Heikentyvätkö Ndfeb-magneettien magneettiset ominaisuudet vähitellen ajan myötä? Mitkä ovat syyt suorituskyvyn heikkenemiseen pitkäaikaisen käytön jälkeen?

1. Ympäristötekijät

1.1 Lämpötilan vaikutukset

• Terminen demagnetisaatio NdFeB-magneeteilla on rajoitettu käyttölämpötila-alue. Altistuminen lämpötiloille, jotka ylittävät niiden enimmäiskäyttölämpötilan (tyypillisesti 100–200°C, luokasta riippuen) voi aiheuttaa peruuttamatonta magneettista hajoamista. Tämä johtuu siitä, että kohonneet lämpötilat häiritsevät magneettisten domeenien kohdistusta, mikä vähentää nettomagnetisaatiota.
• Esimerkki Sähköajoneuvojen moottoreissa pitkäaikainen käyttö lähellä magneetin lämpötilarajaa voi johtaa magneettivuon tiheyden asteittaiseen laskuun, mikä vaikuttaa moottorin hyötysuhteeseen.

1.2 Kosteus ja korroosio

• Hapettuminen NdFeB-magneetit ovat erittäin alttiita hapettumiselle kosteissa ympäristöissä. Neodyymipitoiset raerajat reagoivat kosteuden ja hapen kanssa muodostaen neodyymioksideja ja -hydroksideja. Nämä korroosiotuotteet ovat epämagneettisia ja hilseilevät pois altistaen tuoreen metallin lisävaurioille.
• Sähkökemiallinen korroosio Happamassa tai suolaisessa ympäristössä magneetin pinta käy läpi sähkökemiallisia reaktioita, jotka kiihdyttävät korroosiota. Tämä on erityisen ongelmallista meri- tai teollisuusympäristöissä, joissa on kemikaaleja.
• Vaikutus suorituskykyyn Korroosio ei ainoastaan ​​heikennä magneetin fyysistä eheyttä, vaan myös häiritsee magneettipiiriä, mikä johtaa magneettivuon menetykseen. Tutkimukset osoittavat, että päällystämättömät NdFeB-magneetit voivat pettää tunneissa suolasumutesteissä, kun taas päällystetyt magneetit kestävät 500–1 000 tuntia tai enemmän.

2. Materiaalin hajoaminen

2.1 Mikrorakenteelliset muutokset

• Viljan kasvu Ajan myötä NdFeB-magneettien raerajat voivat lämpöaktivoitua, mikä johtaa raekasvuun. Suuremmat rakeet vähentävät magneetin koersitiivisuutta (vastustuskykyä demagnetisaatiolle), mikä tekee siitä alttiimman ulkoisille magneettikentille tai lämpötilan vaihteluille.
• Vaihemuutokset Pitkäaikainen altistuminen korkeille lämpötiloille voi aiheuttaa ei-magneettisten faasien muodostumista (esim. α-Fe), jotka laimentavat magneettista materiaalia ja heikentävät kokonaissuorituskykyä.

2.2 Alkuaineiden diffuusio

• Neodyymin siirtyminen Joissakin tapauksissa neodyymiatomit voivat diffundoitua pinnalle tai raerajoille muodostaen oksideja tai muuttaen paikallista koostumusta. Tämä voi ajan myötä heikentää magneetin magneettisia ominaisuuksia.

3. Rakenteelliset muutokset

3.1 Magneettisen domeenin dynamiikka

• Verkkotunnuksen seinän kiinnittäminen Magneettisten domeeniseinien (tasaisen magnetoitumisen alueiden välisten rajojen) liikkeeseen vaikuttavat materiaalin viat, epäpuhtaudet ja jännitykset. Ajan myötä nämä tekijät voivat aiheuttaa domeeniseinien "kiinnittymisen", mikä heikentää magneetin kykyä ylläpitää vakaata magneettista tilaa.
• Magneettinen ikääntyminen Vaikka ulkoisia stressitekijöitä ei olisikaan, magneetin mikrorakenne voi muuttua hitaasti lämpötilavaihteluiden vuoksi, mikä johtaa domeenien asteittaiseen uudelleenjärjestäytymiseen ja magneettivuon vähenemiseen.

