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釹鐵硼磁鋼為什么容易生銹?

燒結(jié)釹鐵硼是一種高性能的永磁材料,但它在工業(yè)應(yīng)用中常被腐蝕問(wèn)題困擾,尤其是潮濕環(huán)境下的銹蝕問(wèn)題尤為突出。未經(jīng)保護(hù)的釹鐵硼磁鋼就如同裸露的生鐵,在潮濕環(huán)境中,水汽能夠沿晶界和孔隙滲入磁體內(nèi)部,引發(fā)從內(nèi)部開(kāi)始的腐蝕,磁體表面很快就會(huì)出現(xiàn)鐵銹和粉末狀的氧化物,磁體逐漸膨脹、開(kāi)裂。嚴(yán)重時(shí),磁體表層成片剝落,內(nèi)部甚至粉化成松散的銹粉,徹底失去機(jī)械強(qiáng)度和磁性。

為何這種磁性能卓越的磁鋼如此容易生銹?文將深入探討其中原因,并提供與其他永磁材料的對(duì)比分析和防銹對(duì)策,幫助您在工業(yè)應(yīng)用中更好地選用和保護(hù)這種強(qiáng)力磁材。

兩塊生銹的磁鐵吸附在戶外的鐵柱上

為什么釹鐵硼磁鋼容易腐蝕?

1. 材料內(nèi)在特性:相間腐蝕的根源
材料因素是引發(fā)腐蝕的主因,釹鐵硼磁鋼的多相結(jié)構(gòu)決定了其腐蝕敏感性。燒結(jié)NdFeB材料內(nèi)部存在三個(gè)主要相:
? 主相 (Nd?Fe??B):約占體積的84%,是磁性相;
? 富Nd相 (Nd?Fe):占14%左右,沿主相晶界分布,將主相晶粒包圍;
? 富B相 (Nd???Fe?B?):占約2%,以亞穩(wěn)態(tài)形式存在于晶相。
由于富Nd相與主相之間電化學(xué)電位存在顯著差異(富Nd相電位更負(fù)),在潮濕環(huán)境中極易形成微小的電化學(xué)腐蝕電池,導(dǎo)致富Nd相迅速腐蝕,并沿晶界擴(kuò)散,最終導(dǎo)致磁體結(jié)構(gòu)的粉化、脫落和性能退化。

2. 外界環(huán)境因素:濕度與腐蝕介質(zhì)的共同作用
環(huán)境因素是引起腐蝕的外因,包含環(huán)境溫度、濕度和腐蝕介質(zhì)等。研究表明,潮濕環(huán)境是釹鐵硼磁鋼腐蝕的主要觸發(fā)因素。水汽可以沿磁體晶界滲透,使磁鋼內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重的銹蝕,甚至超過(guò)高溫環(huán)境下氧化速率的影響。
此外,不同的腐蝕介質(zhì)對(duì)NdFeB的損傷機(jī)制也不同。例如:
? HCl溶液:對(duì)晶界富Nd相侵蝕嚴(yán)重,導(dǎo)致磁能積顯著降低。
? HNO?溶液:主相遭到明顯損傷,引發(fā)磁體內(nèi)稟矯頑力下降。
? H?PO?和草酸溶液:可形成鈍化膜,減緩腐蝕。

與其他永磁材料的比較:誰(shuí)更耐銹?

作為當(dāng)今磁性能最強(qiáng)的永磁材料之一,釹鐵硼磁鋼在抗腐蝕方面卻并不突出。與其他幾種常見(jiàn)永磁材料相比,它對(duì)濕氣更為敏感:
? 燒結(jié)釹鐵硼:磁力最強(qiáng),但耐腐蝕最差,不加防護(hù)在潮濕環(huán)境中極易生銹,必須依賴(lài)鍍層保護(hù)。
? 燒結(jié)釤鈷:磁性能僅次于釹鐵硼,但抗腐蝕能力遠(yuǎn)勝釹鐵硼。在多數(shù)環(huán)境下釤鈷磁鋼無(wú)需鍍層即可使用,也能耐更高溫度。不過(guò)釤鈷材料價(jià)格昂貴,磁能積略低于釹鐵硼。
? 燒結(jié)鐵氧體:由鐵的氧化物制成,本身不存在生銹問(wèn)題。這類(lèi)磁鋼價(jià)格低廉、耐候性好,可長(zhǎng)期戶外使用。但其磁性能很低(磁能積通常只有釹鐵硼的十分之一左右),體積往往需要做得更大才能滿足磁力要求。

以上比較可以看出,釹鐵硼磁鋼的超高磁性能伴隨著易腐蝕的弱點(diǎn)。在追求極高磁力的應(yīng)用中(如新能源電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、醫(yī)療器械等),釹鐵硼往往是不二之選,但務(wù)必要做好防銹措施。而在極端潮濕或要求超高可靠性的場(chǎng)合,如果磁性能要求稍低一些,工程師可以考慮采用釤鈷等更耐腐蝕的永磁材料來(lái)替代。

