Zakaj majhen magnet potrebuje 'zlato prevleko'?
Na zraku pri visoki temperaturi 150°C, nezaščiten Magnet NdFeB je lahko popolnoma oksidiran in korodiran v samo 51 dneh, na koncu pa izgubi svojo čarobno magnetno silo.
Magneti NdFeB kot 'kralji magnetov' v sodobni industriji se zaradi svojih odličnih magnetnih lastnosti pogosto uporabljajo v novih energetskih vozilih, proizvodnji vetrne energije, potrošniški elektroniki in na drugih področjih. Vendar ima ta močan magnet usodno slabost: zelo je dovzeten za korozijo in oksidacijo.
Brez površinske obdelave magneti NdFeB hitro oksidirajo na zraku, kar povzroči razpad ali celo popolno izgubo magnetnih lastnosti, kar na koncu vpliva na delovanje in življenjsko dobo celotnega stroja.
01 Zakaj je potrebna površinska obdelava?
Magneti NdFeB se proizvajajo s postopki praškaste metalurgije, zaradi česar so zelo kemično reaktiven praškasti material z notranjimi mikroporami in prazninami. Ta porozna struktura povzroči, da magnet deluje kot miniaturna goba, ki zlahka absorbira vlago in onesnaževala iz zraka.
Eksperimentalni rezultati kažejo, da bo 1 cm³ sintran trajni magnet NdFeB, postavljen na zrak pri 150 °C za 51 dni, popolnoma oksidiran in korodiran . Celo pri sobni temperaturi nezaščiteni NdFeB magneti postopoma oksidirajo, kar vodi do zmanjšanja magnetnih lastnosti.
Ko so magnetni materiali korodirani ali je njihova sestava poškodovana, bo to sčasoma povzročilo razpad ali celo popolno izgubo magnetnih lastnosti, kar bo vplivalo na delovanje in življenjsko dobo celotnega stroja. Zato površinska obdelava ni le stvar estetike, temveč ključna tehnologija za zagotavljanje dolgoročne zanesljivosti magnetov.
02 Priprave za površinsko obdelavo
Kakovost galvanizacije NdFeB je tesno povezana z učinkovitostjo njegove predobdelave. Predobdelava je najbolj kritična in najbolj nagnjena k težavam v celotnem postopku površinske obdelave.
Predobdelava na splošno vključuje postopke, kot so abrazivno brušenje in odstranjevanje robov, kemično razmaščevanje s potapljanjem, pranje s kislino za odstranitev oksidnih filmov in aktivacija s šibko kislino, vmes z ultrazvočnim čiščenjem. Namen teh postopkov je izpostaviti čisto osnovno površino magneta NdFeB, primerno za galvanizacijo.
V primerjavi z običajnimi jeklenimi deli je predobdelava izdelkov NdFeB težja zaradi njihove grobe in porozne površine , zaradi česar je težko popolnoma odstraniti umazanijo. Ti 'onesnaževalci' lahko negativno vplivajo na vezno silo med prevleko NdFeB in podlago.
Trenutno predobdelava NdFeB na splošno vključuje več stopenj ultrazvočnega čiščenja. Kavitacijski učinek ultrazvoka temeljito odstrani oljne madeže, kisline, alkalije in druge snovi iz mikropor NdFeB. Ta metoda tudi učinkovito odstrani borov pepel, ki nastane na površini NdFeB med izpiranjem s kislino.
03 Raznolike tehnologije površinske obdelave
Obstajajo različne metode za protikorozijsko obdelavo NdFeB, ki običajno vključujejo galvanizacijo, brezelektrično prevleko, elektroforetično prevleko, fosfatiranje itd. Vsaka metoda ima svoje edinstvene prednosti in uporabne scenarije.
Zdravljenje s pasivizacijo
Pasivacija vključuje oblikovanje zaščitnega filma na površini Nd magnetov s kemičnimi metodami za doseganje protikorozijskih namenov. Proces pasivacije vključuje: razmaščevanje → izpiranje z vodo → izpiranje z ultrazvočno vodo → pranje s kislino → izpiranje z vodo → izpiranje z ultrazvočno vodo → izpiranje s čisto vodo → obdelava s pasivacijo → izpiranje s čisto vodo → dehidracija → sušenje.
Tradicionalne pasivne obdelave večinoma uporabljajo kromovo kislino in kromate kot sredstva za obdelavo, znane kot kromatna pasivacija. Kromatni film za pretvorbo, ki nastane na kovinski površini po obdelavi, zagotavlja dobro protikorozijsko zaščito osnovne kovine.
Fosfatiranje
Fosfatiranje vključuje ustvarjanje netopnega fosfatnega zaščitnega filma na kovinski površini s kemično reakcijo. Ta metoda ima razmeroma nizke stroške in preprosto delovanje, vendar je njena protikorozijska učinkovitost slabša v primerjavi z galvanizacijo.
Izboljšana metoda vključuje pasivno obdelavo po fosfatiranju, kjer je fosfatiran produkt potopljen v mešano raztopino staljenih derivatov stearinske kisline in epoksi smole. Zaščitni film, pridobljen s to metodo, ima močan oprijem , enakomerno površino in znatno izboljšano odpornost proti koroziji.
