Slabi li magnetska svojstva Ndfeb magneta postupno tijekom vremena? Koji su razlozi pada performansi nakon dugotrajne upotrebe?

1. Čimbenici okoliša

1.1 Utjecaji temperature

• Termička demagnetizacija NdFeB magneti imaju ograničen raspon radne temperature. Izloženost temperaturama koje prelaze njihovu maksimalnu radnu temperaturu (obično 100–200°C, ovisno o stupnju) može uzrokovati nepovratni magnetski raspad. To se događa jer povišene temperature narušavaju poravnanje magnetskih domena, smanjujući neto magnetizaciju.
• Primjer U motorima električnih vozila, dugotrajni rad blizu temperaturne granice magneta može dovesti do postupnog smanjenja gustoće magnetskog toka, što utječe na učinkovitost motora.

1.2 Vlažnost i korozija

• Oksidacija NdFeB magneti su vrlo osjetljivi na oksidaciju u vlažnim okruženjima. Granice zrna bogate neodimijom reagiraju s vlagom i kisikom, tvoreći neodimijeve okside i hidrokside. Ti produkti korozije su nemagnetični i ljušte se, izlažući svježi metal daljnjem napadu.
• Elektrokemijska korozija U kiselim ili slanim okruženjima, površina magneta podliježe elektrokemijskim reakcijama, ubrzavajući koroziju. To je posebno problematično u pomorskim ili industrijskim okruženjima gdje su prisutne kemikalije.
• Utjecaj na performanse Korozija ne samo da smanjuje fizički integritet magneta, već i remeti magnetski krug, što dovodi do gubitka magnetskog fluksa. Studije pokazuju da neobloženi NdFeB magneti mogu otkazati u roku od nekoliko sati u testovima slane magle, dok obloženi magneti mogu izdržati 500–1.000 sati ili više.

2. Degradacija materijala

2.1 Mikrostrukturne promjene

• Rast zrna Tijekom vremena, granice zrna u NdFeB magnetima mogu se toplinski aktivirati, što dovodi do rasta zrna. Veća zrna smanjuju koercitivnost magneta (otpor demagnetizaciji), čineći ga osjetljivijim na vanjska magnetska polja ili temperaturne fluktuacije.
• Fazne transformacije Dugotrajno izlaganje visokim temperaturama može uzrokovati stvaranje nemagnetskih faza (npr. α-Fe), koji razrjeđuju magnetski materijal i smanjuju ukupne performanse.

2.2 Elementarna difuzija

• Migracija neodimija U nekim slučajevima, atomi neodimija mogu difundirati na površinu ili granice zrna, tvoreći okside ili mijenjajući lokalni sastav. To može s vremenom pogoršati magnetska svojstva magneta.

3. Strukturne promjene

3.1 Dinamika magnetske domene

• Prikvačivanje domene na zid Na kretanje magnetskih domenskih stijenki (granica između područja jednolike magnetizacije) utječu defekti, nečistoće i naprezanje u materijalu. Tijekom vremena, ovi faktori mogu uzrokovati da se domenske stijenke "zakvače", smanjujući sposobnost magneta da održi stabilno magnetsko stanje.
• Magnetsko starenje Čak i u odsutnosti vanjskih stresora, mikrostruktura magneta može se polako mijenjati zbog toplinskih fluktuacija, što dovodi do postupnog preusmjeravanja domena i smanjenja magnetskog fluksa.

3.2 Mehaničko naprezanje

• Termički ciklusi Ponavljani ciklusi zagrijavanja i hlađenja mogu izazvati mehaničko naprezanje u magnetu zbog različitog toplinskog širenja između magnetskog materijala i njegovog premaza ili kućišta. Ovo naprezanje može uzrokovati mikropukotine ili delaminaciju, što poremeti magnetski krug.
• Vibracije i udarci U primjenama koje uključuju visoke vibracije ili mehaničke udare (npr. vjetroturbine ili zrakoplovni sustavi), magnet može pretrpjeti fizička oštećenja koja ugrožavaju njegova magnetska svojstva.

4. Studije dugoročne stabilnosti

4.1 Starenje na sobnoj temperaturi

• Eksperimentalni podaci Istraživanja su pokazala da visokokvalitetni NdFeB magneti pohranjeni na sobnoj temperaturi u suhim uvjetima pokazuju minimalno magnetsko propadanje tijekom desetljeća. Na primjer, studija finskih istraživača nije pronašla uočljiv magnetski gubitak u sinteriranom NdFeB magnetu (烧结) uskladištenom godinu dana na sobnoj temperaturi.
• Ograničenja Međutim, neobloženi magneti izloženi atmosferskoj vlazi mogu s vremenom pokazati značajno propadanje zbog korozije. S druge strane, obloženi magneti mogu održati svoje performanse 30–50 godina ili više uz odgovarajuće uvjete skladištenja.

4.2 Starenje na visokim temperaturama

• Ubrzano propadanje Na povišenim temperaturama, brzina magnetskog raspada dramatično se povećava. Na primjer, magnet pohranjen na 150°C može izgubiti 10–20% svog magnetskog fluksa unutar nekoliko godina, dok se magnet pohranjen na 80°C može pokazati gubitak od samo nekoliko postotaka u istom razdoblju.
• Kritični čimbenici Intrinzična koercitivnost magneta (Hcj) i koeficijent magnetskog vođenja (Pc) igraju ključne uloge u određivanju njegove stabilnosti na visokim temperaturama. Više vrijednosti Hcj i niže (negativnije) vrijednosti Pc koreliraju s boljom dugoročnom stabilnošću.

5. Strategije ublažavanja

Za poboljšanje dugoročne stabilnosti NdFeB magneta, može se primijeniti nekoliko strategija:

• Površinski premazi Niklanje, epoksidni premazi ili kompozitni tretmani (npr. Ni-Cu-Ni + epoksid) pružaju barijeru protiv vlage i kemikalija, značajno poboljšavajući otpornost na koroziju.
• Optimizacija materijala Dodavanje legirajućih elemenata (npr. disprozija ili terbija) može povećati koercitivnost magneta i toplinsku stabilnost, čineći ga otpornijim na demagnetizaciju.
• Poboljšanja dizajna Optimizacija oblika, veličine i magnetskog kruga magneta može smanjiti koncentracije naprezanja i poboljšati ukupne performanse.
• Kontrola okoliša Skladištenje magneta na suhom i hladnom mjestu te izbjegavanje izlaganja korozivnim tvarima može produžiti njihov vijek trajanja.