如何防止釹鐵硼磁鋼生銹:工程實(shí)踐指南

既然釹鐵硼磁鋼天生容易生銹,在實(shí)際應(yīng)用中該如何防范?以下是常見(jiàn)且有效的防銹措施,供工程師參考:
? 表面鍍層保護(hù):絕大多數(shù)燒結(jié)釹鐵硼磁鋼在出廠時(shí)已進(jìn)行防腐鍍層處理,這是最關(guān)鍵的防銹手段。常見(jiàn)鍍層有鎳和鋅,其中鎳-銅-鎳三層鍍最為普遍,可在磁體表面形成致密的金屬屏障隔絕濕氣,耐腐蝕性能優(yōu)于單層鍍鋅。環(huán)氧樹(shù)脂等有機(jī)涂層則適用于鹽霧嚴(yán)重的環(huán)境。采購(gòu)磁鋼時(shí)應(yīng)關(guān)注鍍層厚度和鹽霧測(cè)試等質(zhì)量指標(biāo),以確保鍍層可靠耐久。
? 嚴(yán)控使用環(huán)境:在設(shè)計(jì)和使用環(huán)節(jié),盡量避免讓釹鐵硼磁鋼直接暴露于高濕度或水汽環(huán)境。如應(yīng)用場(chǎng)景無(wú)法避免潮濕,可考慮對(duì)磁鋼進(jìn)行額外的防水封裝或密封處理(例如封裝在防水殼體內(nèi))。磁鋼平時(shí)的儲(chǔ)存也應(yīng)保持干燥通風(fēng),長(zhǎng)期存放時(shí)可以使用密封包裝并放置干燥劑來(lái)防潮。
? 良好裝配習(xí)慣:在加工、運(yùn)輸和裝配過(guò)程中避免碰撞或刮傷磁鋼表面的鍍層——哪怕細(xì)微劃痕也可能成為日后銹蝕的起點(diǎn)!曾有設(shè)備因安裝時(shí)磁鋼鍍層受損,數(shù)月后銹蝕沿劃痕蔓延導(dǎo)致磁體失效的案例。為避免此類(lèi)問(wèn)題,裝配時(shí)應(yīng)佩戴手套、輕拿輕放磁鋼,一旦發(fā)現(xiàn)鍍層損傷應(yīng)及時(shí)更換或重新鍍覆。

通過(guò)綜合運(yùn)用以上措施,我們完全可以管控釹鐵硼磁鋼的銹蝕風(fēng)險(xiǎn),使其即便在苛刻環(huán)境中也能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。實(shí)踐證明,只要防護(hù)得當(dāng),我們就能充分發(fā)揮釹鐵硼磁材的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì),同時(shí)將其弱點(diǎn)影響降至最低。

銀色的鍍鎳的燒結(jié)釹鐵硼磁鋼

鍍鎳

鍍鋅的燒結(jié)釹鐵硼磁鋼

鍍鋅

黑色的鍍環(huán)氧的燒結(jié)釹鐵硼磁鋼

鍍環(huán)氧

銀色的鍍錫的燒結(jié)釹鐵硼磁鋼

鍍錫

黃色的鍍金的燒結(jié)釹鐵硼磁鋼

鍍金

黑色的鍍黑鎳的燒結(jié)釹鐵硼磁鋼

鍍黑鎳

展望未來(lái):研發(fā)更耐腐蝕的釹鐵硼磁鋼

釹鐵硼磁鋼以超凡的磁性能在工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,易生銹則是其不得不面對(duì)的挑戰(zhàn)。但只要我們了解了它為何容易銹蝕的原因,并在選型、儲(chǔ)存和使用各環(huán)節(jié)采取相應(yīng)的防護(hù)措施,就能揚(yáng)長(zhǎng)避短,讓釹鐵硼磁鋼在應(yīng)用中既擁有強(qiáng)勁磁力,又經(jīng)得起環(huán)境考驗(yàn)。

對(duì)于工業(yè)工程師和磁材采購(gòu)人員而言,關(guān)鍵在于根據(jù)使用環(huán)境選擇合適的永磁材料,并確保供應(yīng)商提供可靠的防腐方案。如果您對(duì)釹鐵硼磁體的選型、鍍層工藝或替代材料(如釤鈷磁鋼)有任何疑問(wèn),歡迎咨詢(xún)專(zhuān)業(yè)磁材供應(yīng)商以獲取建議。

了解更多永磁材料知識(shí),或?qū)で蟾咂焚|(zhì)釹鐵硼磁鋼產(chǎn)品與技術(shù)支持,歡迎聯(lián)系我們,我們的專(zhuān)業(yè)工程團(tuán)隊(duì)將協(xié)助您找到最佳磁解決方案,讓您的產(chǎn)品既擁有強(qiáng)勁磁力,又經(jīng)得起時(shí)間考驗(yàn)!


發(fā)布時(shí)間: 25-03-25

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