Galvanska obdelava
Kot zrela metoda površinske obdelave kovin se galvanizacija pogosto uporablja. Galvanizacija z NdFeB lahko sprejme različne postopke galvanizacije, odvisno od okolja uporabe izdelka.
Površinski premazi se prav tako razlikujejo, kot so cinkanje, ponikljanje, bakrenje, pocinkanje, pocinkanje s plemenitimi kovinami, epoksidna smola itd. Trije glavni postopki so na splošno cinkanje, nikelj + baker + nikljanje in nikelj + baker + brezelektrično nikljanje..
Samo cink in nikelj sta primerna za neposredno nanašanje na površino NdFeB magnetov, zato se tehnologija večplastne galvanizacije na splošno izvaja po nikljanju. Tehnični izziv neposrednega bakrenja na NdFeB je zdaj prebit in neposredno bakrenje, ki mu sledi nikljanje, je razvojni trend.
04 Primerjava učinkovitosti različnih premazov
Najpogosteje uporabljeni premazi za močne NdFeB magnete so cinkanje in nikljanje. Imajo očitne razlike v videzu, odpornosti proti koroziji, življenjski dobi, ceni itd.
Značilnosti cinkanja
Cinkanje je najbolj stroškovno učinkovita možnost. Njegova glavna prednost je nizka cena, zaradi česar je primeren za aplikacije, kjer videz ni na prvem mestu.
Vendar pa je cink aktivna kovina, ki lahko reagira s kislinami, zato je njegova odpornost proti koroziji razmeroma slaba . Sčasoma je površinski premaz nagnjen k temu, da odpade, kar povzroči oksidacijo magneta in s tem vpliva na njegove magnetne lastnosti.
Značilnosti nikljanja
Nikljana prevleka je boljša od cinkane v smislu poliranja in ima svetlejši videz. Tisti, ki potrebujejo visok videz izdelka, se običajno odločijo za nikljanje.
Po površinski obdelavi z nikljanjem je njegova odpornost proti koroziji večja. Zaradi razlike v odpornosti proti koroziji je življenjska doba nikljanja daljša od cinkanja. Nikljanje ima višjo trdoto kot cinkanje, s čimer se lahko v veliki meri izognemo krušenju, pokanju in drugim pojavom v močnih NdFeB magnetih, ki jih povzroči udarec med uporabo.
05 Kako izbrati pravi premaz?
Pri izbiri močnih magnetov NdFeB je treba celovito upoštevati dejavnike, kot so delovna temperatura, vpliv na okolje, zahteve glede odpornosti proti koroziji, videz izdelka, oprijem premaza, učinek lepila itd., da se odločimo, kateri premaz uporabiti.
Za aplikacije z visokimi zahtevami glede videza , kot so izdelki potrošniške elektronike, se običajno izbere nikljanje, ker ima svetlejši videz in boljšo odpornost proti koroziji.
Pri aplikacijah, kjer magnet ni izpostavljen in so zahteve glede videza izdelka razmeroma nizke, je cinkanje mogoče zmanjšati stroške.
V okoljih z visoko temperaturo, visoko vlažnostjo ali korozivnimi okolji je treba izbrati premaze z boljšo odpornostjo proti koroziji , kot je večplastna galvanizacija (nikelj + baker + nikelj).
06 Trendi razvoja tehnologije površinske obdelave
Tehnologija površinske obdelave NdFeB se nenehno razvija in uvaja inovacije. V zadnjih letih so zahteve za korozijsko odpornost filmov za pretvorbo NdFeB postale vse višje, zaradi česar je težko izpolniti zahteve, ki se opirajo izključno na tehnologijo pasivizacije.
Običajno uporabljen postopek je tehnologija kompozitnega pretvorbenega filma , ki najprej vključuje fosfatiranje, ki mu sledi pasivacija. Z zapolnitvijo por folije za fosfatiranje se odpornost kompozitne pretvorbene folije proti koroziji učinkovito izboljša.
Neposredno bakrenje, ki mu sledi nikljanje, je razvojni trend. Takšna zasnova prevleke je bolj ugodna za doseganje indikatorjev toplotnega razmagnetenja komponent NdFeB.
Raziskovalci razvijajo tudi nove okolju prijazne tehnologije čiščenja za zmanjšanje vpliva na okolje. Pri izbiri postopka galvanizacije je treba upoštevati ne samo zaščitno naravo postopka in praktičnost proizvodnje, temveč tudi vpliv in stopnjo škode emisij galvanizacije na okolje.
Zdaj lahko tehnologija površinske obdelave za magnete NdFeB že omogoči, da prevleke prenesejo 500-1000 ur testiranja s slanim pršenjem, kar znatno podaljša življenjsko dobo magnetov.
Tehnologija površinske obdelave se še vedno nenehno izboljšuje. Neposredno bakrenje, ki mu sledi ponikljanje, je razvojni trend, saj je takšna zasnova prevleke ugodnejša za doseganje indikatorjev toplotnega razmagnetenja komponent NdFeB.
V prihodnosti bodo z naraščajočimi zahtevami glede varstva okolja nove tehnologije obdelave zelenih površin postale osredotočenost na raziskave in razvoj, kar nam bo omogočilo, da bomo bolje zaščitili naš planet in hkrati uživali v prednostih tehnologije.
