Prečo potrebuje malý magnet 'zlatý náter'?
Vo vzduchu pri vysokej teplote 150°C, nechránený NdFeB magnet môže byť úplne zoxidovaný a skorodovaný už za 51 dní, čím nakoniec stratí svoju magickú magnetickú silu.
Ako 'kráľ magnetov' v modernom priemysle sú magnety NdFeB široko používané v nových energetických vozidlách, výrobe veternej energie, spotrebnej elektronike a iných oblastiach vďaka svojim vynikajúcim magnetickým vlastnostiam. Tento silný magnet má však fatálnu slabosť: je veľmi náchylný na koróziu a oxidáciu.
Bez povrchovej úpravy NdFeB magnety rýchlo oxidujú na vzduchu, čo vedie k rozpadu alebo dokonca úplnej strate magnetických vlastností, čo v konečnom dôsledku ovplyvňuje výkon a životnosť celého stroja.
01 Prečo je potrebná povrchová úprava?
NdFeB magnety sa vyrábajú pomocou procesov práškovej metalurgie, čo z nich robí vysoko chemicky reaktívny práškový materiál s vnútornými mikropórmi a dutinami. Táto porézna štruktúra spôsobuje, že magnet pôsobí ako miniatúrna špongia, ktorá ľahko absorbuje vlhkosť a znečisťujúce látky zo vzduchu.
Experimentálne výsledky ukazujú, že 1 cm³ sintrovaný permanentný magnet NdFeB umiestnený na vzduchu pri 150 °C počas 51 dní bude úplne oxidovaný a skorodovaný . Dokonca aj pri izbovej teplote nechránené magnety NdFeB postupne oxidujú, čo vedie k poklesu magnetických vlastností.
Keď magnetické materiály korodujú alebo sa poškodí ich zloženie, nakoniec to spôsobí rozpad alebo dokonca úplnú stratu magnetických vlastností, čo ovplyvní výkon a životnosť celého stroja. Povrchová úprava preto nie je len estetickou záležitosťou, ale kľúčovou technológiou na zabezpečenie dlhodobej spoľahlivosti magnetov.
02 Prípravky na povrchovú úpravu
Kvalita galvanického pokovovania NdFeB úzko súvisí s účinnosťou jeho predúpravy. Predúprava je najkritickejšia a najnáchylnejšia na problémy v celom procese povrchovej úpravy.
Predúprava vo všeobecnosti zahŕňa procesy, ako je abrazívne brúsenie a odstraňovanie otrepov, chemické odmasťovanie ponorením, umývanie kyselinou na odstránenie oxidových filmov a aktivácia slabou kyselinou, ktorá sa prelína s čistením ultrazvukom. Účelom týchto procesov je obnažiť čistý základný povrch NdFeB magnetu vhodný na galvanické pokovovanie.
V porovnaní s bežnými oceľovými dielmi je predúprava produktov NdFeB náročnejšia kvôli ich drsnému a pórovitému povrchu , ktorý sťažuje úplné odstránenie nečistôt. Tieto 'kontaminanty' môžu nepriaznivo ovplyvniť spojovaciu silu medzi povlakom NdFeB a substrátom.
V súčasnosti predbežná úprava NdFeB vo všeobecnosti zahŕňa niekoľko stupňov ultrazvukového čistenia. Kavitačný efekt ultrazvuku dôkladne odstraňuje olejové škvrny, kyseliny, zásady a iné látky z mikropórov NdFeB. Táto metóda tiež účinne odstraňuje bórový popol vznikajúci na povrchu NdFeB počas premývania kyselinou.
03 Diverzifikované technológie povrchovej úpravy
Existujú rôzne metódy na antikoróznu úpravu NdFeB, bežne zahŕňajúce galvanické pokovovanie, bezprúdové pokovovanie, elektroforetické nanášanie, fosfátovanie atď. Každá metóda má svoje jedinečné výhody a použiteľné scenáre.
Pasivačná liečba
Pasivácia zahŕňa vytvorenie ochranného filmu na povrchu Nd magnetov pomocou chemických metód na dosiahnutie antikoróznych účelov. Proces pasivácie zahŕňa: odmastenie → oplach vodou → oplach ultrazvukovou vodou → oplach kyselinou → oplach vodou → oplach ultrazvukovou vodou → oplach čistou vodou → pasivačné ošetrenie → oplach čistou vodou → dehydratácia → sušenie.
Tradičné pasivačné úpravy väčšinou používajú kyselinu chrómovú a chrómany ako upravovacie činidlá, známe ako chromátová pasivácia. Chromátový konverzný film vytvorený na kovovom povrchu po úprave poskytuje dobrú antikoróznu ochranu základného kovu.
Fosfátovacia liečba
Ošetrenie fosfátovaním zahŕňa vytvorenie nerozpustného fosfátového ochranného filmu na povrchu kovu prostredníctvom chemickej reakcie. Táto metóda má relatívne nízku cenu a jednoduchú obsluhu, ale jej antikorózna účinnosť je v porovnaní s galvanickým pokovovaním horšia.
Zlepšený spôsob zahŕňa pasivačné spracovanie po fosfátovaní, kde sa fosfátovaný produkt ponorí do zmiešaného roztoku roztavených derivátov kyseliny stearovej a epoxidovej živice. Ochranný film získaný týmto spôsobom má silnú priľnavosť , jednotný povrch a výrazne zlepšenú odolnosť proti korózii.
