1. Inleiding tot Gesinterde NdFeB Magneten
Gesinterde NdFeB-magneten zijn een type zeldzaam aardpermanent magneetmateriaal dat de unieke eigenschappen van neodymium, ijzer en boor combineert. Hun hoge magnetische energieproduct en dwangkracht maken ze de krachtigste magneten die commercieel verkrijgbaar zijn. Echter, hun harde en broze aard, samen met hun lage bedrijfstemperatuur en slechte temperatuureigenschappen, vereisen het gebruik van oppervlaktebehandelingen om hun prestaties en duurzaamheid te verbeteren.
2. De Noodzaak van Oppervlaktecoatings
Vanwege de aanwezigheid van neodymium, een zeer reactief zeldzaam aardmetaal, zijn gesinterde NdFeB-magneten gevoelig voor corrosie, vooral in vochtige of natte omgevingen. Deze corrosie kan hun magnetische eigenschappen aanzienlijk aantasten en uiteindelijk leiden tot falen. Daarom is de toepassing van beschermende coatings cruciaal om de langdurige stabiliteit en betrouwbaarheid van deze magneten te waarborgen.
3. Types Coatings voor Gesinterde NdFeB Magneten
Verschillende coatingtypes zijn ontwikkeld en getest voor gesinterde NdFeB-magneten, elk met zijn unieke voordelen en beperkingen. De volgende zijn enkele van de meest gebruikte coatings:
3.1 Epoxyharscoatings
Epoxyharscoatings worden veel gebruikt voor gesinterde NdFeB-magneten vanwege hun goede hechting, mechanische sterkte en relatief lage kosten. Hun corrosieweerstand kan echter beperkt zijn, vooral in zware omgevingen. Om hun prestaties te verbeteren, hebben onderzoekers het gebruik van nanodeeltjes zoals CeO2 onderzocht om de epoxyharscoatings te modificeren. Door nano-CeO2-deeltjes in de epoxyhars te embedden, wordt de porositeit van de coating verminderd, wat leidt tot een dichtere en corrosiebestendige laag. Deze modificatie heeft aangetoond de slijtage- en corrosieweerstand van de gecoate magneten aanzienlijk te verbeteren.
3.2 Composietcoatings
Composietcoatings, zoals Cu-Ni en Ni-TiO2, zijn ook onderzocht voor gesinterde NdFeB-magneten. Deze coatings bieden superieure corrosieweerstand in vergelijking met traditionele epoxyharscoatings. Bijvoorbeeld, Cu-Ni-composietcoatings hebben bewezen de magneetbasis effectief te beschermen, zelfs in agressieve omgevingen zoals 10% H2SO4, 10% NaOH en 10% NaCl-oplossingen. Evenzo hebben Ni-TiO2-composietcoatings, bereid onder pulsstroomomstandigheden, uitstekende corrosieweerstand en mechanische eigenschappen aangetoond.
3.3 Teflon Coatings
Teflon-coatings, bekend om hun lage wrijvingscoëfficiënt en hoge slijtvastheid, zijn ook onderzocht voor gesinterde NdFeB-magneten. Hoewel Teflon-coatings aanzienlijk hogere microhardheid vertonen dan traditionele epoxyharscoatings, kan hun corrosieweerstand worden aangetast door de aanwezigheid van microporiën op het coatingoppervlak. Deze poriën laten corrosieve media toe om de coating te penetreren en de magneetbasis te bereiken, wat leidt tot snelle corrosie.
3.4 Zink-Aluminium (DACROMET) Coatings
DACROMET-coatings, een zink-aluminiumlegering coatingtechnologie, zijn naar voren gekomen als een veelbelovend alternatief voor gesinterde NdFeB-magneten. Deze coating biedt uitstekende corrosieweerstand en weerstand tegen waterstofbrosheid, zonder milieubelasting. Voorlopige experimenten hebben aangetoond dat DACROMET-coatings beter presteren dan elektrolytisch verzinkte en vernikkelde coatings op gesinterde NdFeB-magneten.
3.5 Plasma-Assisted Vacuum Deposited Coatings
Plasma-geassisteerde vacuümafdekkingsmethoden, zoals PA-PVD-Al-coating, zijn ontwikkeld om de corrosieweerstand van gesinterde NdFeB-magneten verder te verbeteren. Deze coatings bieden een uniforme en dichte dekking, met uitstekende hechting aan het magneetoppervlak. Tests hebben aangetoond dat PA-PVD-Al-coatings neutrale zoutneveltests tot 120 uur, PCT-tests tot 168 uur en vochtige warmtetests tot 600 uur kunnen doorstaan, wat aanzienlijk beter is dan traditionele metaalplatingcoatings.
4. Selectiecriteria voor Coatingtypes
De keuze van het coatingtype voor gesinterde NdFeB-magneten hangt af van verschillende factoren, waaronder de bedrijfsomgeving, kosten en gewenste prestatiekenmerken. Bijvoorbeeld, epoxyharscoatings kunnen voldoende zijn voor toepassingen in milde omgevingen, terwijl composietcoatings of DACROMET-coatings nodig kunnen zijn voor zwaardere omstandigheden.
5. Conclusie
De keuze van verschillende coatingtypes voor gesinterde NdFeB-magneten onderstreept het belang van het beschermen van deze hoogwaardige materialen tegen corrosie en slijtage. De keuze hangt af van toepassingsspecifieke vereisten, zoals de bedrijfsomgeving, temperatuurbereik en duurzaamheidseisen. Zinkplating biedt basisbescherming tegen corrosie tegen lage kosten, terwijl nikkelplating de duurzaamheid en esthetische aantrekkingskracht verbetert. Epoxycoatings, hoewel duurder, bieden superieure bescherming tegen vocht en chemicaliën. De uiteindelijke beslissing balanceert kosteneffectiviteit, prestatie-eisen en langdurige stabiliteit, waardoor optimale prestaties en levensduur van gesinterde NdFeB-magneten in diverse toepassingen worden gegarandeerd.
