Waarom heeft een kleine magneet een 'gouden coating' nodig?
In lucht met een hoge temperatuur van 150°C is een onbeschermde De NdFeB-magneet kan in slechts 51 dagen volledig worden geoxideerd en gecorrodeerd, waardoor uiteindelijk zijn magische magnetische kracht verloren gaat.
Als de 'King of Magnets' in de moderne industrie worden NdFeB-magneten vanwege hun uitstekende magnetische eigenschappen veel gebruikt in nieuwe energievoertuigen, windenergieopwekking, consumentenelektronica en andere gebieden. Deze krachtige magneet heeft echter een fatale zwakte: hij is zeer gevoelig voor corrosie en oxidatie.
Zonder oppervlaktebehandeling oxideren NdFeB-magneten snel in de lucht, wat leidt tot het verval of zelfs volledig verlies van magnetische eigenschappen, wat uiteindelijk de prestaties en levensduur van de hele machine beïnvloedt.
01 Waarom is oppervlaktebehandeling nodig?
NdFeB-magneten worden geproduceerd met behulp van poedermetallurgische processen, waardoor ze een zeer chemisch reactief poedermateriaal zijn met interne microporiën en holtes. Deze poreuze structuur zorgt ervoor dat de magneet zich gedraagt als een miniatuurspons, die gemakkelijk vocht en verontreinigende stoffen uit de lucht absorbeert.
Experimentele resultaten tonen aan dat een gesinterde NdFeB permanente magneet van 1 cm³, die gedurende 51 dagen in de lucht bij 150°C wordt geplaatst, volledig zal oxideren en corroderen . Zelfs bij kamertemperatuur oxideren onbeschermde NdFeB-magneten geleidelijk, wat leidt tot een afname van de magnetische eigenschappen.
Wanneer magnetische materialen worden gecorrodeerd of hun samenstelling wordt beschadigd, zal dit uiteindelijk het verval of zelfs volledig verlies van magnetische eigenschappen veroorzaken, waardoor de prestaties en levensduur van de hele machine worden aangetast. Daarom is oppervlaktebehandeling niet alleen een kwestie van esthetiek, maar een sleuteltechnologie om de betrouwbaarheid van magneten op lange termijn te garanderen.
02 Voorbereidingen voor oppervlaktebehandeling
De kwaliteit van NdFeB-galvanisatie hangt nauw samen met de effectiviteit van de voorbehandeling. Voorbehandeling is de meest kritische en meest vatbaar voor problemen in het gehele oppervlaktebehandelingsproces.
De voorbehandeling omvat doorgaans processen zoals schurend slijpen en ontbramen, chemisch ontvetten door onderdompeling, zuur wassen om oxidefilms te verwijderen en zwakzuuractivering, afgewisseld met ultrasoon reinigen. Het doel van deze processen is om een schoon basisoppervlak van de NdFeB-magneet bloot te leggen dat geschikt is voor galvaniseren.
In vergelijking met gewone stalen onderdelen is de voorbehandeling van NdFeB-producten moeilijker vanwege hun ruwe en poreuze oppervlak , waardoor het moeilijk is om vuil volledig te verwijderen. Deze 'verontreinigingen' kunnen de hechtkracht tussen de NdFeB-coating en het substraat negatief beïnvloeden.
Momenteel omvat de NdFeB-voorbehandeling doorgaans meerdere fasen van ultrasone reiniging. Het cavitatie-effect van ultrageluid verwijdert olievlekken, zuren, logen en andere stoffen grondig uit de microporiën van NdFeB. Deze methode verwijdert ook effectief booras die tijdens het wassen met zuur op het oppervlak van NdFeB wordt gegenereerd.
03 Gediversifieerde technologieën voor oppervlaktebehandeling
Er zijn verschillende methoden voor de anticorrosiebehandeling van NdFeB, waaronder gewoonlijk galvaniseren, stroomloos plateren, elektroforetische coating, fosfatatiebehandeling, enz. Elke methode heeft zijn unieke voordelen en toepasbare scenario's.
Passiveringsbehandeling
Passivering omvat het vormen van een beschermende film op het oppervlak van Nd-magneten door middel van chemische methoden om corrosiewerende doeleinden te bereiken. Het passivatieproces omvat: ontvetten → waterspoelen → ultrasoon waterspoelen → zuurwassen → waterspoelen → ultrasoon waterspoelen → zuiver waterspoelen → passivatiebehandeling → zuiver waterspoelen → uitdroging → drogen.
Traditionele passivatiebehandelingen maken meestal gebruik van chroomzuur en chromaten als behandelingsmiddelen, ook wel chromaatpassivering genoemd. De chromaatconversiefilm die na de behandeling op het metaaloppervlak wordt gevormd, biedt een goede corrosiebescherming voor het basismetaal.
Fosfaterende behandeling
Fosfateringsbehandeling omvat het genereren van een onoplosbare fosfaatbeschermende film op het metaaloppervlak door middel van een chemische reactie. Deze methode heeft relatief lage kosten en een eenvoudige bediening, maar de corrosiewerende prestaties zijn slechter in vergelijking met galvaniseren.
Een verbeterde methode omvat een passivatiebehandeling na het fosfateren, waarbij het gefosfateerde product wordt ondergedompeld in een gemengde oplossing van gesmolten stearinezuurderivaten en epoxyhars. De met deze methode verkregen beschermfilm heeft een sterke hechting , een uniform oppervlak en een aanzienlijk verbeterde corrosieweerstand.
