De ce are nevoie un magnet mic de o „acoperire cu aur”?
În aer la o temperatură ridicată de 150°C, neprotejat Magnetul NdFeB poate fi complet oxidat și corodat în doar 51 de zile, pierzându-și în cele din urmă forța magnetică magică.
Fiind „regele magneților” în industria modernă, magneții NdFeB sunt utilizați pe scară largă în vehiculele cu energie nouă, generarea de energie eoliană, electronice de larg consum și alte domenii datorită proprietăților lor magnetice excelente. Cu toate acestea, acest magnet puternic are o slăbiciune fatală: este foarte susceptibil la coroziune și oxidare.
Fără tratament de suprafață, magneții NdFeB se oxidează rapid în aer, ducând la degradarea sau chiar la pierderea completă a proprietăților magnetice, afectând în cele din urmă performanța și durata de viață a întregii mașini.
01 De ce este necesar tratamentul de suprafață?
Magneții NdFeB sunt produși prin procese de metalurgie a pulberilor, făcându-i un material pulbere foarte reactiv din punct de vedere chimic, cu micro-pori și goluri interne. Această structură poroasă face ca magnetul să acționeze ca un burete în miniatură, absorbind ușor umiditatea și poluanții din aer.
Rezultatele experimentale arată că un magnet permanent NdFeB sinterizat de 1 cm³ plasat în aer la 150°C timp de 51 de zile va fi complet oxidat și corodat . Chiar și la temperatura camerei, magneții NdFeB neprotejați se oxidează treptat, ceea ce duce la o scădere a proprietăților magnetice.
Atunci când materialele magnetice sunt corodate sau compoziția lor este deteriorată, va cauza în cele din urmă degradarea sau chiar pierderea completă a proprietăților magnetice, afectând astfel performanța și durata de viață a întregii mașini. Prin urmare, tratarea suprafeței nu este doar o chestiune de estetică, ci o tehnologie cheie pentru a asigura fiabilitatea pe termen lung a magneților.
02 Preparate pentru tratarea suprafeței
Calitatea electroplacării cu NdFeB este strâns legată de eficacitatea pretratării sale. Pretratarea este cea mai critică și cea mai predispusă la probleme în întregul proces de tratare a suprafeței.
Pretratarea include, în general, procese precum șlefuirea și debavurarea abrazive, degresarea chimică prin imersie, spălarea cu acid pentru a îndepărta peliculele de oxid și activarea acidului slab, intercalate cu curățarea cu ultrasunete. Scopul acestor procese este de a expune o suprafață de bază curată a magnetului NdFeB potrivit pentru galvanizare.
În comparație cu piesele obișnuite din oțel, pretratarea pentru produsele NdFeB este mai dificilă din cauza suprafeței lor aspre și poroase , ceea ce face dificilă îndepărtarea completă a murdăriei. Acești „contaminanți” pot afecta negativ forța de legătură dintre stratul de NdFeB și substrat.
În prezent, pretratarea cu NdFeB implică, în general, mai multe etape de curățare cu ultrasunete. Efectul de cavitație al ultrasunetelor îndepărtează complet petele de ulei, acizii, alcalii și alte substanțe din microporii NdFeB. Această metodă îndepărtează eficient cenușa de bor generată pe suprafața NdFeB în timpul spălării cu acid.
03 Tehnologii diversificate de tratare a suprafețelor
Există diferite metode pentru tratarea anticorozivă a NdFeB, incluzând în mod obișnuit galvanizarea, placarea electroless, acoperirea electroforetică, tratamentul cu fosfatare etc. Fiecare metodă are avantajele sale unice și scenariile aplicabile.
Tratamentul de pasivare
Pasivarea presupune formarea unei pelicule de protecție pe suprafața magneților Nd prin metode chimice pentru a atinge scopuri anticorozive. Procesul de pasivare include: degresare → clătire cu apă → clătire cu apă cu ultrasunete → spălare cu acid → clătire cu apă → clătire cu apă cu ultrasunete → clătire cu apă pură → tratament de pasivare → clătire cu apă pură → deshidratare → uscare.
Tratamentele tradiționale de pasivare folosesc în cea mai mare parte acidul cromic și cromații ca agenți de tratare, cunoscuți sub numele de pasivare cromatică. Filmul de conversie cromat format pe suprafața metalului după tratament oferă o bună protecție anticorozivă pentru metalul de bază.
Tratament de fosfatare
Tratamentul de fosfatare presupune generarea unui film protector cu fosfat insolubil pe suprafața metalului printr-o reacție chimică. Această metodă are un cost relativ scăzut și o funcționare simplă, dar performanța sa anticorozivă este mai slabă în comparație cu galvanizarea.
O metodă îmbunătățită implică tratamentul de pasivare după fosfatare, în care produsul fosfatat este scufundat într-o soluție mixtă de derivați de acid stearic topit și rășină epoxidica. Filmul de protecție obținut prin această metodă are o aderență puternică , o suprafață uniformă și o rezistență la coroziune semnificativ îmbunătățită.
Tratament de galvanizare
Ca metodă de tratare a suprafețelor metalice mature, galvanizarea este utilizată pe scară largă. Galvanizarea NdFeB poate adopta diferite procese de galvanizare în funcție de mediul de utilizare al produsului.
