Сенз Магнет - Глобални стални магнетски произвођач материјала & Добављач током 20 година.
Да ли је Ndfeb магнет склонан корозији у влажним или киселим срединама? Колико се отпорност на корозију може побољшати уобичајеним процесима површинске обраде (као што су никловање, епоксидни премаз)?
1. Осетљивост на корозију NdFeB магнета
Неодимијумски магнети од гвожђа и бора (NdFeB), иако познати по својој изузетној магнетној снази, су по својој природи подложни корозији у влажним или киселим срединама. Ова осетљивост произилази из њихове микроструктуре и елементарног састава:
- Микроструктурна рањивост NdFeB магнети се састоје од матрице Nd₂Fe₁₄B зрна раздвојених границама зрна богатим неодимијумом (Nd). Ове границе зрна су термодинамички нестабилне и склоне оксидацији, посебно у присуству влаге или киселих супстанци.
- Електрохемијска активност Висока реактивност неодимијума (стандардни електродни потенцијал од -2,43 V) чини га подложним анодном растварању у корозивним срединама. У влажним условима, молекули воде се адсорбују на површину магнета, формирајући проводљиви електролит који олакшава електрохемијску корозију. Кисела средина убрзава овај процес снижавањем pH вредности, повећавајући концентрацију водоникових јона (H⁺) који нападају површину магнета.
- Галванска корозија Када су NdFeB магнети у контакту са различитим металима (нпр. челична кућишта у моторима), може доћи до галванске корозије. Племенитији метал (нпр. челик) делује као катода, док NdFeB магнет служи као анода, што доводи до убрзане локализоване корозије.
Експериментални докази :
- Необложени NdFeB магнети отказују у року од неколико сати у тестовима слане магле (ASTM B117), који симулирају влажна, слана окружења. Ова брза корозија се приписује стварању неодимијум оксида и хидроксида, који се љуште, излажући свеж метал даљем нападу.
- У киселим растворима (нпр. 5% HCl), NdFeB магнети показују брзину корозије до 100 µм/годишње, знатно више него код нерђајућег челика (0.1–1 µм/годишње). Производи корозије укључују NdCl₃, FeCl₂ и B₂O₃, који се растварају у киселини, продужавајући процес разградње.
2. Процеси површинске обраде за побољшање отпорности на корозију
Да би се ублажила корозија, NdFeB магнети се подвргавају различитим површинским третманима који формирају заштитне баријере, изолују магнет од корозивних медија и побољшавају дугорочну издржљивост. Најчешће методе укључују никловање, епоксидни премаз и композитне третмане.
A. Никловање (Ни-Цу-Ни вишеслојни систем)
Никловање је најчешће коришћена површинска обрада за NdFeB магнете због своје одличне отпорности на корозију, механичке издржљивости и исплативости. Типичан вишеслојни систем Ni-Cu-Ni састоји се од:
- Никловани подслој (4–5 µм) Обезбеђује пријањање на површину магнета и делује као баријера против дифузије бакра у подлогу.
- Бакарни међуслој (5–10 µм) Смањује порозност у никл премазу попуњавањем микродефеката, повећавајући отпорност на корозију.
- Никловани горњи слој (8–10 µм) : Обезбеђује густу, заштитну баријеру против влаге и хемикалија. Горњи слој је често полусветли или светли никл, који нуди додатна декоративна и отпорна својства на хабање.
Побољшање отпорности на корозију :
- У тестовима слане магле, Ni-Cu-Ni-покривени NdFeB магнети показују отпорност на корозију 500–1.000 сати пре него што се појави црвена рђа, у поређењу са <24 сати за непресвучене магнете. Ово представља 20–40 пута боље у издржљивости.
- Вишеслојна структура смањује вероватноћу корозије у облику рупица, што је уобичајени начин квара код једнослојних премаза. Бакарни међуслој делује као жртвена анода, штитећи основни никл у случају локализованог оштећења премаза.
- Никловање такође побољшава отпорност магнета на гасове који садрже сумпор (нпр. H₂S), који могу изазвати тамњење и деградацију код непресвучених магнета.
B. Епоксидни премаз
Епоксидни премази су термореактивни полимери који пружају изузетну хемијску отпорност, термичку стабилност и издржљивост у условима животне средине. Широко се користе у поморској, аутомобилској и индустријској индустрији где су NdFeB магнети изложени тешким условима.
