烧结钕铁硼的失重试验(HAST、PCT)

2020-12-11 12:36找磁材

烧结钕铁硼永磁体是迄今为止发现的磁性能最高的磁性材料 ,广泛应用于风力发电、新能源汽车、磁悬浮列车、智能机器人等各领域。烧结钕铁硼磁体采用粉末冶金工艺,且原材料中含有高活性的稀土元素,使其在高温高湿环境中的抗腐蚀性能变差,大大限制了它在各种复杂工况下的使用,这使得实际应用中对钕铁硼磁体的综合性能提出了更高的要求。

2019年我国已经编制了《烧结钕铁硼失重试验方法》国家标准,目前处于送审阶段,还尚未实施。今天懂磁帝就结合这一试验方案的送审稿,向大家介绍一下烧结钕铁硼失重试验(也称为高温高压高湿加速老化试验)。

失重试验是用来测试钕铁硼基体的耐腐蚀能力的,试样是无任何防护层的磁体基材。测试样品暴露在高温高压水蒸气环境下,失重指磁体取向面因腐蚀导致每单位表面积对应的质量损失,单位是mg/cm2。

Hast试验和PCT试验

失重试验可以在Hast模式和PCT模式下进行,很多人搞不清楚Hast试验和PCT试验之间的差异,我们先来介绍一下这两种试验的差异。

1.试验条件不同:

PCT是pressure cooker test的英文简称,指高压加速老化寿命试验,属于饱和型,湿度默认100%,且温度、湿度、压力同时上升或下降,用于测试磁性材料产品的密封性能和老化性能

Hast属于非饱和型,温度、湿度(70%~100%)、压力可根据需求调整,可做高温高湿、高低温循环、双95、高温高湿高压等测试,也叫做老化测试

2.试验仪器设备不同

PCT试验和Hast试验都有专门的测试设备,不可混用。

3. PCT试验除了可测试磁体基材耐腐蚀性外,也可测试钕铁硼成品(经过加工和表面镀层处理后的产品)的耐腐蚀能力,以一定时间内(12h、24h、72h等)是否能保证试样表面不出现腐蚀现象为评价指标。

失重试验的方法(国标送审稿,推荐性标准)

失重试验目前已成为评估烧结钕铁硼永磁体耐蚀性及长时间稳定性最直接的参考指标,在目前主流钕铁硼厂家已普遍使用,并受到客户的认可。

一直以来,烧结钕铁硼永磁体的失重试验方式没有相应的国家和行业标准。实际试验过程中温度、湿度、恒温时间等主要试验参数大都是与客户相互约定,尤其是对式样的尺寸、摆放方式、试样前的表面处理方式等重要环节缺乏规范,导致大量试验数据可比性差。国家标准的撰写和实施能够很好地改变目前这种混乱现状。

1. 试验方法

将经过准确质量称重和尺寸测量的烧结钕铁硼磁体样本放入高压容器内,样品在高温高压水蒸气的作用下持续试验一定时间后,表层晶粒与水蒸气产生电化学反应,导致晶体剥落,表层腐蚀粉化;试验完毕后,取出样品,将表面疏松腐蚀物清除后再称重,依据试验前后样品质量变化计算单位磁取向表面积对应的质量损失(及失重)。

2.试验样品

形状:推荐采用切片加工方式将烧结钕铁硼毛坯料加工成方块,对不便加工成方块的可采用线切割等方式加工成圆柱。如果样品含有防护层,应通过打磨等方式去除保护层。尺寸:在条件允许的情况下,推荐以下标准尺寸样品:方块12×12×8mm,圆柱13.5×8mm,其中8mm方向为易磁化方向。表面清理:采用稀硝酸溶液对样品进行清洗,机加工后的样品需要先将表面油污清除干净(具体操作方式详见标准要求)。样品数量及放置要求:同一批次样品不得少于3片,以5片为宜。样品易磁化方向应沿水平方向,易磁化表面不应与试样框或支架接触。样品间距离不小于10mm。3. 试验条件

试验规定了三种持续时间,应结合样品的耐蚀性和客户要求来选择。

试验证实,多数烧结钕铁硼永磁体基材样品在温度130℃、相对湿度95%的HAST条件下,持续480小时的失重接近零,因此选用更严酷的120℃饱和模式PCT条件评价磁体基材失重更科学,能显著缩短评价所需时间。

失重试验时,烧结钕铁硼永磁体样品表面一旦有腐蚀坑形成,随着腐蚀的扩展,达到一定临界点后,样品表面晶粒剥落导致的腐蚀失重随试验时间的增加几乎呈直线上升。失重临界点大约在5mg/cm2。

以上是懂磁帝整合并总结相关书籍、学术论文、网络资源等各类资料后,对钕铁硼失重试验的介绍,如有不妥的地方欢迎大家指正。微信搜索「找磁材」,关注我们的公众号,带你了解更多关于磁材的知识和市场动态!