Magnesy neodymowe wodoszczelne

Wodoszczelne magnesy neodymowe to magnesy całkowicie zamknięte w stalowej obudowie, najczęściej ze stali nierdzewnej lub kwasoodpornej. Szczelna, prawidłowo dobrana obudowa oddziela materiał NdFeB od cieczy, z którą ma kontakt. Jej przydatność zależy od rodzaju medium, temperatury i warunków zanurzenia; standardowa powłoka galwaniczna nie jest zabezpieczeniem przeznaczonym do długotrwałej pracy w wodzie.

Kategoria obejmuje magnesy całkowicie zamknięte w stalowej obudowie — uchwyty, wałki i inne elementy przeznaczone między innymi do pracy w wodzie, w galwanizerniach oraz w innych środowiskach, w których goły magnes neodymowy uległby korozji. Obudowa chroni również spiek przed uderzeniami, ale zmienia obwód magnetyczny, dlatego dobór powinien uwzględniać nie tylko wodoszczelność, lecz także sposób mocowania i wymaganą siłę.

Budowa wodoszczelnych magnesów neodymowych

Oferowane wodoszczelne magnesy neodymowe są całkowicie zamknięte w stalowej obudowie o cienkiej ściance. Obudowa nie może być zbyt gruba, ponieważ natężenie pola na powierzchni byłoby wówczas niskie, a co za tym idzie — udźwig magnesu mniejszy.

Hermetyczna obudowa ochronna

Najczęściej wykonujemy obudowę ze stali nierdzewnej AISI 304 / EN 1.4301. Do środowisk agresywnych chemicznie, np. galwanizerni lub wody słonej, stosujemy na życzenie stal kwasoodporną AISI 316L / EN 1.4404 albo inny wskazany gatunek. AISI 304 i AISI 316L dobiera się do składu cieczy, stężenia chlorków lub innych substancji, temperatury i czasu kontaktu. AISI 316L nie zapewnia odporności na każdą wodę morską ani kąpiel galwaniczną; w wymagających warunkach może być potrzebny inny materiał obudowy. Bardzo silne pole magnetyczne często uniemożliwia spawanie, ponieważ działa na poruszające się w łuku spawalniczym cząstki o ładunku elektrycznym. Łuk zostaje wygięty albo zaczyna „skakać” po spawanym materiale, traci stabilność lub całkowicie się zrywa.

Dlatego bardzo często zamykamy w obudowie rozmagnesowany magnes i dopiero po spawaniu wkładamy całość do magneśnicy. Szczelność gotowego wyrobu trzeba potwierdzić dla konkretnego wykonania. Stopień ochrony IP67 dotyczy czasowego zanurzenia w określonych warunkach, a IP68 — ciągłego zanurzenia w warunkach określonych dla danego wyrobu. Wymaganą głębokość, czas kontaktu i rodzaj cieczy należy uzgodnić przed zamówieniem.

Oddzielenie magnesu od wilgoci i cieczy

Szczelna spawana obudowa oddziela spiek NdFeB od wody, pary wodnej, kąpieli galwanicznych i roztworów soli, o ile jej materiał oraz warunki użytkowania są dobrane do danego medium. Odporność trzeba ocenić również w rejonie spoin i połączeń. Uszkodzenie lub korozja obudowy mogą doprowadzić do utraty szczelności. Obudowa ogranicza też narażenie kruchego spieku na uderzenia, ale nie wyklucza uszkodzenia podczas intensywnego użytkowania.

Dlaczego standardowa powłoka może nie wystarczyć?

Standardowa powłoka antykorozyjna magnesów neodymowych składa się z trzech cieniutkich warstw: najpierw jest to nikiel, później miedź i na koniec znowu nikiel. Grubość takiej łącznej warstwy to zaledwie kilkanaście, maksymalnie kilkadziesiąt mikronów.

Niestety jest to zbyt słabe zabezpieczenie antykorozyjne w dłuższej perspektywie, jeżeli magnes ma być użytkowany w wilgotnym środowisku.

Ryzyko korozji materiału NdFeB

Materiał magnetyczny Nd₂Fe₁₄B bardzo łatwo się utlenia. Bez dodatkowego zabezpieczenia magnes neodymowy zacznie rdzewieć.

Uszkodzenia powłoki galwanicznej

Każde uszkodzenie powłoki galwanicznej magnesu neodymowego, czy to cynkowej, czy niklowej, jest bardzo niebezpieczne, ponieważ od zarysowania może zacząć postępować utlenianie magnesu.

Długotrwałe działanie wody i wilgoci

Nieobudowane magnesy neodymowe nie są przeznaczone do bezpośredniego stosowania w wodzie i mogą mieć z wilgocią jedynie chwilowy kontakt. Jeżeli chcemy długo użytkować taki magnes, powinniśmy minimalizować jego kontakt z wilgotnym środowiskiem i pamiętać o dokładnym, szybkim wysuszeniu po użyciu w wodzie. Po kontakcie z wodą słoną należy najpierw przepłukać magnes w słodkiej wodzie, a najlepiej demineralizowanej, i dopiero później dokładnie go wytrzeć i wysuszyć.

Bez dodatkowego zabezpieczenia magnes neodymowy zacznie się utleniać i pokrywać warstwą rdzy, a w skrajnym przypadku po prostu rozsypie się lub „rozpłynie” w wodzie, jeżeli zostawimy go na bardzo długi czas całkowicie zanurzonego.

Materiały stosowane do zabezpieczania magnesów neodymowych

Magnesy neodymowe są zabezpieczane przed korozją zazwyczaj galwanicznie za pomocą niklu lub cynku, ale stosuje się też powłoki epoksydowe, które są skuteczniejsze w wilgotnym środowisku, lecz nie są odporne mechanicznie i w niekorzystnych warunkach szybko się ścierają. Wykonuje się również powłoki gumowe: chronią powierzchnię i ograniczają poślizg, ale nie tworzą hermetycznej kapsuły o klasie IP67.

Spawana obudowa ze stali nierdzewnej lub kwasoodpornej może zapewniać ochronę mechaniczną i szczelność potrzebną przy długotrwałym zanurzeniu. Jej odporność na agresywne substancje chemiczne trzeba potwierdzić dla danego medium. Powłoka galwaniczna, epoksydowa i gumowa mają inne właściwości ochronne; sam rodzaj osłony ani oznaczenie IP nie wystarczają do oceny odporności chemicznej. Obudowa jest też standardem przy produkcji separatorów magnetycznych zawierających magnesy stałe.

Woda i substancje chemiczne

Szczególnym zastosowaniem jest praca magnesu w procesach galwanicznych. W kąpielach galwanicznych trzeba odizolować magnes od medium za pomocą zabezpieczenia odpornego na skład i temperaturę kąpieli. Obudowa ze stali kwasoodpornej wymaga doboru konkretnego gatunku i wykonania. Przydatność powłoki galwanicznej, epoksydowej lub gumowej także należy ocenić dla określonego środowiska; nie można uznać wszystkich kąpieli ani wszystkich zabezpieczeń za równoważne.