Otpornost Alnico magneta na koroziju: performanse u vlažnim, kiselo-baznim i slanim okruženjima te rizik od usitnjavanja

1. Uvod u Alnico magnete

Alnico magneti su vrsta permanentnog magneta sastavljenog prvenstveno od aluminija (Al), nikla (Ni), kobalta (Co) i željeza (Fe), s manjim dodacima bakra (Cu), titana (Ti) i drugih elemenata. Poznati su po svojoj izvrsnoj toplinskoj stabilnosti, s maksimalnom radnom temperaturom do 550 °C i visokom koercitivnošću na povišenim temperaturama. Alnico magneti se proizvode kroz dva glavna procesa: sinteriranje i lijevanje , pri čemu je lijevanje češća metoda za proizvodnju složenih oblika.

Zbog svojih jedinstvenih svojstava, Alnico magneti se široko koriste u zrakoplovstvu, vojnoj industriji, automobilskoj industriji i industriji , gdje su stabilnost na visokim temperaturama i otpornost na koroziju ključne.

2. Otpornost Alnico magneta na koroziju

Alnico magneti pokazuju dobru inherentnu otpornost na koroziju , prvenstveno zbog stvaranja stabilnog pasivnog oksidnog sloja na njihovoj površini. Ovaj oksidni sloj djeluje kao zaštitna barijera, sprječavajući daljnju koroziju. Otpornost Alnico magneta na koroziju može se pripisati sljedećim čimbenicima:

• Sadržaj nikla (Ni) : Nikal poboljšava stvaranje pasivnog oksidnog filma, poboljšavajući otpornost na koroziju u mnogim okruženjima.
• Sadržaj kobalta (Co) : Kobalt doprinosi stabilnosti matrice legure, smanjujući osjetljivost na lokalnu koroziju.
• Sastav bez kroma : Za razliku od nekih drugih magnetskih materijala (npr. NdFeB), Alnico ne sadrži krom, koji može biti sklon točkastoj koroziji u okruženjima bogatim kloridima.

Međutim, otpornost Alnicoa na koroziju nije ujednačena u svim okruženjima. Čimbenici poput vlažnosti, temperature, pH vrijednosti i prisutnosti agresivnih iona (npr. Cl⁻) mogu značajno utjecati na njegove performanse.

3. Ponašanje korozije u specifičnim okruženjima

3.1 Vlažna okruženja

U vlažnim okruženjima , Alnico magneti su općenito otporni na koroziju zbog stvaranja tankog, prianjajućeg oksidnog sloja. Međutim, dugotrajna izloženost visokoj vlažnosti (npr. >85% relativne vlažnosti ) može dovesti do:

• Promjena boje površine : Može doći do blagog potamnjenja ili tamnjenja površine, ali to obično ne utječe na magnetska svojstva.
• Lokalizirana korozija : U prisutnosti onečišćujućih tvari (npr. prašine, soli), korozija u obliku rupica ili pukotina može započeti na površinskim nedostacima ili inkluzijama.

Brzina korozije :
U uvjetima 85°C/85% relativne vlažnosti , brzina korozije Alnico čelika je obično <0,1 μm/godina , slično kao i kod poniklanih materijala u idealnim uvjetima. Međutim, ako je pasivni sloj oštećen (npr. ogrebotinama ili mehaničkom abrazijom), brzina korozije može se neznatno povećati.

3.2 Kisela okruženja

Alnico magneti su manje otporni na kisele sredine u usporedbi s neutralnim ili alkalnim uvjetima. Korozijsko ponašanje ovisi o vrsti i koncentraciji kiseline:

• Razrijeđena sumporna kiselina (H₂SO₄) : Pri niskim koncentracijama (<10%), Alnico može pokazivati ​​umjerenu otpornost, ali pri višim koncentracijama korozija se ubrzava zbog otapanja oksidnog sloja i napada na matricu legure.
• Klorovodična kiselina (HCl) : Čak i razrijeđena HCl može uzrokovati brzu koroziju zbog agresivne prirode kloridnih iona, koji narušavaju pasivni film i potiču koroziju.
• Organske kiseline (npr. octena kiselina) : Alnico pokazuje bolju otpornost na slabe organske kiseline u usporedbi s jakim anorganskim kiselinama, ali dugotrajna izloženost i dalje može dovesti do degradacije površine.

Brzina korozije :
U 1 M HCl na sobnoj temperaturi , brzina korozije Alnicoa može doseći nekoliko mikrometara na sat , što ga čini neprikladnim za dugotrajno izlaganje jako kiselim okruženjima bez zaštitnih premaza.

3.3 Alkalna okruženja

Alnico pokazuje dobru otpornost na blago alkalne sredine (npr. pH 8–10 ), ali njegove performanse se smanjuju u jako alkalnim uvjetima (npr. pH > 12).):

• Blaga alkalnost : Pasivni oksidni sloj ostaje stabilan, a stope korozije su niske (<0,1 μm/godina).
• Jaka alkalnost : Visoki pH može otopiti oksidni sloj i napasti matricu legure, što dovodi do povećane brzine korozije.

Brzina korozije :
U 1 M NaOH na sobnoj temperaturi , brzina korozije Alnico-a može premašiti 1 μm/sat , što ističe njegovu osjetljivost na jako alkalne otopine.

