왕'인 NdFeB 자석은 우수한 자기 특성으로 인해 신에너지 차량, 풍력 발전, 가전 제품 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. 그러나 이 강력한 자석에는 치명적인 약점이 있습니다. 부식과 산화에 매우 취약합니다.
표면 처리가 없으면 NdFeB 자석은 공기 중에서 빠르게 산화되어 자기 특성이 부패되거나 심지어 완전히 손실되어 궁극적으로 전체 기계의 성능과 수명에 영향을 미칩니다.
01 표면처리는 왜 필요한가?
NdFeB 자석은 분말 야금 공정을 사용하여 생산되므로 내부에 미세 기공과 공극이 있는 화학적 반응성이 높은 분말 소재입니다. 이러한 다공성 구조로 인해 자석은 소형 스펀지처럼 작용하여 공기 중 수분과 오염 물질을 쉽게 흡수합니다.
실험 결과에 따르면 1cm3 소결 NdFeB 영구자석을 150°C의 공기 중에 51일 동안 방치하면 완전히 산화되고 부식되는 것으로 나타났습니다 . 실온에서도 보호되지 않은 NdFeB 자석은 점차 산화되어 자기 특성이 저하됩니다.
자성 재료가 부식되거나 그 구성이 손상되면 결국 자기 특성이 부패되거나 심지어 완전히 손실되어 전체 기계의 성능과 수명에 영향을 미칩니다. 따라서 표면처리는 단순히 미적인 측면의 문제가 아니라 자석의 장기적인 신뢰성을 보장하는 핵심 기술입니다.
02 표면처리 준비
NdFeB 전기도금의 품질은 전처리의 효율성과 밀접한 관련이 있습니다. 전처리는 전체 표면처리 과정에서 가장 중요하고 문제가 발생하기 쉬운 부분입니다.
전처리에는 일반적으로 연마 연삭 및 디버링, 침지에 의한 화학적 탈지, 산화막 제거를 위한 산세척, 약산 활성화 등의 공정이 포함되며, 여기에 초음파 세척도 포함됩니다. 이러한 공정의 목적은 전기도금에 적합한 NdFeB 자석의 깨끗한 기본 표면을 노출시키는 것입니다.
일반 강철 부품에 비해 NdFeB 제품은 전처리가 더 어려워 표면이 거칠고 다공성이어서 먼지를 완전히 제거하기 어렵습니다. 이러한 '오염 물질'은 NdFeB 코팅과 기판 사이의 결합력에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
현재 NdFeB 전처리에는 일반적으로 여러 단계의 초음파 세척이 포함됩니다. 초음파의 캐비테이션 효과로 NdFeB의 미세기공에 있는 기름얼룩, 산, 알칼리 등의 물질을 철저하게 제거합니다. 이 방법은 산 세척 시 NdFeB 표면에 생성된 붕소회(Boron Ash)도 효과적으로 제거한다.
03 다양한 표면처리 기술
일반적으로 전기 도금, 무전해 도금, 전기 영동 코팅, 인산염 처리 등을 포함하여 NdFeB의 부식 방지 처리를 위한 다양한 방법이 있습니다. 각 방법에는 고유한 장점과 적용 가능한 시나리오가 있습니다.
패시베이션 처리
패시베이션은 부식 방지 목적을 달성하기 위해 화학적 방법을 통해 Nd 자석 표면에 보호막을 형성하는 것을 포함합니다. 부동태화 공정에는 탈지 → 물 헹굼 → 초음파 물 헹굼 → 산 세척 → 물 헹굼 → 초음파 물 헹굼 → 순수 헹굼 → 부동태화 처리 → 순수 헹굼 → 탈수 → 건조가 포함됩니다.
전통적인 부동태화 처리는 주로 크롬산 부동태화로 알려진 처리제로 크롬산과 크롬산염을 사용합니다. 처리 후 금속 표면에 형성된 크로메이트 변환 피막은 모재 금속에 대한 우수한 부식 방지 기능을 제공합니다.
인산염 처리
인산염 처리는 화학 반응을 통해 금속 표면에 불용성 인산염 보호막을 생성하는 작업입니다. 이 방법은 상대적으로 비용이 저렴하고 조작이 간단하지만 전기 도금에 비해 부식 방지 성능이 떨어집니다.
개선된 방법은 인산염 처리 후 부동태화 처리를 포함하며, 여기서 인산염 처리된 생성물을 용융된 스테아르산 유도체와 에폭시 수지의 혼합 용액에 담급니다. 이 방법으로 얻은 보호막은 접착력이 강하고 표면이 균일하며 내식성이 크게 향상됩니다.
전기도금 처리
성숙한 금속 표면 처리 방법으로 전기 도금이 널리 사용됩니다. NdFeB 전기도금은 제품의 사용 환경에 따라 다양한 전기도금 공정을 채택할 수 있습니다.
