Wskazówka w zakresie zapobiegania rdzewie w magnesach neodymowych

Czy zastanawiałeś się kiedyś, dlaczego twarde magnesy rdzewieją? Czy rdza wpływa na ich siłę magnetyczną? Jak chronić magnesy w wilgotnym środowisku, aby przedłużyć ich żywotność? Ten artykuł zgłębia naukę stojącą za korozją magnesów, prezentuje dane z testów w rzeczywistych warunkach i oferuje kompleksowe rozwiązania dotyczące hydroizolacji i zapobiegania rdzy.

Magnesy neodymowe, chemicznie reprezentowane jako NdFeB lub Nd2Fe14B, składają się głównie z żelaza (około dwóch trzecich wagowo) i neodymu (około jednej trzeciej), z niewielkimi ilościami boru i innych pierwiastków. Ich skład sprawia, że niepowlekane magnesy neodymowe są prawie tak samo podatne na korozję jak zwykłe żelazo. Podobnie jak niezaimpregnowana patelnia żeliwna, która łatwo rdzewieje, gołe magnesy neodymowe szybko korodują w wilgotnym środowisku.

Większość magnesów neodymowych posiada wielowarstwowe powłoki chroniące przed korozją, z których najczęściej stosowaną jest nikiel-miedź-nikiel. Ta kombinacja okazała się lepsza od cynku lub innych alternatyw w większości zastosowań.

• Zasada anody ofiarnej: Wewnętrzna warstwa niklu różni się od zewnętrznej, błyszczącej warstwy niklu strukturą krystaliczną i procesem produkcyjnym, tworząc niewielką różnicę potencjału elektrochemicznego. Zewnętrzna warstwa koroduje jako pierwsza, działając jako anoda ofiarna chroniąca leżący pod nią nikiel. Korozja ta rozprzestrzenia się poziomo, zamiast przenikać do wewnątrz, podobnie jak bloki cynkowe chronią śruby okrętowe.
• Warstwa miedzi: Oprócz roli ofiarnej, plastyczność miedzi pomaga wypełnić nierówności powierzchni na chropowatej podstawie magnesu, tworząc gładszą powierzchnię dla kolejnych warstw. Miedź poprawia również ogólną przyczepność powłoki.

Przeprowadziliśmy nieformalne testy korozyjne, zanurzając magnesy z różnymi powłokami w słonej wodzie:

• Metoda: Zanurzono magnesy niklowane, pozłacane i pokryte epoksydem, z połową celowo porysowaną, aby przetestować uszkodzone powłoki.
• Wyniki: Po 6-7 tygodniach tylko jeden nieporysowany magnes epoksydowy pozostał nienaruszony. Porysowane magnesy epoksydowe wykazywały rdzę na krawędziach, podczas gdy nawet nieporysowane rozwijały plamy rdzy. Początek korozji wahał się od tygodnia do miesiąca. Złocenie, co zaskakujące, nie wypadło lepiej niż nikiel w tym teście.

Za pomocą fluxmetru zmierzyliśmy całkowity moment magnetyczny każdego magnesu przed i po testach:

• Wyniki: Straty magnetyczne wahały się od 0% (niezardzewiały epoksyd) do 11% (mocno zardzewiałe pozłacane). Rdza zmniejsza efektywną masę magnetyczną i tworzy szczeliny powietrzne, które osłabiają siłę trzymania.

• Magnesy montażowe ze stali nierdzewnej pozostają wolne od rdzy od 2013 roku.
• Magnesy pierścieniowe pokryte naturalną gumą uległy awarii z powodu pękania gumy wywołanego promieniowaniem UV, co doprowadziło do silnej korozji (obecnie zastąpione gumą termoplastyczną).
• Magnesy blokowe pokryte tworzywem termoplastycznym (testowane od 2018 roku) wykazują obiecujące wyniki, ale wymagają dłuższej oceny.
• Magnesy cylindryczne zamknięte w plastiku (wystawione od 2016 roku) były odporne na korozję pomimo blaknięcia plastiku.

Ostatnie testy zanurzyły magnesy pokryte gumą termoplastyczną w słonej wodzie, roztworze wybielacza i occie na pięć miesięcy. Korozja wystąpiła tylko w occie, co świadczy o wyjątkowej odporności w innych warunkach.

Rdza przekształca magnetyczne żelazo w niemagnetyczny tlenek żelaza, jednocześnie zmniejszając efektywną objętość magnesu. Nasze testy potwierdzają straty magnetyczne do 11% w skorodowanych próbkach, w zależności od lokalizacji i stopnia rdzy.

Kluczem są niereaktywne powłoki, takie jak tworzywa sztuczne, gumy lub stal nierdzewna. Chociaż magnesów neodymowych nie można uczynić odpornymi na rdzę, nienaruszone warstwy hydroizolacyjne zapobiegają korozji.

Gdy hydroizolacja nie jest możliwa:

• Wybieraj zoptymalizowane powłoki (standardowe niklowanie znacznie opóźnia rdzę)
• Używaj ochronnych tulei plastikowych (akceptując niewielkie zmniejszenie siły magnetycznej)
• Integruj magnesy w zespoły, aby zminimalizować narażenie na wilgoć
• Przechowuj w suchych miejscach, z dala od bezpośredniego kontaktu z wodą
• Unikaj ekspozycji na promieniowanie UV, które degraduje powłoki
• Zapobiegaj wysokim temperaturom, które rozmagnesowują
• Przeprowadzaj regularne inspekcje w celu wczesnego wykrywania wad

Te strategie maksymalizują żywotność magnesów w różnych środowiskach, przy jednoczesnym zachowaniu optymalnej wydajności.