Varför behöver en liten magnet en 'guldbeläggning'?
I luft vid en hög temperatur på 150°C, en oskyddad NdFeB-magnet kan oxideras fullständigt och korroderas på bara 51 dagar och förlorar i slutändan sin magiska magnetiska kraft.
Som 'kungen av magneter' i modern industri används NdFeB-magneter i stor utsträckning i nya energifordon, vindkraftsproduktion, konsumentelektronik och andra områden på grund av deras utmärkta magnetiska egenskaper. Denna kraftfulla magnet har dock en dödlig svaghet: den är mycket känslig för korrosion och oxidation.
Utan ytbehandling oxiderar NdFeB-magneter snabbt i luften, vilket leder till att magnetiska egenskaper försämras eller till och med fullständigt försvinner, vilket i slutändan påverkar hela maskinens prestanda och livslängd.
01 Varför är ytbehandling nödvändig?
NdFeB-magneter tillverkas med pulvermetallurgiska processer, vilket gör dem till ett mycket kemiskt reaktivt pulvermaterial med interna mikroporer och tomrum. Denna porösa struktur gör att magneten fungerar som en miniatyrsvamp som lätt absorberar fukt och föroreningar från luften.
Experimentella resultat visar att en 1cm³ sintrad NdFeB permanentmagnet placerad i luft vid 150°C i 51 dagar kommer att oxideras fullständigt och korroderas . Även vid rumstemperatur oxiderar oskyddade NdFeB-magneter gradvis, vilket leder till en minskning av magnetiska egenskaper.
När magnetiska material är korroderade eller deras sammansättning skadas, kommer det så småningom att orsaka sönderfall eller till och med fullständig förlust av magnetiska egenskaper, vilket påverkar prestandan och livslängden för hela maskinen. Därför är ytbehandling inte bara en fråga om estetik utan en nyckelteknologi för att säkerställa magneternas långsiktiga tillförlitlighet.
02 Förberedelser för ytbehandling
Kvaliteten på NdFeB-galvanisering är nära relaterad till effektiviteten av dess förbehandling. Förbehandling är den mest kritiska och mest utsatta för problem i hela ytbehandlingsprocessen.
Förbehandling innefattar i allmänhet processer som slipning och avgradning, kemisk avfettning genom nedsänkning, syratvätt för att avlägsna oxidfilmer och svag syraaktivering, varvat med ultraljudsrengöring. Syftet med dessa processer är att exponera en ren grundyta på NdFeB-magneten lämplig för galvanisering.
Jämfört med vanliga ståldetaljer är förbehandlingen för NdFeB-produkter svårare på grund av deras grova och porösa yta , vilket gör det svårt att helt ta bort smuts. Dessa 'föroreningar' kan negativt påverka bindningskraften mellan NdFeB-beläggningen och substratet.
För närvarande innefattar NdFeB-förbehandling i allmänhet flera steg av ultraljudsrengöring. Kavitationseffekten av ultraljud tar noggrant bort oljefläckar, syror, alkalier och andra ämnen från mikroporerna i NdFeB. Denna metod tar också effektivt bort boraska som genereras på ytan av NdFeB under syratvätt.
03 Diversifierad ytbehandlingsteknik
Det finns olika metoder för anti-korrosionsbehandling av NdFeB, vanligen inklusive galvanisering, strömlös plätering, elektroforetisk beläggning, fosfatbehandling, etc. Varje metod har sina unika fördelar och tillämpliga scenarier.
Passivationsbehandling
Passivering innebär att man bildar en skyddande film på ytan av Nd-magneter genom kemiska metoder för att uppnå antikorrosionsändamål. I passiveringsprocessen ingår: avfettning → vattensköljning → ultraljudsvattensköljning → syratvätt → vattensköljning → ultraljudsvattensköljning → rentvattensköljning → passiveringsbehandling → rentvattensköljning → uttorkning → torkning.
Traditionella passiveringsbehandlingar använder mestadels kromsyra och kromater som behandlingsmedel, känd som kromatpassivering. Kromatomvandlingsfilmen som bildas på metallytan efter behandling ger ett bra korrosionsskydd för basmetallen.
Fosfatbehandling
Fosfatbehandling innebär generering av en olöslig fosfatskyddsfilm på metallytan genom en kemisk reaktion. Denna metod har relativt låg kostnad och enkel drift, men dess anti-korrosionsprestanda är sämre jämfört med elektroplätering.
En förbättrad metod innebär passiveringsbehandling efter fosfatering, där den fosfaterade produkten nedsänks i en blandad lösning av smälta stearinsyraderivat och epoxiharts. Den skyddande filmen som erhålls med denna metod har stark vidhäftning , en enhetlig yta och avsevärt förbättrad korrosionsbeständighet.
Galvaniseringsbehandling
Som en mogen metallytbehandlingsmetod används galvanisering i stor utsträckning. NdFeB galvanisering kan anta olika galvaniseringsprocesser beroende på produktens användningsmiljö.
