Hvorfor trenger en liten magnet et 'gullbelegg'?
I luft ved en høy temperatur på 150°C, en ubeskyttet NdFeB-magnet kan oksideres og korroderes fullstendig på bare 51 dager, og til slutt mister den sin magiske magnetiske kraft.
Som 'Kongen av magneter' i moderne industri, er NdFeB-magneter mye brukt i nye energikjøretøyer, vindkraftproduksjon, forbrukerelektronikk og andre felt på grunn av deres utmerkede magnetiske egenskaper. Imidlertid har denne kraftige magneten en dødelig svakhet: den er svært utsatt for korrosjon og oksidasjon.
Uten overflatebehandling oksiderer NdFeB-magneter raskt i luft, noe som fører til forfall eller til og med fullstendig tap av magnetiske egenskaper, noe som til slutt påvirker ytelsen og levetiden til hele maskinen.
01 Hvorfor er overflatebehandling nødvendig?
NdFeB-magneter produseres ved hjelp av pulvermetallurgiske prosesser, noe som gjør dem til et svært kjemisk reaktivt pulvermateriale med interne mikroporer og hulrom. Denne porøse strukturen får magneten til å fungere som en miniatyrsvamp, som lett absorberer fuktighet og forurensninger fra luften.
Eksperimentelle resultater viser at en 1cm³ sintret NdFeB permanent magnet plassert i luft ved 150°C i 51 dager vil bli fullstendig oksidert og korrodert . Selv ved romtemperatur oksiderer ubeskyttede NdFeB-magneter gradvis, noe som fører til en nedgang i magnetiske egenskaper.
Når magnetiske materialer er korrodert eller deres sammensetning er skadet, vil det til slutt føre til forfall eller til og med fullstendig tap av magnetiske egenskaper, og dermed påvirke ytelsen og levetiden til hele maskinen. Derfor er overflatebehandling ikke bare et spørsmål om estetikk, men en nøkkelteknologi for å sikre langsiktig pålitelighet til magneter.
02 Forberedelser for overflatebehandling
Kvaliteten på NdFeB galvanisering er nært knyttet til effektiviteten av forbehandlingen. Forbehandling er den mest kritiske og mest utsatt for problemer i hele overflatebehandlingsprosessen.
Forbehandling inkluderer generelt prosesser som sliping og avgrading, kjemisk avfetting ved nedsenking, syrevasking for å fjerne oksidfilmer og svak syreaktivering, ispedd ultralydrensing. Hensikten med disse prosessene er å eksponere en ren grunnflate på NdFeB-magneten som er egnet for galvanisering.
Sammenlignet med vanlige ståldeler er forbehandlingen for NdFeB-produkter vanskeligere på grunn av deres ru og porøse overflate , som gjør det vanskelig å fjerne skitt helt. Disse 'forurensningene' kan påvirke bindekraften mellom NdFeB-belegget og underlaget negativt.
Foreløpig involverer NdFeB-forbehandling generelt flere stadier av ultralydrensing. Kavitasjonseffekten til ultralyd fjerner grundig oljeflekker, syrer, alkalier og andre stoffer fra mikroporene til NdFeB. Denne metoden fjerner også effektivt boraske generert på overflaten av NdFeB under syrevasking.
03 Diversifisert overflatebehandlingsteknologi
Det finnes ulike metoder for anti-korrosjonsbehandling av NdFeB, vanligvis inkludert galvanisering, strømløs plettering, elektroforetisk belegg, fosfatering, etc. Hver metode har sine unike fordeler og anvendelige scenarier.
Passivasjonsbehandling
Passivering innebærer å danne en beskyttende film på overflaten av Nd-magneter gjennom kjemiske metoder for å oppnå anti-korrosjonsformål. Passiveringsprosessen inkluderer: avfetting → vannskylling → ultrasonisk vannskylling → syrevasking → vannskylling → ultrasonisk vannskylling → rent vannskylling → passiveringsbehandling → rent vannskylling → dehydrering → tørking.
Tradisjonelle passiveringsbehandlinger bruker for det meste kromsyre og kromater som behandlingsmidler, kjent som kromatpassivering. Kromatkonverteringsfilmen som dannes på metalloverflaten etter behandling gir god anti-korrosjonsbeskyttelse for basismetallet.
Fosfatbehandling
Fosfatbehandling innebærer å generere en uløselig fosfatbeskyttende film på metalloverflaten gjennom en kjemisk reaksjon. Denne metoden har relativt lave kostnader og enkel drift, men dens anti-korrosjonsytelse er dårligere sammenlignet med galvanisering.
En forbedret metode innebærer passiveringsbehandling etter fosfatering, hvor det fosfaterte produktet nedsenkes i en blandet løsning av smeltede stearinsyrederivater og epoksyharpiks. Den beskyttende filmen oppnådd ved denne metoden har sterk vedheft , en jevn overflate og betydelig forbedret korrosjonsbestandighet.
Galvaniseringsbehandling
Som en moden metalloverflatebehandlingsmetode er galvanisering mye brukt. NdFeB galvanisering kan ta i bruk forskjellige galvaniseringsprosesser avhengig av produktets bruksmiljø.