3.2 Mekaaninen rasitus

• Lämpöpyöräily Toistuvat lämmitys- ja jäähdytysjaksot voivat aiheuttaa magneetissa mekaanista rasitusta magneettisen materiaalin ja sen pinnoitteen tai kotelon välisen erilaisen lämpölaajenemisen vuoksi. Tämä jännitys voi aiheuttaa mikrohalkeamia tai delaminaatiota, mikä häiritsee magneettipiiriä.
• Tärinä ja iskut Sovelluksissa, joissa esiintyy voimakasta tärinää tai mekaanisia iskuja (esim. tuuliturbiinit tai ilmailu- ja avaruusjärjestelmät), magneetti voi vaurioitua fyysisesti, mikä heikentää sen magneettisia ominaisuuksia.

4. Pitkäaikaiset vakaustutkimukset

4.1 Huoneenlämmössä kypsyttäminen

• Kokeelliset tiedot Tutkimukset ovat osoittaneet, että huoneenlämmössä kuivissa olosuhteissa säilytetyissä korkealaatuisissa NdFeB-magneeteissa magneettinen heikkeneminen on vähäistä vuosikymmenten aikana. Esimerkiksi suomalaistutkijoiden tutkimuksessa ei havaittu havaittavaa magneettista häviötä sintratussa NdFeB-magneetissa, jota säilytettiin vuoden ajan huoneenlämmössä.
• Rajoitukset Ilman kosteudelle altistuneet pinnoittamattomat magneetit voivat kuitenkin ajan myötä heikentyä merkittävästi korroosion vuoksi. Pinnoitetut magneetit taas voivat säilyttää suorituskykynsä 30–50 vuotta tai enemmän asianmukaisissa säilytysolosuhteissa.

4.2 Korkean lämpötilan vanheneminen

• Kiihtyvä hajoaminen Korotetuissa lämpötiloissa magneettisen hajoamisen nopeus kasvaa dramaattisesti. Esimerkiksi magneetti, joka on säilytetty kohdassa 150°C voi hävitä 10–20 % magneettivuostaan ​​muutamassa vuodessa, kun taas magneetti säilytetään 80°C voi osoittaa vain muutaman prosentin tappiota samalla ajanjaksolla.
• Kriittiset tekijät Magneetin luontainen koersitiivisuus (Hcj) ja magneettinen ohjauskerroin (Pc) ovat avainasemassa sen korkean lämpötilan stabiilisuuden määrittämisessä. Korkeammat Hcj-arvot ja matalammat (negatiivisemmat) Pc-arvot korreloivat parempaan pitkän aikavälin vakauteen.

5. Lieventämisstrategiat

NdFeB-magneettien pitkäaikaisen vakauden parantamiseksi voidaan käyttää useita strategioita:

• Pinnoitteet Nikkelipinnoitus, epoksipinnoitteet tai komposiittikäsittelyt (esim. Ni-Cu-Ni + epoksi) tarjoavat suojan kosteutta ja kemikaaleja vastaan, mikä parantaa merkittävästi korroosionkestävyyttä.
• Materiaalien optimointi Seosaineiden (esim. dysprosiumin tai terbiumin) lisääminen voi lisätä magneetin koersitiivisuutta ja lämpöstabiilisuutta, mikä tekee siitä kestävämmän demagnetisoitumiselle.
• Suunnittelun parannukset Magneetin muodon, koon ja magneettipiirin optimointi voi vähentää rasituskeskittymiä ja parantaa kokonaissuorituskykyä.
• Ympäristönhallinta Magneettien säilytys kuivassa ja viileässä paikassa sekä altistumisen välttäminen syövyttäville aineille voi pidentää niiden käyttöikää.