Tại sao nam châm NdFeB cần được phủ lớp phủ?

Tháng 4 26, 2025

Nam châm Neodymium Iron Boron (NdFeB), hiện nay được coi là nam châm vĩnh cửu mạnh nhất, đã được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như điện tử, ô tô, năng lượng tái tạo và chăm sóc sức khỏe.

Điểm yếu duy nhất của chúng, mặc dù là nam châm mạnh, là chúng rất dễ bị ăn mòn và oxy hóa, đặc biệt là trong môi trường ẩm ướt và có tính ăn mòn hóa học. Đó là lý do tại sao lớp phủ nam châm NdFeB lại quan trọng đến vậy.

Lớp phủ giúp duy trì tính chất từ tính theo thời gian, tăng độ bền, hiệu suất tốt hơn và an toàn trong các ứng dụng khác nhau. Sự thờ ơ đối với lớp phủ thích hợp sẽ dẫn đến sự xuống cấp nhanh chóng của các nam châm này và do đó dẫn đến giảm chức năng hoặc thậm chí hỏng các thành phần quan trọng.

Bài đánh giá này nhằm mục đích khám phá các loại lớp phủ khác nhau có sẵn cho nam châm NdFeB, so sánh hiệu suất của chúng và chọn loại tốt nhất về mặt ứng dụng. Các quy trình phủ, lợi thế của việc áp dụng lớp phủ và xu hướng tương lai ảnh hưởng đến khía cạnh quan trọng của công nghệ nam châm cũng sẽ được thảo luận.

Phần 1: Vật liệu phủ thông dụng cho nam châm NdFeB

Nam châm NdFeB phản ứng mạnh với các yếu tố môi trường như độ ẩm và oxy, những yếu tố này sẽ sớm ăn mòn bề mặt và tính toàn vẹn từ tính của chúng. Các lớp phủ này được áp dụng để tránh tình trạng hư hỏng này.

Các lớp phủ nổi tiếng dành cho nam châm NdFeB bao gồm:

Lớp phủ Niken (Ni-Cu-Ni)

Niken là vật liệu phủ được sử dụng nhiều nhất. Điều này là do niken có đặc tính tốt nhất về khả năng chống ăn mòn liên quan đến độ bền và sức hấp dẫn. Thông thường, lớp phủ này được thực hiện theo ba lớp (Niken-Đồng-Niken) trên lớp hoàn thiện có vẻ ngoài kim loại sáng bóng, dài hơn.

Hai lớp Niken đầu tiên trong ba lớp này bảo vệ chống ăn mòn và mài mòn, trong khi lớp đồng ở giữa tăng thêm độ bám dính và độ linh hoạt. Thiết kế này dành cho mục đích sử dụng chung trong công nghiệp, cho thiết bị điện tử cũng như cho người tiêu dùng.

Lớp phủ Epoxy

Epoxy là loại bảo vệ tối ưu trong môi trường ẩm ướt, ướt hoặc có tính ăn mòn hóa học. Lớp phủ phi kim loại này tạo thành lớp bảo vệ dày, chống ẩm, hơi muối và ăn mòn hóa học.

Chúng có nhiều màu sắc khác nhau như đen, xám và thậm chí là công thức màu tùy chỉnh để phù hợp với ứng dụng cần bảo vệ và mắt. Về độ bền cơ học, epoxy ít quan trọng hơn so với lớp phủ kim loại, nhưng điều này làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng hàng hải, ô tô và ngoài trời.

Lớp phủ kẽm (Zn)

Lớp phủ kẽm có giá thành rẻ hơn. Nó có khả năng chống ăn mòn vừa phải và rất dễ áp dụng, bằng cách mạ điện hoặc cơ học. Kẽm chủ yếu hoạt động như một lớp phủ hy sinh: nó sẽ bị ăn mòn trước khi bản thân nam châm bị ăn mòn.

Mặc dù không phù hợp lắm với những môi trường khắc nghiệt, nhưng lớp phủ kẽm vẫn thường được lựa chọn cho các ứng dụng trong nhà có rủi ro thấp, nơi độ ẩm tiếp xúc khá hạn chế.

Lớp phủ phosphate

Phosphate thường được sử dụng như một trong những lớp phủ đầu tiên để hỗ trợ độ bám dính khi sơn hoặc áp dụng các lớp phủ khác. Các phương pháp xử lý phosphate không có khả năng chống ăn mòn cao, mặc dù chúng có thể góp phần làm tăng độ nhám bề mặt một chút.

Lớp phủ vàng (Au)

Ứng dụng của lớp phủ vàng rất đặc biệt. Hầu hết các ứng dụng đều được tìm thấy trong y học và hàng không vũ trụ. Vàng trơ, tương thích sinh học và có khả năng chống ăn mòn cực cao, khiến nó trở thành nguyên tố hoàn hảo cho các thiết bị cấy ghép hoặc thiết bị tiếp xúc với dịch cơ thể hoặc hóa chất độc hại.

Bản thân vàng rất đắt tiền, do đó nó chỉ được sử dụng trong những trường hợp mà các tính chất độc đáo của nó là quan trọng nhất.