Overflatebelegg varierer også, slik som sinkbelegg, nikkelbelegg, kobberbelegg, tinnbelegg, edelt metallbelegg, epoksyharpiks osv. De tre hovedprosessene er generelt sinkbelegg, nikkel + kobber + nikkelbelegg og nikkel + kobber + strømløs nikkelbelegg.
Bare sink og nikkel er egnet for direkte plettering på overflaten av NdFeB-magneter, så flerlags galvaniseringsteknologi implementeres vanligvis etter nikkelplettering. Den tekniske utfordringen med direkte kobberplettering på NdFeB er nå brutt gjennom, og direkte kobberplettering etterfulgt av nikkelplettering er en utviklingstrend.
04 Ytelsessammenligning av forskjellige belegg
De mest brukte beleggene for kraftige NdFeB-magneter er sinkbelegg og nikkelbelegg. De har åpenbare forskjeller i utseende, korrosjonsbestandighet, levetid, pris osv.
Egenskaper ved sinkbelegg
Forsinking er det mest kostnadseffektive alternativet. Dens største fordel er lave kostnader, noe som gjør den egnet for applikasjoner der utseende ikke er en høy prioritet.
Imidlertid er sink et aktivt metall som kan reagere med syrer, så korrosjonsbestandigheten er relativt dårlig . Over tid er overflatebelegget utsatt for å falle av, forårsake oksidasjon av magneten og dermed påvirke dens magnetiske egenskaper.
Kjennetegn ved nikkelbelegg
Nikkelbelegg er overlegent sinkbelegg når det gjelder polering og har et lysere utseende. De som krever høy produktutseende velger vanligvis nikkelbelegg.
Etter overflatebehandling av nikkelbelegg er korrosjonsmotstanden høyere. På grunn av forskjellen i korrosjonsbestandighet er levetiden til nikkelbelegg lengre enn for sinkbelegg. Nikkelbelegg har høyere hardhet enn sinkbelegg, som i stor grad kan unngå flising, sprekker og andre fenomener i kraftige NdFeB-magneter forårsaket av støt under bruk.
05 Hvordan velge riktig belegg?
Når du velger kraftige NdFeB-magneter, er det nødvendig å vurdere faktorer som driftstemperatur, miljøpåvirkning, krav til korrosjonsbestandighet, produktutseende, beleggvedheft, klebeeffekt osv. for å bestemme hvilket belegg som skal brukes.
For applikasjoner med høye krav til utseende , for eksempel forbrukerelektronikkprodukter, velges vanligvis nikkelbelegg fordi det har et lysere utseende og bedre korrosjonsbestandighet.
For applikasjoner hvor magneten ikke er eksponert og kravene til produktets utseende er relativt lave, kan sinkbelegg vurderes for å redusere kostnadene.
I miljøer med høy temperatur, høy luftfuktighet eller korrosive omgivelser er det nødvendig å velge belegg med bedre korrosjonsbestandighet , for eksempel flerlags elektroplettering (nikkel + kobber + nikkel).
06 Utviklingstrender for overflatebehandlingsteknologi
NdFeB overflatebehandlingsteknologi er i stadig utvikling og innovasjon. De siste årene har kravene til korrosjonsmotstanden til NdFeB-konverteringsfilmer blitt stadig høyere, noe som gjør det vanskelig å møte krav som kun er basert på passiveringsteknologi.
En ofte brukt prosess er komposittkonverteringsfilmteknologi , som involverer fosfatering først etterfulgt av passivering. Ved å fylle porene i fosfateringsfilmen, forbedres korrosjonsmotstanden til den sammensatte konverteringsfilmen effektivt.
Direkte kobberplettering etterfulgt av nikkelplettering er en utviklingstrend. En slik beleggsdesign er mer gunstig for å oppnå de termiske demagnetiseringsindikatorene til NdFeB-komponenter.
Forskere utvikler også nye miljøvennlige behandlingsteknologier for å redusere miljøpåvirkningen. Når du velger en galvaniseringsprosess, bør ikke bare den beskyttende karakteren til prosessen og produksjonspraktikken vurderes, men også innvirkningen og skadegraden av galvaniseringsutslipp på miljøet.
Nå kan overflatebehandlingsteknologien for NdFeB-magneter allerede gjøre det mulig for belegg å tåle 500-1000 timer med saltspraytesting, noe som forlenger levetiden til magnetene betydelig.
Overflatebehandlingsteknologien er fortsatt i kontinuerlig forbedring. Direkte kobberplettering etterfulgt av nikkelplettering er en utviklingstrend, da en slik beleggdesign er mer fordelaktig for å oppnå de termiske demagnetiseringsindikatorene til NdFeB-komponenter.
I fremtiden, med økende miljøbeskyttelseskrav, vil nye grønne overflatebehandlingsteknologier bli et forsknings- og utviklingsfokus, slik at vi kan beskytte planeten vår bedre mens vi nyter teknologiens bekvemmeligheter.
