Сен Магнет - Глобален производител на материјали за постојан магнети & Снабдувач над 20 години.
Дали Ndfeb магнетот е склонен кон корозија во влажни или кисели средини? Колку отпорноста на корозија може да се зголеми со вообичаени процеси на површинска обработка (како што се никелирање, епоксидно премачкување)?
1. Подложност на корозија на NdFeB магнети
Магнетите од неодиумско железо и бор (NdFeB), иако се познати по својата исклучителна магнетна сила, се по природа ранливи на корозија во влажни или кисели средини. Оваа подложност произлегува од нивната микроструктура и елементарен состав:
- Микроструктурна ранливост NdFeB магнетите се состојат од матрица од Nd₂Fe₁₄B зрна одделени со граници на зрната богати со неодимиум (Nd). Овие граници на зрната се термодинамички нестабилни и склони кон оксидација, особено во присуство на влага или кисели супстанции.
- Електрохемиска активност Високата реактивност на неодиумот (стандарден електроден потенцијал од -2,43 V) го прави подложен на анодно растворање во корозивни средини. Во влажни услови, молекулите на водата се адсорбираат на површината на магнетот, формирајќи спроводлив електролит кој ја олеснува електрохемиската корозија. Киселите средини го забрзуваат овој процес со намалување на pH вредноста, зголемувајќи ја концентрацијата на водородни јони (H⁺) кои ја напаѓаат површината на магнетот.
- Галванска корозија Кога NdFeB магнетите се во контакт со различни метали (на пр., челични куќишта во мотори), може да се појави галванска корозија. Поблагородниот метал (на пр., челикот) делува како катода, додека NdFeB магнетот служи како анода, што доведува до забрзана локализирана корозија.
Експериментални докази :
- Необложените NdFeB магнети не успеваат во рок од неколку часа на тестовите за солена магла (ASTM B117), кои симулираат влажни, солени средини. Оваа брза корозија се припишува на формирањето на неодиумски оксиди и хидроксиди, кои се лупат, изложувајќи го свежиот метал на понатамошно оштетување.
- Во кисели раствори (на пр., 5% HCl), NdFeB магнетите покажуваат стапка на корозија до 100 µм/годишно, значително повисоко од не'рѓосувачкиот челик (0.1–1 µм/година). Производите на корозија вклучуваат NdCl₃, FeCl₂ и B₂O₃, кои се раствораат во киселината, продолжувајќи го процесот на деградација.
2. Процеси на површинска обработка за подобрување на отпорноста на корозија
За ублажување на корозијата, NdFeB магнетите се подложени на различни површински третмани кои формираат заштитни бариери, го изолираат магнетот од корозивни медиуми и ја подобруваат долгорочната издржливост. Најчестите методи вклучуваат никелирање, епоксидно премачкување и композитни третмани.
A. Позлата (повеќеслоен систем Ni-Cu-Ni)
Никелирањето е најшироко користениот површински третман за NdFeB магнети поради неговата одлична отпорност на корозија, механичка издржливост и економичност. Типичен повеќеслоен систем Ni-Cu-Ni се состои од:
- Никел подслој (4–5 µм) Обезбедува адхезија на површината на магнетот и делува како бариера против дифузија на бакар во подлогата.
- Бакарен меѓуслој (5–10 µм) Ја намалува порозноста во никеловиот слој со пополнување на микродефектите, зголемувајќи ја отпорноста на корозија.
- Горен слој од никел (8–10 µм) Обезбедува густа, заштитна бариера против влага и хемикалии. Горниот слој е често полусветол или светол никел, што нуди дополнителни декоративни својства и отпорност на абење.
Подобрување на отпорноста на корозија :
- Во тестовите за солена магла, магнетите од NdFeB обложени со Ni-Cu-Ni покажуваат отпорност на корозија од 500–1.000 часа пред да се појави црвена 'рѓа, во споредба со <24 часови за необложени магнети. Ова претставува 20–40-кратно подобрување во издржливост.
- Повеќеслојната структура ја намалува веројатноста за корозија во форма на игла, чест начин на дефект кај еднослојните премази. Бакарниот меѓуслој делува како жртвена анода, заштитувајќи го основниот никел во случај на локализирано оштетување на облогата.
- Никелирањето исто така ја подобрува отпорноста на магнетот на гасови што содржат сулфур (на пр., H₂S), што може да предизвика потемнување и деградација кај необложените магнети.
B. Епоксиден премаз
Епоксидните премази се термореактивни полимери кои обезбедуваат исклучителна хемиска отпорност, термичка стабилност и издржливост на животната средина. Тие се широко користени во поморски, автомобилски и индустриски апликации каде што NdFeB магнетите се изложени на сурови услови.
Клучни карактеристики :
- Хемиска отпорност Епоксидните премази се отпорни на киселини (на пр., HCl, H₂SO₄), алкалии (на пр., NaOH) и органски растворувачи (на пр., ацетон, етанол). Ова ги прави идеални за употреба во постројки за хемиска преработка или нафтени и гасни платформи на море.
