Por que um ímã pequeno precisa de um “revestimento dourado”?
No ar a uma temperatura elevada de 150°C, uma pessoa desprotegida O ímã NdFeB pode ser completamente oxidado e corroído em apenas 51 dias, perdendo finalmente sua força magnética mágica.
Como o 'Rei dos Ímãs' na indústria moderna, os ímãs NdFeB são amplamente utilizados em veículos de novas energias, geração de energia eólica, eletrônicos de consumo e outros campos devido às suas excelentes propriedades magnéticas. No entanto, este poderoso íman tem uma fraqueza fatal: é altamente suscetível à corrosão e oxidação.
Sem tratamento de superfície, os ímãs NdFeB oxidam rapidamente no ar, levando à deterioração ou até mesmo à perda completa das propriedades magnéticas, afetando em última análise o desempenho e a vida útil de toda a máquina.
01 Por que o tratamento de superfície é necessário?
Os ímãs NdFeB são produzidos usando processos de metalurgia do pó, tornando-os um material em pó altamente reativo quimicamente com microporos e vazios internos. Essa estrutura porosa faz com que o ímã atue como uma esponja em miniatura, absorvendo facilmente a umidade e os poluentes do ar.
Resultados experimentais mostram que um ímã permanente de NdFeB sinterizado de 1cm³ colocado ao ar a 150°C por 51 dias ficará completamente oxidado e corroído . Mesmo à temperatura ambiente, os ímãs de NdFeB desprotegidos oxidam gradualmente, levando a um declínio nas propriedades magnéticas.
Quando os materiais magnéticos são corroídos ou sua composição é danificada, isso eventualmente causará a deterioração ou até mesmo a perda completa das propriedades magnéticas, afetando assim o desempenho e a vida útil de toda a máquina. Portanto, o tratamento de superfície não é apenas uma questão de estética, mas uma tecnologia chave para garantir a confiabilidade dos ímãs a longo prazo.
02 Preparativos para Tratamento de Superfície
A qualidade da galvanoplastia NdFeB está intimamente relacionada à eficácia do seu pré-tratamento. O pré-tratamento é o mais crítico e mais sujeito a problemas em todo o processo de tratamento de superfície.
O pré-tratamento geralmente inclui processos como retificação e rebarbação abrasiva, desengorduramento químico por imersão, lavagem com ácido para remover filmes de óxido e ativação com ácido fraco, intercalada com limpeza ultrassônica. O objetivo desses processos é expor uma superfície básica limpa do ímã NdFeB adequada para galvanoplastia.
Comparado às peças de aço comuns, o pré-tratamento dos produtos NdFeB é mais difícil devido à sua superfície áspera e porosa , o que dificulta a remoção completa da sujeira. Esses “contaminantes” podem afetar adversamente a força de ligação entre o revestimento NdFeB e o substrato.
Atualmente, o pré-tratamento do NdFeB geralmente envolve vários estágios de limpeza ultrassônica. O efeito de cavitação do ultrassom remove completamente manchas de óleo, ácidos, álcalis e outras substâncias dos microporos do NdFeB. Este método também remove eficazmente as cinzas de boro geradas na superfície do NdFeB durante a lavagem ácida.
03 Tecnologias diversificadas de tratamento de superfície
Existem vários métodos para tratamento anticorrosivo de NdFeB, comumente incluindo galvanoplastia, galvanoplastia, revestimento eletroforético, tratamento de fosfatização, etc.
Tratamento de Passivação
A passivação envolve a formação de uma película protetora na superfície dos ímãs de Nd por meio de métodos químicos para atingir fins anticorrosivos. O processo de passivação inclui: desengorduramento → enxágue com água → enxágue com água ultrassônica → lavagem com ácido → enxágue com água → enxágue com água ultrassônica → enxágue com água pura → tratamento de passivação → enxágue com água pura → desidratação → secagem.
Os tratamentos tradicionais de passivação usam principalmente ácido crômico e cromatos como agentes de tratamento, conhecidos como passivação de cromato. O filme de conversão de cromato formado na superfície do metal após o tratamento fornece boa proteção anticorrosiva para o metal base.
Tratamento de Fosfatização
O tratamento de fosfatização envolve a geração de uma película protetora de fosfato insolúvel na superfície do metal por meio de uma reação química. Este método tem custo relativamente baixo e operação simples, mas seu desempenho anticorrosivo é inferior em comparação à galvanoplastia.
Um método melhorado envolve o tratamento de passivação após a fosfatação, onde o produto fosfatado é imerso em uma solução mista de derivados do ácido esteárico fundido e resina epóxi. A película protetora obtida por este método possui forte adesão , superfície uniforme e resistência à corrosão significativamente melhorada.
Tratamento de Galvanoplastia
Como um método maduro de tratamento de superfície metálica, a galvanoplastia é amplamente utilizada. A galvanoplastia NdFeB pode adotar diferentes processos de galvanoplastia dependendo do ambiente de uso do produto.