Кључне карактеристике :
- Хемијска отпорност Епоксидни премази су отпорни на киселине (нпр. HCl, H₂SO₄), алкалије (нпр. NaOH) и органске раствараче (нпр. ацетон, етанол). Због тога су идеални за употребу у постројењима за хемијску прераду или на платформама за нафту и гас на мору.
- Термичка стабилност Епоксидни премази за високе температуре могу издржати континуиране радне температуре до 200°C и вршне температуре 380°C без деградације. Ово превазилази максималну радну температуру већине NdFeB магнета (нпр. N-класе: 80°C, AH-разред: 230°C).
- Отпорност на прскање соли NdFeB магнети обложени епоксидом могу издржати >1.000 сати у тестовима слане магле без корозије, надмашујући никловане магнете у морском окружењу.
- Механичка својства Епоксидни премази су тврди, отпорни на хабање и ударце, штитећи магнет од физичких оштећења током руковања или рада.
Пример примене :
- У бродским погонским системима, NdFeB магнети обложени епоксидом користе се у моторима са сталним магнетима (PMM) за електричне чамце. Премази спречавају корозију од морске воде, продужавајући век трајања мотора до >20 године , у поређењу са <5 године за непресвучене магнете.
C. Композитни третмани (Ни-Цу-Ни + епоксид)
Да би се постигле синергијске користи, NdFeB магнети се често третирају комбинацијом никловања и епоксидног премаза. Овај приступ користи отпорност никла на корозију и хемијску издржљивост епоксида.
Ток процеса :
- Никловање Магнет је прво пресвучен вишеслојним Ni-Cu-Ni системом како би се обезбедила проводљива, отпорна на корозију база.
- Епоксидни премаз Слој епоксидне смоле се наноси преко никловања умакањем, прскањем или електростатичким таложењем. Премаз се затим очвршћава на 150–200°C да би се формирала умрежена полимерна мрежа.
Предности у перформансама :
- Побољшана отпорност на корозију Композитни премаз може да издржи >2.000 сати у тестовима слане магле, што га чини погодним за екстремна окружења попут приобалних ветротурбина или постројења за десалинизацију.
- Побољшана адхезија Никловање пружа грубу, порозну површину која побољшава механичко спајање са епоксидним премазом, смањујући ризик од раслојавања.
- Електрична изолација Епоксидни слој изолује магнет од проводљивих медија, спречавајући галванску корозију у вишеметалним склоповима.
3. Упоредна анализа површинских третмана
Избор површинске обраде зависи од специфичних захтева примене, укључујући тежину корозије, радну температуру и ограничења трошкова.
| Метод лечења | Отпорност на корозију (сати у сланој магли) | Отпорност на температуру (°C) | Цена (у односу на непревучену) |
|---|---|---|---|
| Необложено | <24 | 80 (N-разред) | 1.0 |
| Никловање (Ni-Cu-Ni) | 500–1,000 | 200 | 3.0–5.0 |
| Епоксидни премаз | >1,000 | 380 | 4.0–6.0 |
| Ni-Cu-Ni + епоксид | >2,000 | 200 | 6.0–8.0 |
Кључне закључке :
- Никловање нуди исплативо решење за умерено корозивна окружења (нпр. затворене индустријске услове).
- Епоксидни премази су пожељни за тешка хемијска или морска окружења где је дуготрајна издржљивост кључна.
- Композитни третмани Идеални су за екстремне услове где је потребна и отпорност на корозију и температуру, иако уз вишу цену.
4. Будући правци
Истраживања су у току како би се развили напредни третмани површине који додатно побољшавају отпорност на корозију NdFeB магнета, а истовремено смањују трошкове. Обећавајући приступи укључују:
- Нанокомпозитни премази Уградња наночестица (нпр. SiO₂, TiO₂) у епоксидне или никл премазе ради побољшања баријерних својстава и могућности самозарастања.
- Атомско слојно таложење (ALD) Наношење ултратанких (нанометарских) слојева оксида (нпр. Al₂O₃, TiO₂) за заштиту од корозије без рупица.
- Биоразградиви премази Развој еколошки прихватљивих премаза на бази природних полимера (нпр. хитозана, лигнина) за одрживе примене.
5. Закључак
NdFeB магнети су веома подложни корозији у влажним или киселим срединама због своје реактивне микроструктуре. Међутим, површински третмани као што су никловање, епоксидни премаз и композитни третмани могу значајно побољшати њихову отпорност на корозију, продужавајући им век трајања. 20–100x у зависности од методе лечења. Одабиром одговарајуће површинске обраде на основу захтева примене, инжењери могу осигурати поуздане перформансе NdFeB магнета чак и у најзахтевнијим окружењима.