- Термичка стабилност Епоксидните премази отпорни на висока температура можат да издржат континуирани работни температури до 200°C и врвни температури на 380°C без деградација. Ова ја надминува максималната работна температура на повеќето NdFeB магнетни класи (на пр., N-класа: 80°C, AH-степен: 230°C).
- Отпорност на солено прскање : Магнетите NdFeB со епоксидна обвивка можат да издржат >1.000 часа во тестовите за солена магла без корозија, надминувајќи ги никелираните магнети во морски средини.
- Механички својства Епоксидните премази се тврди, отпорни на абење и удари, заштитувајќи го магнетот од физичко оштетување за време на ракувањето или работата.
Пример за апликација :
- Во морските погонски системи, магнетите NdFeB со епоксидна обвивка се користат во моторите со перманентни магнети (PMM) за електрични чамци. Облогите спречуваат корозија од морска вода, продолжувајќи го работниот век на моторот на >20 години , во споредба со <5 години за необложени магнети.
C. Композитни третмани (Ni-Cu-Ni + епоксидна)
За да се постигнат синергистички придобивки, NdFeB магнетите често се третираат со комбинација од никелирање и епоксиден премаз. Овој пристап ја користи отпорноста на корозија на никелот и хемиската издржливост на епоксидот.
Процесен тек :
- Никелирање Магнетот прво се обложува со повеќеслоен систем Ni-Cu-Ni за да се обезбеди спроводлива основа отпорна на корозија.
- Епоксиден премаз Слој од епоксидна смола се нанесува врз никелираната обвивка со потопување, прскање или електростатско нанесување. Потоа облогата се стврднува на 150–200°C за да се формира вкрстено поврзана полимерна мрежа.
Предности на перформансите :
- Зголемена отпорност на корозија Композитниот слој може да издржи >2.000 часа во тестови за солена магла, што го прави погоден за екстремни средини како што се офшор ветерни турбини или постројки за десалинизација.
- Подобрена адхезија Никелираната облога обезбедува груба, порозна површина што го подобрува механичкото преплетување со епоксидниот премаз, намалувајќи го ризикот од деламинација.
- Електрична изолација Епоксидниот слој го изолира магнетот од спроводливи медиуми, спречувајќи галванска корозија кај повеќеметални склопови.
3. Компаративна анализа на површински третмани
Изборот на површинска обработка зависи од специфичните барања на апликацијата, вклучувајќи ја сериозноста на корозијата, работната температура и ограничувањата на трошоците.
| Метод на лекување | Отпорност на корозија (часови со солена магла) | Отпорност на температура (°C) | Цена (во однос на непремачкано) |
|---|---|---|---|
| Непремачкан | <24 | 80 (N-класа) | 1.0 |
| Никелирање (Ni-Cu-Ni) | 500–1,000 | 200 | 3.0–5.0 |
| Епоксиден премаз | >1,000 | 380 | 4.0–6.0 |
| Ni-Cu-Ni + епоксидна киселина | >2,000 | 200 | 6.0–8.0 |
Клучни заклучоци :
- Никелирање нуди исплатливо решение за средини со умерена корозија (на пр., внатрешни индустриски услови).
- Епоксидни премази се претпочитаат за сурови хемиски или морски средини каде што долгорочната издржливост е од клучно значење.
- Композитни третмани се идеални за екстремни услови каде што е потребна и отпорност на корозија и температура, иако по повисока цена.
4. Идни насоки
Во тек се истражувања за развој на напредни површински третмани што дополнително ќе ја зголемат отпорноста на корозија на NdFeB магнетите, а воедно ќе ги намалат трошоците. Ветувачките пристапи вклучуваат:
- Нанокомпозитни премази Вклучување на наночестички (на пр., SiO₂, TiO₂) во епоксидни или никелни премази за подобрување на бариерните својства и способностите за самолекување.
- Таложење на атомски слој (ALD) Поставување на ултратенки (нанометарски) оксидни слоеви (на пр., Al₂O₃, TiO₂) за заштита од корозија без дупки.
- Биоразградливи премази Развивање еколошки премази базирани на природни полимери (на пр., хитозан, лигнин) за одржливи апликации.
5. Заклучок
NdFeB магнетите се многу подложни на корозија во влажни или кисели средини поради нивната реактивна микроструктура. Сепак, површинските третмани како што се никелирање, епоксидно премачкување и композитни третмани можат значително да ја зголемат нивната отпорност на корозија, продолжувајќи го нивниот работен век. 20–100x во зависност од методот на лекување. Со избирање на соодветен површински третман врз основа на барањата на апликацијата, инженерите можат да обезбедат сигурни перформанси на NdFeB магнетите дури и во најпредизвикувачките средини.