Ytbeläggningar varierar också, såsom zinkplätering, nickelplätering, kopparplätering, tennplätering, ädelmetallplätering, epoxiharts, etc. De tre vanliga processerna är i allmänhet zinkplätering, nickel + koppar + nickelplätering och nickel + koppar + strömlös nickelplätering.
Endast zink och nickel är lämpliga för direkt plätering på ytan av NdFeB-magneter, så flerskikts galvaniseringsteknik implementeras i allmänhet efter nickelplätering. Den tekniska utmaningen med direkt kopparplätering på NdFeB har nu slagits igenom, och direkt kopparplätering följt av nickelplätering är en utvecklingstrend.
04 Prestandajämförelse av olika beläggningar
De vanligaste beläggningarna för kraftfulla NdFeB-magneter är zinkplätering och nickelplätering. De har uppenbara skillnader i utseende, korrosionsbeständighet, livslängd, pris etc.
Egenskaper för zinkplätering
Förzinkning är det mest kostnadseffektiva alternativet. Dess främsta fördel är låg kostnad, vilket gör den lämplig för applikationer där utseende inte har hög prioritet.
Zink är dock en aktiv metall som kan reagera med syror, så dess korrosionsbeständighet är relativt dålig . Med tiden är ytbeläggningen benägen att falla av, vilket orsakar oxidation av magneten och påverkar därmed dess magnetiska egenskaper.
Egenskaper för nickelplätering
Nickelplätering är överlägsen zinkplätering vad gäller polering och har ett ljusare utseende. De som kräver högt produktutseende väljer vanligtvis nickelplätering.
Efter ytbehandling av nickelplätering är dess korrosionsbeständighet högre. På grund av skillnaden i korrosionsbeständighet är livslängden för nickelplätering längre än för zinkplätering. Nickelplätering har högre hårdhet än zinkplätering, vilket till stor del kan undvika flisning, sprickbildning och andra fenomen i kraftfulla NdFeB-magneter orsakade av stötar under användning.
05 Hur väljer man rätt beläggning?
När man väljer kraftfulla NdFeB-magneter är det nödvändigt att överväga faktorer som driftstemperatur, miljöpåverkan, krav på korrosionsbeständighet, produktutseende, beläggningsvidhäftning, vidhäftningseffekt etc. för att bestämma vilken beläggning som ska användas.
För applikationer med höga krav på utseende , såsom konsumentelektronikprodukter, väljs vanligtvis nickelplätering eftersom den har ett ljusare utseende och bättre korrosionsbeständighet.
För applikationer där magneten inte är exponerad och kraven på produktens utseende är relativt låga, kan zinkplätering anses minska kostnaderna.
I miljöer med hög temperatur, hög luftfuktighet eller korrosiva miljöer är det nödvändigt att välja beläggningar med bättre korrosionsbeständighet , såsom flerskiktselektroplätering (nickel + koppar + nickel).
06 Utvecklingstrender för ytbehandlingsteknik
NdFeB ytbehandlingsteknik utvecklas och förnyas ständigt. Under de senaste åren har kraven på korrosionsbeständigheten hos NdFeB-konverteringsfilmer blivit allt högre, vilket gör det svårt att möta krav som enbart bygger på passiveringsteknik.
En vanlig process är kompositkonverteringsfilmteknik , som involverar fosfatering först följt av passivering. Genom att fylla porerna i den fosfaterande filmen förbättras korrosionsbeständigheten hos den sammansatta omvandlingsfilmen effektivt.
Direkt kopparplätering följt av nickelplätering är en utvecklingstrend. En sådan beläggningsdesign är mer gynnsam för att uppnå de termiska avmagnetiseringsindikatorerna för NdFeB-komponenter.
Forskare utvecklar också nya miljövänliga reningstekniker för att minska miljöpåverkan. När man väljer en galvaniseringsprocess bör inte bara processens skyddande karaktär och tillverkningspraktiken beaktas, utan även påverkan och skadegraden av galvaniseringsutsläpp på miljön.
Nu kan ytbehandlingstekniken för NdFeB-magneter redan göra att beläggningar klarar 500-1000 timmars saltspraytestning, vilket avsevärt förlänger magneternas livslängd.
Ytbehandlingstekniken förbättras fortfarande kontinuerligt. Direkt kopparplätering följt av nickelplätering är en utvecklingstrend, eftersom en sådan beläggningsdesign är mer fördelaktig för att uppnå de termiska avmagnetiseringsindikatorerna för NdFeB-komponenter.
I framtiden, med ökade miljöskyddskrav, kommer ny grön ytbehandlingsteknik att bli ett fokus på forskning och utveckling, vilket gör att vi kan skydda vår planet bättre samtidigt som vi kan njuta av teknikens bekvämligheter.