Lớp phủ Parylene

Parylene là lớp phủ polymer được sản xuất bằng phương pháp lắng đọng hơi hóa học. Nó cho phép tạo ra lớp rào cản cực mỏng và không có lỗ kim, không tương tác với chất nền.

Lớp phủ này có khả năng chống ẩm, hóa chất và nhiệt độ đáng kể. Các ứng dụng điển hình của lớp phủ parylene là cho các thành phần điện tử, y tế và hàng không vũ trụ đòi hỏi độ chính xác và độ tin cậy.

Phần 2. Giới thiệu về hiệu suất của các vật liệu phủ thường dùng

Sau đây là tổng quan nhanh về hiệu suất của những vật liệu này trong các lĩnh vực chính:

Vật liệu phủ	Chống ăn mòn	Sức mạnh cơ học	Độ ổn định nhiệt	Trị giá	Các trường hợp sử dụng phổ biến
Ni-Cu-Ni	Cao	Cao	Vừa phải	Vừa phải	Mục đích chung, điện tử
Epoxy	Rất cao	Vừa phải	Thấp đến trung bình	Thấp	Biển, sử dụng ngoài trời
Kẽm	Vừa phải	Vừa phải	Thấp	Thấp	Môi trường rủi ro thấp
Phốt phát	Thấp	Thấp	Thấp	Rất thấp	Lớp tiền xử lý
Vàng	Rất cao	Vừa phải	Cao	Cao	Y tế, hàng không vũ trụ
Parylene	Xuất sắc	Vừa phải	Cao	Rất cao	Điện tử chính xác

Phần 3. Làm thế nào để chọn vật liệu phủ của nam châm NdFeB?

Đúng là phổ biến rằng nam châm NdFeB phải tạo ra vật liệu phủ bắt buộc xác định để duy trì tính toàn vẹn và hiệu suất cho các ứng dụng khác nhau. Sự bảo vệ cần thiết chống lại sự ăn mòn và mài mòn thông qua việc lựa chọn hiệu quả lớp phủ nam châm NdFeB cũng phải duy trì khả năng tương thích với các yêu cầu về cơ học, nhiệt cũng như môi trường.

Sau đây là một số yếu tố cần cân nhắc khi lựa chọn vật liệu phủ:

Tiếp xúc với môi trường

Trong số các yếu tố khác, môi trường hoạt động có thể được coi là yếu tố quan trọng nhất khi quyết định sử dụng lớp phủ cho nam châm NdFeB.

Trong điều kiện khô ráo trong nhà với độ ẩm thấp hoặc tiếp xúc với hóa chất, lớp phủ Niken-Đồng-Nickel (Ni-Cu-Ni) tiêu chuẩn có thể được sử dụng để giải quyết vấn đề. Nó có tác dụng chống ăn mòn tốt nhưng có độ chói kim loại hàng đầu khiến nó phù hợp với thiết bị điện tử tiêu dùng và sử dụng công nghiệp đơn giản.

Nếu nam châm phải tiếp xúc với điều kiện bên ngoài hoặc trong môi trường vận chuyển có độ ẩm cao hoặc điều kiện biển giống như muối, thì cần phải có lớp phủ chắc chắn hơn. Hầu hết các loại epoxy chống ẩm đều đáng tin cậy; nếu không, parylene sẽ tạo ra bề mặt hoàn toàn kín, không có lỗ kim.

Mài mòn cơ học và xử lý

Nam châm NdFeB động hoặc được tìm thấy trong môi trường ma sát cao cần lớp phủ bảo vệ đặc biệt chống lại hư hỏng vật lý. Lớp phủ niken khá tốt trong các ứng dụng có sự xử lý, tác động cơ học hoặc vướng vào hệ thống cơ học, vì chúng có độ cứng tuyệt vời và khả năng chống mài mòn cao.

Mặt khác, trong những trường hợp nam châm không gặp lực cơ học lớn nhưng cần bảo vệ khỏi tác động của môi trường trong quá trình lắp đặt, epoxy có thể là lựa chọn phù hợp. Nó không có cùng mức độ bền cơ học như kim loại, nhưng nó cung cấp khả năng bảo vệ vượt trội và dễ dàng thích ứng với các hình dạng khó áp dụng.

Khả năng chịu nhiệt

Nhiệt độ hoạt động là một yếu tố quan trọng khác cần được xem xét dưới lớp phủ nam châm NdFeB. Nhiệt độ rất có hại cho các nam châm này và chỉ cần tiếp xúc với nhiệt trong vài phút sẽ khiến chúng mất từ tính vĩnh viễn.

Lớp phủ sẽ không ngăn chặn quá trình khử từ của nam châm, nhưng sẽ giữ cho bề mặt nam châm an toàn khỏi quá trình oxy hóa nhiệt. Lớp phủ niken và vàng cho thấy sự ổn định ở nhiệt độ cao vừa phải và duy trì tính toàn vẹn cấu trúc tốt.