3.4 Okruženja sa slanom maglom

Ispitivanje slanom maglom (npr.ASTM B117 ) je standardna metoda za procjenu otpornosti materijala na koroziju u morskim ili okruženjima bogatim kloridima. Alnico magneti općenito dobro pokazuju rezultate u testovima slane magle zbog svog pasivnog oksidnog sloja, ali dugotrajna izloženost može dovesti do:

• Točkasta korozija : Kloridni ioni prodiru u pasivni sloj, uzrokujući lokalizirane rupice koje s vremenom mogu rasti.
• Stvaranje bijele hrđe : U nekim slučajevima može se stvoriti rastresiti, praškasti produkt korozije (slično proizvodima korozije cinka), ali to je rjeđe za Alnico u usporedbi s materijalima na bazi cinka.

Brzina korozije :
U spreju soli s 5% NaCl na 35°C , Alnico magneti obično pokazuju koroziju <0,5 μm/godini nakon 1000 sati izloženosti. Međutim, ako je površina oštećena ili loše polirana, brzina korozije može se značajno povećati.

4. Rizik od pulverizacije

Pulverizacija se odnosi na razgradnju materijala u fini prah zbog korozije ili mehaničke degradacije. Za Alnico magnete, rizik od pulverizacije je nizak u normalnim uvjetima , ali određeni čimbenici mogu povećati vjerojatnost:

• Teška korozija : U vrlo agresivnim okruženjima (npr. jake kiseline ili lužine), opsežna korozija može oslabiti strukturu materijala, što dovodi do ljuštenja ili ljuštenja površinskog sloja. Međutim, pravo usitnjavanje (potpuna dezintegracija u prah) je rijetkost za Alnico.
• Termički ciklusi : Ponavljano zagrijavanje i hlađenje mogu izazvati toplinska naprezanja, što potencijalno može uzrokovati mikropukotine ili raslojavanje površinskog sloja. To je relevantnije kod visokotemperaturnih primjena s brzim promjenama temperature.
• Mehanička abrazija : Kontinuirano trenje ili udar mogu istrošiti površinu, ali to se obično ne naziva pulverizacijom.

Zaključak o pulverizaciji :
Alnico magneti nisu skloni usitnjavanju u normalnim uvjetima korozije. Međutim, u ekstremnim okruženjima (npr. jake kiseline na povišenim temperaturama) može doći do degradacije površine, ali potpuna dezintegracija u prah je malo vjerojatna.

5. Usporedba s drugim magnetskim materijalima

Radi boljeg konteksta, otpornost Alnicoa na koroziju može se usporediti s drugim uobičajenim materijalima za permanentne magnete:

6. Povećanje otpornosti na koroziju

Iako Alnico ima dobru inherentnu otpornost na koroziju, njegove performanse mogu se dodatno poboljšati putem:

• Zaštitni premazi : Nanošenje premaza poput nikla (Ni), epoksida ili parilena može poboljšati otpornost na koroziju, posebno u teškim uvjetima okoline.
• Poliranje površine : Glatka, polirana površina smanjuje vjerojatnost korozije u pukotinama i poboljšava prianjanje pasivnog oksidnog sloja.
• Izbjegavanje onečišćenja : Održavanje površine čistom i bez prašine, soli ili drugih onečišćenja smanjuje rizik od lokalizirane korozije.

7. Sažetak ključnih nalaza

1. Otpornost na koroziju : Alnico magneti pokazuju dobru inherentnu otpornost na koroziju zbog stabilnog pasivnog oksidnog sloja, što ih čini prikladnim za mnoge industrijske primjene.
2. Vlažna okruženja : Niske stope korozije (<0,1 μm/godina) pri visokoj vlažnosti (85 °C/85 % relativne vlažnosti).
3. Kisela okruženja : Osjetljivo na jake kiseline (npr. HCl, H₂SO₄), s brzinom korozije većom od 1 μm/sat.
4. Alkalne okoline : Otporan na blagu alkalnost, ali se razgrađuje u jakim lužinama (pH > 12).
5. Slana magla : Brzine korozije <0,5 μm/godina u 5%-tnoj slanoj magli NaCl nakon 1000 sati.
6. Rizik od usitnjavanja : Nizak u normalnim uvjetima; ekstremni uvjeti mogu uzrokovati degradaciju površine, ali ne i potpuno usitnjavanje.
7. Usporedba : Otporniji na koroziju od NdFeB, ali jeftiniji od SmCo; sličan feritu po kemijskoj stabilnosti, ali s superiornijim magnetskim svojstvima.

8. Preporuke

• Za umjerena okruženja (npr. unutarnje industrijske prostore), Alnico magneti se mogu koristiti bez dodatne zaštite.
• Za teške uvjete okoline (npr. pomorska industrija, kemijska prerada), razmislite o nanošenju zaštitnih premaza ili odabiru alternativnih materijala poput SmCo.
• Izbjegavajte izlaganje Alnico jakim kiselinama ili lužinama bez odgovarajućih zaštitnih mjera.
• Redoviti pregledi i održavanje mogu pomoći u prepoznavanju ranih znakova korozije i sprječavanju degradacije.

9. Zaključak

Alnico magneti su robustan i otporan na koroziju izbor za primjene koje zahtijevaju stabilnost i trajnost na visokim temperaturama. Iako nisu imuni na sve oblike korozije, njihove performanse u vlažnim, kiselim, alkalnim okruženjima i okruženjima sa slanom maglom općenito su prihvatljive za mnoge industrijske primjene. Razumijevanjem njihovih ograničenja i primjenom odgovarajućih zaštitnih mjera, Alnico magneti mogu pružiti pouzdanu uslugu u širokom rasponu zahtjevnih uvjeta.