Acoperirile de suprafață variază, de asemenea, cum ar fi placarea cu zinc, placarea cu nichel, placarea cu cupru, placarea cu cositor, placarea cu metale prețioase, rășina epoxidice, etc. Cele trei procese principale sunt, în general, placarea cu zinc, nichel + cupru + placarea cu nichel și nichel + cupru + placarea cu nichel electroless..
Doar zincul și nichelul sunt potrivite pentru placarea directă pe suprafața magneților NdFeB, astfel încât tehnologia de galvanizare multistrat este în general implementată după placarea cu nichel. Provocarea tehnică a placarii directe cu cupru pe NdFeB a fost acum depășită, iar placarea directă cu cupru urmată de placarea cu nichel este o tendință de dezvoltare.
04 Compararea performanțelor diferitelor acoperiri
Cele mai utilizate acoperiri pentru magneții NdFeB puternici sunt placarea cu zinc și placarea cu nichel. Au diferențe evidente de aspect, rezistență la coroziune, durată de viață, preț etc.
Caracteristicile zincării
Zincarea este cea mai rentabilă opțiune. Principalul său avantaj este costul scăzut, făcându-l potrivit pentru aplicații în care aspectul nu este o prioritate ridicată.
Cu toate acestea, zincul este un metal activ care poate reacționa cu acizii, astfel încât rezistența sa la coroziune este relativ slabă . În timp, acoperirea suprafeței este predispusă să cadă, provocând oxidarea magnetului și afectând astfel proprietățile magnetice ale acestuia.
Caracteristicile placarii cu nichel
Placarea cu nichel este superioară zincării în ceea ce privește lustruirea și are un aspect mai strălucitor. Cei care necesită un aspect ridicat al produsului aleg de obicei placarea cu nichel.
După tratarea suprafeței de placare cu nichel, rezistența sa la coroziune este mai mare. Datorită diferenței de rezistență la coroziune, durata de viață a placarii cu nichel este mai lungă decât cea a placarii cu zinc. Placarea cu nichel are o duritate mai mare decât placarea cu zinc, ceea ce poate evita în mare măsură ciobirea, crăparea și alte fenomene la magneții puternici NdFeB cauzate de impactul în timpul utilizării.
05 Cum să alegi stratul potrivit?
Atunci când selectați magneți NdFeB puternici, este necesar să luați în considerare în mod cuprinzător factori precum temperatura de funcționare, impactul asupra mediului, cerințele de rezistență la coroziune, aspectul produsului, aderența acoperirii, efectul adeziv etc., pentru a decide ce acoperire să utilizați.
Pentru aplicațiile cu cerințe ridicate de aspect , cum ar fi produsele electronice de larg consum, placarea cu nichel este de obicei aleasă deoarece are un aspect mai strălucitor și o rezistență mai bună la coroziune.
Pentru aplicațiile în care magnetul nu este expus și cerințele privind aspectul produsului sunt relativ scăzute, placarea cu zinc poate fi considerată pentru a reduce costurile.
În medii cu temperatură înaltă, umiditate ridicată sau corozive, este necesar să alegeți acoperiri cu o rezistență mai bună la coroziune , cum ar fi galvanizarea multistrat (nichel + cupru + nichel).
06 Tendințe de dezvoltare a tehnologiei de tratare a suprafețelor
Tehnologia de tratare a suprafeței NdFeB este în continuă dezvoltare și inovație. În ultimii ani, cerințele pentru rezistența la coroziune a filmelor de conversie NdFeB au devenit din ce în ce mai mari, ceea ce face dificilă satisfacerea cerințelor bazându-se exclusiv pe tehnologia de pasivare.
Un proces utilizat în mod obișnuit este tehnologia filmului de conversie compozit , care implică mai întâi fosfatarea urmată de pasivare. Prin umplerea porilor filmului de fosfatare, rezistența la coroziune a filmului de conversie compozit este îmbunătățită în mod eficient.
Placarea directă cu cupru urmată de placarea cu nichel este o tendință de dezvoltare. Un astfel de design de acoperire este mai propice pentru atingerea indicatorilor de demagnetizare termică a componentelor NdFeB.
Cercetătorii dezvoltă, de asemenea, noi tehnologii de tratare ecologice pentru a reduce impactul asupra mediului. Atunci când se selectează un proces de galvanizare, trebuie luate în considerare nu numai natura protectoare a procesului și caracterul practic al producției, ci și gradul de impact și deteriorare al emisiilor de galvanizare asupra mediului.
Acum, tehnologia de tratare a suprafeței pentru magneții NdFeB poate deja permite acoperirilor să reziste la 500-1000 de ore de testare cu pulverizare de sare, prelungind semnificativ durata de viață a magneților.
Tehnologia de tratare a suprafeței este încă în continuă îmbunătățire. Placarea directă cu cupru urmată de placarea cu nichel este o tendință de dezvoltare, deoarece un astfel de design de acoperire este mai benefic pentru atingerea indicatorilor de demagnetizare termică a componentelor NdFeB.
În viitor, odată cu creșterea cerințelor de protecție a mediului, noile tehnologii de tratare a suprafețelor verzi vor deveni un accent în cercetare și dezvoltare, permițându-ne să ne protejăm mai bine planeta în timp ce ne bucurăm de avantajele tehnologiei.
