燒結釹鐵硼永磁體是迄今為止發現的磁性能最高的磁性材料 ,廣泛應用於風力發電、新能源汽車、磁懸浮列車、智慧型機械人等各領域。燒結釹鐵硼磁體採用粉末冶金工藝,且原材料中含有高活性的稀土元素,使其在高溫高濕環境中的抗腐蝕效能變差,大大限制了它在各種複雜工況下的使用,這使得實際應用中對釹鐵硼磁體的綜合性能提出了更高的要求。
2023年我國已經編制了《燒結釹鐵硼失重試驗方法》國家標準,目前處於送審階段,還尚未實施。今天懂磁帝就結合這一試驗方案的送審稿,向大家介紹一下燒結釹鐵硼失重試驗(也稱為高溫高壓高濕加速老化試驗)。
失重試驗是用來測試釹鐵硼基體的耐腐蝕能力的,試樣是無任何防護層的磁體基材。測試樣品暴露在高溫高壓水蒸氣環境下,失重指磁體取向面因腐蝕導致每單位表面積對應的質量損失,單位是mg/cm2。
失重試驗可以在hast模式和pct模式下進行,很多人搞不清楚hast試驗和pct試驗之間的差異,我們先來介紹一下這兩種試驗的差異。
1.試驗條件不同:
pct是pressure cooker test的英文簡稱,指高壓加速老化壽命試驗,屬於飽和型,濕度預設100%,且溫度、濕度、壓力同時上公升或下降,用於測試磁性材料產品的密封效能和老化效能
hast屬於非飽和型,溫度、濕度(70%~100%)、壓力可根據需求調整,可做高溫高濕、高低溫迴圈、雙95、高溫高濕高壓等測試,也叫做老化測試
2.試驗儀器裝置不同
pct試驗和hast試驗都有專門的測試裝置,不可混用。
pct試驗除了可測試磁體基材耐腐蝕性外,也可測試釹鐵硼成品(經過加工和表面鍍層處理後的產品)的耐腐蝕能力,以一定時間內(12h、24h、72h等)是否能保證試樣表面不出現腐蝕現象為評價指標。
失重試驗目前已成為評估燒結釹鐵硼永磁體耐蝕性及長時間穩定性最直接的參考指標,在目前主流釹鐵硼廠家已普遍使用,並受到客戶的認可。
一直以來,燒結釹鐵硼永磁體的失重試驗方式沒有相應的國家和行業標準。實際試驗過程中溫度、濕度、恆溫時間等主要試驗引數大都是與客戶相互約定,尤其是對式樣的尺寸、擺放方式、試樣前的表面處理方式等重要環節缺乏規範,導致大量試驗資料可比性差。國家標準的撰寫和實施能夠很好的改變目前這種混亂現狀。
1. 試驗方法
將經過準確質量稱重和尺寸測量的燒結釹鐵硼磁體樣本放入高壓容器內,樣品在高溫高壓水蒸氣的作用下持續試驗一定時間後,表層晶粒與水蒸氣產生電化學反應,導致晶體剝落,表層腐蝕粉化;試驗完畢後,取出樣品,將表面疏鬆腐蝕物清除後再稱重,依據試驗前後樣品質量變化計算單位磁取向表面積對應的質量損失(及失重)。
2.試驗樣品
形狀:推薦採用切片加工方式將燒結釹鐵硼毛坯料加工成方塊,對不便加工成方塊的可採用線切割等方式加工成圓柱。如果樣品含有防護層,應通過打磨等方式去除保護層。
表面清理:採用稀硝酸溶液對樣品進行清洗,機加工後的樣品需要先將表面油汙清除乾淨(具體操作方式詳見標準要求)。
樣品數量及放置要求:同一批次樣品不得少於3片,以5片為宜。樣品易磁化方向應沿水平方向,易磁化表面不應與試樣框或支架接觸。樣品間距離不小於10mm。
3. 試驗條件
試驗規定了三種持續時間,應結合樣品的耐蝕性和客戶要求來選擇。
試驗證實,多數燒結釹鐵硼永磁體基材樣品在溫度130℃、相對濕度95%的hast條件下,持續480小時的失重接近零,因此選用更嚴酷的120℃飽和模式pct條件評價磁體基材失重更科學,能顯著縮短評價所需時間。
失重試驗時,燒結釹鐵硼永磁體樣品表面一旦有腐蝕坑形成,隨著腐蝕的擴充套件,達到一定臨界點後,樣品表面晶粒剝落導致的腐蝕失重隨試驗時間的增加幾乎呈直線上公升。失重臨界點大約在5mg/cm2。
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