표면 코팅도 아연 도금, 니켈 도금, 구리 도금, 주석 도금, 귀금속 도금, 에폭시 수지 등과 같이 다양합니다. 세 가지 주류 공정은 일반적으로 아연 도금, 니켈 + 구리 + 니켈 도금, 니켈 + 구리 + 무전 해 니켈 도금 입니다..
NdFeB 자석 표면에 직접 도금하는 경우에는 아연과 니켈만 적합하므로 일반적으로 다층 전기 도금 기술은 니켈 도금 후에 구현됩니다. NdFeB에 구리를 직접 도금하는 기술적인 과제는 이제 돌파되었으며, 구리에 직접 도금한 후 니켈 도금을 하는 것이 개발 추세입니다.
04 다양한 코팅 성능 비교
강력한 NdFeB 자석에 가장 일반적으로 사용되는 코팅은 아연 도금과 니켈 도금입니다. 외관, 내식성, 서비스 수명, 가격 등에서 명백한 차이가 있습니다.
아연 도금의 특성
아연 도금은 가장 비용 효율적인 옵션입니다. 주요 장점은 비용이 저렴하므로 외관이 우선순위가 높지 않은 응용 분야에 적합합니다.
그러나 아연은 산과 반응할 수 있는 활성 금속이므로 내식성은 상대적으로 열악합니다 . 시간이 지남에 따라 표면 코팅이 벗겨지기 쉽고 자석이 산화되어 자기 특성에 영향을 미치게 됩니다.
니켈 도금의 특성
니켈도금은 아연도금에 비해 연마성이 우수하고 외관이 더욱 밝습니다. 높은 제품 외관을 요구하는 경우 일반적으로 니켈 도금을 선택합니다.
니켈 도금 표면 처리 후 내식성이 더 높습니다. 내식성의 차이로 인해 니켈 도금의 수명은 아연 도금의 수명보다 깁니다. 니켈 도금은 아연 도금보다 경도가 높기 때문에 사용 중 충격으로 인해 발생하는 강력한 NdFeB 자석의 치핑, 균열 및 기타 현상을 크게 피할 수 있습니다.
05 올바른 코팅을 선택하는 방법은 무엇입니까?
강력한 NdFeB 자석을 선택할 때 작동 온도, 환경 영향, 내식성 요구 사항, 제품 외관, 코팅 접착력, 접착 효과 등과 같은 요소를 종합적으로 고려하여 사용할 코팅을 결정해야 합니다.
응용 분야의 경우 일반적으로 니켈 도금이 선택됩니다. 그 이유는 외관이 더 밝고 내식성이 우수하기 때문입니다. 외관 요구 사항이 높은 가전 제품과 같이
자석이 노출되지 않고 제품 외관 요구 사항이 상대적으로 낮은 응용 분야의 경우 비용 절감을 위해 아연 도금을 고려할 수 있습니다.
고온, 고습 또는 부식성 환경에서는 내식성이 더 우수한 코팅을 선택해야 합니다.다층 전기 도금(니켈 + 구리 + 니켈)과 같이
06 표면처리 기술 개발 동향
NdFeB 표면처리 기술은 끊임없이 발전하고 혁신하고 있습니다. 최근 몇 년 동안 NdFeB 변환막의 내식성에 대한 요구 사항이 점점 더 높아져 패시베이션 기술에만 의존하는 요구 사항을 충족하기가 어려워졌습니다.
일반적으로 사용되는 프로세스는 복합 변환 필름 기술 로 , 인산염 처리를 먼저 수행한 후 패시베이션을 수행합니다. 인산염피막의 기공을 메움으로써 복합변환막의 내식성을 효과적으로 향상시킨다.
직접 구리 도금에 이어 니켈 도금이 진행되는 추세입니다. 이러한 코팅 설계는 NdFeB 구성 요소의 열 감자 표시를 달성하는 데 더 도움이 됩니다.
연구자들은 또한 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 새로운 친환경 처리 기술을 개발하고 있습니다. 전기도금 공정을 선택할 때는 공정의 보호 특성과 생산 실용성뿐만 아니라 전기도금 배출이 환경에 미치는 영향과 손상 정도도 고려해야 합니다.
이제 NdFeB 자석의 표면 처리 기술을 통해 코팅이 500~1000시간의 염수 분무 테스트를 견딜 수 있게 되어 자석의 수명이 크게 연장되었습니다.
표면처리 기술은 계속해서 발전하고 있습니다. 직접 구리 도금에 이어 니켈 도금이 개발 추세입니다. 이러한 코팅 설계는 NdFeB 구성 요소의 열 감자 지표를 달성하는 데 더 유리합니다.
앞으로 환경 보호 요구 사항이 증가함에 따라 새로운 녹색 표면 처리 기술이 연구 개발의 초점이 되어 기술의 편리함을 누리면서 지구를 더 잘 보호할 수 있게 될 것입니다.