Ošetrenie galvanickým pokovovaním
Ako zrelá metóda povrchovej úpravy kovov sa široko používa galvanické pokovovanie. Galvanické pokovovanie NdFeB môže prijať rôzne procesy elektrolytického pokovovania v závislosti od prostredia použitia produktu.
Povrchové nátery sa tiež líšia, ako je zinkovanie, pokovovanie niklom, pokovovanie medi, pocínovanie, pokovovanie drahými kovmi, epoxidová živica atď. Tri hlavné procesy sú vo všeobecnosti zinkovanie, pokovovanie niklom + meď + poniklovanie a pokovovanie niklom + meď + bezprúdové poniklovanie.
Na priame pokovovanie na povrchu magnetov NdFeB sú vhodné iba zinok a nikel, takže technológia viacvrstvového galvanického pokovovania sa vo všeobecnosti implementuje po pokovovaní niklom. Technická výzva priameho pokovovania medi na NdFeB bola teraz prelomená a priame pokovovanie medi nasledované pokovovaním niklom je vývojovým trendom.
04 Porovnanie výkonu rôznych náterov
Najčastejšie používané povlaky pre výkonné magnety NdFeB sú zinkovanie a niklovanie. Majú zjavné rozdiely vo vzhľade, odolnosti proti korózii, životnosti, cene atď.
Charakteristika zinkovania
Zinkové pokovovanie je cenovo najefektívnejšia možnosť. Jeho hlavnou výhodou je nízka cena, vďaka čomu je vhodný pre aplikácie, kde vzhľad nie je vysokou prioritou.
Zinok je však aktívny kov, ktorý môže reagovať s kyselinami, takže jeho odolnosť proti korózii je relatívne nízka . V priebehu času je povrchová vrstva náchylná na odpadávanie, čo spôsobuje oxidáciu magnetu a tým ovplyvňuje jeho magnetické vlastnosti.
Charakteristika niklovania
Niklovanie je lepšie ako zinkovanie z hľadiska leštenia a má jasnejší vzhľad. Tí, ktorí vyžadujú vysoký vzhľad produktu, zvyčajne volia niklovanie.
Po povrchovej úprave poniklovaním je jeho odolnosť proti korózii vyššia. V dôsledku rozdielu v odolnosti proti korózii je životnosť niklového pokovovania dlhšia ako pri zinkovaní. Pokovovanie niklom má vyššiu tvrdosť ako pokovovanie zinkom, čo môže do značnej miery zabrániť odštiepeniu, prasknutiu a iným javom vo výkonných magnetoch NdFeB spôsobených nárazom počas používania.
05 Ako si vybrať správny náter?
Pri výbere výkonných magnetov NdFeB je potrebné komplexne zvážiť faktory, ako je prevádzková teplota, vplyv na životné prostredie, požiadavky na odolnosť proti korózii, vzhľad produktu, priľnavosť povlaku, adhézny efekt atď., aby ste sa rozhodli, ktorý povlak použiť.
Pre aplikácie s vysokými požiadavkami na vzhľad , ako sú produkty spotrebnej elektroniky, sa zvyčajne volí niklovanie, pretože má jasnejší vzhľad a lepšiu odolnosť proti korózii.
Pri aplikáciách, kde magnet nie je odkrytý a požiadavky na vzhľad výrobku sú relatívne nízke, možno zvážiť zníženie nákladov zinkovaním.
Vo vysokoteplotnom, vlhkom alebo korozívnom prostredí je potrebné zvoliť nátery s lepšou odolnosťou proti korózii , ako je viacvrstvové galvanické pokovovanie (nikel + meď + nikel).
06 Vývojové trendy technológie povrchovej úpravy
Technológia povrchovej úpravy NdFeB sa neustále vyvíja a inovuje. V posledných rokoch sú požiadavky na odolnosť NdFeB konverzných filmov proti korózii čoraz vyššie, čo sťažuje splnenie požiadaviek, ktoré sa spoliehajú výlučne na pasivačnú technológiu.
Bežne používaným procesom je technológia kompozitnej konverznej fólie , ktorá zahŕňa najskôr fosfátovanie, po ktorom nasleduje pasivácia. Vyplnením pórov fosfátovacieho filmu sa účinne zlepší odolnosť kompozitného konverzného filmu proti korózii.
Vývojovým trendom je priame pokovovanie medi, po ktorom nasleduje poniklovanie. Takýto dizajn povlaku je vhodnejší na dosiahnutie ukazovateľov tepelnej demagnetizácie komponentov NdFeB.
Výskumníci tiež vyvíjajú nové technológie spracovania šetrné k životnému prostrediu na zníženie vplyvu na životné prostredie. Pri výbere procesu galvanického pokovovania by sa mal brať do úvahy nielen ochranný charakter procesu a praktickosť výroby, ale aj vplyv a stupeň poškodenia emisií galvanického pokovovania na životné prostredie.
Technológia povrchovej úpravy magnetov NdFeB už teraz umožňuje, aby povlaky vydržali 500 – 1 000 hodín testovania soľným postrekom, čím sa výrazne predlžuje životnosť magnetov.
Technológia povrchovej úpravy sa stále zlepšuje. Priame pokovovanie medi nasledované poniklovaním je vývojovým trendom, pretože takýto dizajn povlaku je výhodnejší na dosiahnutie ukazovateľov tepelnej demagnetizácie komponentov NdFeB.
V budúcnosti, s rastúcimi požiadavkami na ochranu životného prostredia, sa nové technológie na úpravu zelených povrchov stanú stredobodom výskumu a vývoja, čo nám umožní lepšie chrániť našu planétu a zároveň si užívať vymoženosti technológie.