Os revestimentos de superfície também variam, como zincagem, niquelagem, cobre, estanhamento, revestimento de metais preciosos, resina epóxi, etc. Os três processos principais são geralmente zincagem, níquel + cobre + niquelagem e níquel + cobre + niquelagem sem eletrólito.
Apenas o zinco e o níquel são adequados para revestimento direto na superfície dos ímãs NdFeB, portanto, a tecnologia de galvanoplastia multicamadas é geralmente implementada após o revestimento de níquel. O desafio técnico do revestimento direto de cobre em NdFeB foi superado, e o revestimento direto de cobre seguido de revestimento de níquel é uma tendência de desenvolvimento.
04 Comparação de desempenho de diferentes revestimentos
Os revestimentos mais comumente usados para ímãs NdFeB poderosos são zincagem e niquelagem. Eles têm diferenças óbvias na aparência, resistência à corrosão, vida útil, preço, etc.
Características do Zinco
A zincagem é a opção mais econômica. Sua principal vantagem é o baixo custo, tornando-o adequado para aplicações onde a aparência não é uma prioridade.
No entanto, o zinco é um metal ativo que pode reagir com ácidos, por isso a sua resistência à corrosão é relativamente baixa . Com o tempo, o revestimento da superfície tende a cair, causando oxidação do ímã e afetando assim suas propriedades magnéticas.
Características do revestimento de níquel
A niquelagem é superior à zincagem em termos de polimento e tem uma aparência mais brilhante. Aqueles que exigem alta aparência do produto geralmente escolhem o revestimento de níquel.
Após o tratamento superficial com niquelagem, sua resistência à corrosão é maior. Devido à diferença na resistência à corrosão, a vida útil do revestimento de níquel é maior do que a do revestimento de zinco. O revestimento de níquel tem maior dureza do que o revestimento de zinco, o que pode evitar lascas, rachaduras e outros fenômenos em poderosos ímãs NdFeB causados pelo impacto durante o uso.
05 Como escolher o revestimento certo?
Ao selecionar ímãs NdFeB potentes, é necessário considerar de forma abrangente fatores como temperatura operacional, impacto ambiental, requisitos de resistência à corrosão, aparência do produto, adesão do revestimento, efeito adesivo, etc., para decidir qual revestimento usar.
Para aplicações com altos requisitos de aparência , como produtos eletrônicos de consumo, o revestimento de níquel geralmente é escolhido porque tem uma aparência mais brilhante e melhor resistência à corrosão.
Para aplicações onde o ímã não está exposto e os requisitos de aparência do produto são relativamente baixos, a zincagem pode ser considerada para reduzir custos.
Em ambientes de alta temperatura, alta umidade ou corrosivos, é necessário escolher revestimentos com melhor resistência à corrosão , como galvanoplastia multicamadas (níquel + cobre + níquel).
06 Tendências de Desenvolvimento da Tecnologia de Tratamento de Superfícies
A tecnologia de tratamento de superfície NdFeB está em constante desenvolvimento e inovação. Nos últimos anos, os requisitos de resistência à corrosão dos filmes de conversão de NdFeB tornaram-se cada vez mais elevados, tornando difícil atender às demandas que dependem exclusivamente da tecnologia de passivação.
Um processo comumente usado é a tecnologia de filme de conversão composta , que envolve primeiro a fosfatização seguida pela passivação. Ao preencher os poros do filme de fosfatação, a resistência à corrosão do filme de conversão composto é efetivamente melhorada.
O revestimento direto de cobre seguido de revestimento de níquel é uma tendência de desenvolvimento. Tal projeto de revestimento é mais propício para atingir os indicadores de desmagnetização térmica dos componentes NdFeB.
Os investigadores também estão a desenvolver novas tecnologias de tratamento amigas do ambiente para reduzir o impacto ambiental. Ao selecionar um processo de galvanoplastia, não apenas a natureza protetora do processo e a praticidade da produção devem ser consideradas, mas também o impacto e o grau de dano das emissões da galvanoplastia no meio ambiente.
Agora, a tecnologia de tratamento de superfície para ímãs NdFeB já pode permitir que os revestimentos resistam de 500 a 1.000 horas de testes de névoa salina, prolongando significativamente a vida útil dos ímãs.
A tecnologia de tratamento de superfície ainda está melhorando continuamente. O revestimento direto de cobre seguido pelo revestimento de níquel é uma tendência de desenvolvimento, já que tal projeto de revestimento é mais benéfico para atingir os indicadores de desmagnetização térmica dos componentes NdFeB.
No futuro, com os crescentes requisitos de protecção ambiental, as novas tecnologias verdes de tratamento de superfícies tornar-se-ão um foco de investigação e desenvolvimento, permitindo-nos proteger melhor o nosso planeta enquanto desfrutamos das conveniências da tecnologia.