Galvaniserende behandeling
Als volwassen metaaloppervlaktebehandelingsmethode wordt galvaniseren veel gebruikt. NdFeB galvaniseren kan verschillende galvaniseerprocessen toepassen, afhankelijk van de gebruiksomgeving van het product.
Oppervlaktecoatings variëren ook, zoals verzinken, vernikkelen, koperplating, vertinnen, edelmetaalplating, epoxyhars, enz. De drie reguliere processen zijn over het algemeen verzinken, nikkel + koper + vernikkelen, en nikkel + koper + stroomloos vernikkelen.
Alleen zink en nikkel zijn geschikt voor directe beplating op het oppervlak van NdFeB-magneten, dus meerlaagse galvaniseertechnologie wordt over het algemeen geïmplementeerd na het vernikkelen. De technische uitdaging van direct koperplating op NdFeB is nu doorbroken, en direct koperplating gevolgd door vernikkelen is een ontwikkelingstrend.
04 Prestatievergelijking van verschillende coatings
De meest gebruikte coatings voor krachtige NdFeB-magneten zijn verzinken en vernikkelen. Ze hebben duidelijke verschillen in uiterlijk, corrosieweerstand, levensduur, prijs, enz.
Kenmerken van verzinken
Verzinken is de meest kosteneffectieve optie. Het belangrijkste voordeel is de lage prijs, waardoor het geschikt is voor toepassingen waarbij uiterlijk geen hoge prioriteit heeft.
Zink is echter een actief metaal dat kan reageren met zuren, waardoor de corrosieweerstand relatief slecht is . Na verloop van tijd kan de oppervlaktecoating eraf vallen, wat oxidatie van de magneet veroorzaakt en daardoor de magnetische eigenschappen ervan aantast.
Kenmerken van vernikkelen
Vernikkelen is qua polijsten superieur aan verzinken en heeft een helderder uiterlijk. Degenen die een hoog productuiterlijk vereisen, kiezen meestal voor vernikkelen.
Na oppervlaktebehandeling met vernikkelen is de corrosieweerstand hoger. Door het verschil in corrosieweerstand is de levensduur van vernikkelen langer dan die van verzinken. Vernikkelen heeft een hogere hardheid dan verzinken, waardoor chippen, barsten en andere verschijnselen in krachtige NdFeB-magneten, veroorzaakt door schokken tijdens gebruik, grotendeels kunnen worden voorkomen.
05 Hoe kiest u de juiste coating?
Bij het selecteren van krachtige NdFeB-magneten is het noodzakelijk om uitgebreid rekening te houden met factoren zoals bedrijfstemperatuur, impact op het milieu, vereisten voor corrosieweerstand, uiterlijk van het product, hechting van de coating, kleefeffect, enz., om te beslissen welke coating moet worden gebruikt.
Voor toepassingen met hoge uiterlijke eisen , zoals consumentenelektronicaproducten, wordt meestal gekozen voor vernikkelen omdat dit een helderder uiterlijk en een betere corrosieweerstand heeft.
Voor toepassingen waarbij de magneet niet wordt blootgesteld en de eisen aan het productuiterlijk relatief laag zijn, kan verzinken worden overwogen om de kosten te verlagen.
In omgevingen met hoge temperaturen, hoge luchtvochtigheid of corrosieve omstandigheden is het noodzakelijk om coatings te kiezen met een betere corrosieweerstand , zoals meerlaags galvaniseren (nikkel + koper + nikkel).
06 Ontwikkelingstrends van oppervlaktebehandelingstechnologie
De NdFeB-oppervlaktebehandelingstechnologie ontwikkelt en innoveert voortdurend. De afgelopen jaren zijn de eisen aan de corrosiebestendigheid van NdFeB-conversiefilms steeds hoger geworden, waardoor het moeilijk wordt om te voldoen aan eisen die uitsluitend op passivatietechnologie vertrouwen.
Een veelgebruikt proces is de composietconversiefilmtechnologie , waarbij eerst wordt gefosfateerd, gevolgd door passivatie. Door de poriën van de fosfateringsfilm te vullen, wordt de corrosieweerstand van de composietconversiefilm effectief verbeterd.
Direct koperplating gevolgd door vernikkelen is een ontwikkelingstrend. Een dergelijk coatingontwerp is gunstiger voor het bereiken van de thermische demagnetisatie-indicatoren van NdFeB-componenten.
Onderzoekers ontwikkelen ook nieuwe milieuvriendelijke behandelingstechnologieën om de impact op het milieu te verminderen. Bij het selecteren van een galvaniseerproces moet niet alleen rekening worden gehouden met de beschermende aard van het proces en de uitvoerbaarheid van de productie, maar ook met de impact en mate van schade van galvanische emissies op het milieu.
Nu kan de oppervlaktebehandelingstechnologie voor NdFeB-magneten er al voor zorgen dat coatings 500-1000 uur zoutsproeitesten kunnen doorstaan, waardoor de levensduur van de magneten aanzienlijk wordt verlengd.
De oppervlaktebehandelingstechnologie wordt nog steeds voortdurend verbeterd. Direct koperbeplating gevolgd door vernikkelen is een ontwikkelingstrend, omdat een dergelijk coatingontwerp gunstiger is voor het bereiken van de thermische demagnetisatie-indicatoren van NdFeB-componenten.
In de toekomst, met toenemende eisen op het gebied van milieubescherming, zullen nieuwe groene oppervlaktebehandelingstechnologieën een onderzoeks- en ontwikkelingsfocus worden, waardoor we onze planeet beter kunnen beschermen terwijl we kunnen genieten van de gemakken van technologie.