Mặt khác, lớp phủ epoxy có khả năng chịu nhiệt rất hạn chế, bị phân hủy hoặc mềm ở nhiệt độ cao, do đó chúng không thể được sử dụng cho các ứng dụng nhiệt độ cao. Parylene, được lắng đọng bằng phương pháp lắng đọng hơi, có độ ổn định nhiệt tuyệt vời và được xử lý như là vật liệu nổi trội trong môi trường có nhiệt độ cao.

Yêu cầu về điện và chức năng

Đối với lớp phủ được sử dụng trong các ứng dụng điện tử hoặc thiết bị y tế, các đặc tính điện và sinh học phải được đáp ứng. Các lớp phủ như epoxy và parylene là chất cách điện tốt. Tính chất này làm cho chúng phù hợp với các ứng dụng nam châm trong điện tử, nơi cần tránh hiện tượng đoản mạch điện.

Parylene đặc biệt tốt cho các ứng dụng trong điện tử chính xác và hàng không vũ trụ do khả năng cung cấp lớp phủ rất mỏng và đồng đều. Trong lĩnh vực y sinh, vàng và parylene tương thích sinh học/không độc hại và có thể được sử dụng an toàn trong các thiết bị hoặc dụng cụ y tế bên trong tiếp xúc với mô sinh học.

Ràng buộc về chi phí và ngân sách

Ngân sách cho lớp phủ nam châm NdFeB là thực tế nhưng là điều hoàn toàn cần thiết. Khi mô hình hóa chi phí là quan trọng, lớp phủ kẽm hoặc phosphate cung cấp khả năng bảo vệ cơ bản với chi phí thấp nhất, phù hợp cho trong nhà trong ứng dụng không quan trọng.

Niken là loại được sử dụng thường xuyên nhất vì chúng cân bằng tốt về giá cả, khả năng chống ăn mòn và độ bền. Trong các ứng dụng cao cấp hoặc đặc biệt, lớp phủ vàng, parylene và PTFE được sử dụng; tuy nhiên, vì chi phí, chúng thường được dành riêng cho các ứng dụng quan trọng trong nhiệm vụ, nơi hiệu suất liên quan chắc chắn sẽ biện minh cho chi phí.

Sự cân nhắc về mặt thẩm mỹ và nhu cầu tùy chỉnh

Bất cứ nơi nào vẻ ngoài thẩm mỹ của nam châm là quan trọng trong các thiết bị điện tử tiêu dùng, sản phẩm khuyến mại hoặc ứng dụng trang trí, thì tính thẩm mỹ của lớp phủ sẽ phát huy tác dụng.

Lớp phủ niken mang lại bề mặt kim loại sáng bóng, thẩm mỹ cũng như chức năng. Mặt khác, lớp phủ epoxy có thể tùy chỉnh màu sắc và kết cấu, cung cấp các giải pháp thay thế cho các công ty muốn các thành phần của họ phù hợp với một chủ đề trực quan nhất định.

Phần 4. Nam châm NdFeB được phủ như thế nào?

Việc phủ lớp phủ lên nam châm NdFeB là một quá trình có tầm quan trọng lớn về mặt tuổi thọ và đặc tính hiệu suất của chúng trong nhiều môi trường khác nhau. Một số quy trình phủ được chấp nhận rộng rãi cho nam châm NdFeB được mô tả ở đây.

Mạ điện

Niken, đồng hoặc vàng là những kim loại thường được mạ điện trên nam châm NdFeB. Nam châm được nhúng vào dung dịch điện phân, bao gồm muối kim loại, cho quá trình điện phân.

Người ta có thể có được lớp phủ kim loại rất mỏng và đồng đều có đặc tính chống ăn mòn và mài mòn tuyệt vời. Lớp phủ này thường là Ni-Cu-Ni mạ điện, vì lớp phủ này cung cấp sự cân bằng hợp lý giữa hiệu suất và chi phí.

Sơn tĩnh điện

Sơn tĩnh điện cho phép áp dụng các dạng lớp phủ phi kim loại khác nhau, bao gồm một số chất lỏng như epoxy. Bột khô được tích điện tĩnh điện và sau đó phun lên bề mặt nam châm.

Các hạt tích điện tĩnh điện bám vào bề mặt bằng tác động cơ học và sau đó được liên kết với bề mặt nam châm sau khi được xử lý trong lò. Điều này dẫn đến sự hình thành một lớp dày và chống mài mòn với khả năng bảo vệ chống ẩm, hóa chất và mài mòn.

Lớp phủ nhúng

Phủ nhúng là một phương pháp rất đơn giản và rất rẻ để có được lớp phủ epoxy và phosphate loại biển. Nam châm chỉ cần nhúng vào dung dịch phủ và phủ một lớp phủ đồng nhất lên tất cả các bề mặt.

Nếu dung dịch nhúng được để khô sau khi nhúng, có thể lặp lại để tạo độ dày cần thiết. Nhìn chung, lớp phủ nhúng được sử dụng khi không cần độ chính xác cao nhưng cần bảo vệ khỏi sự ăn mòn hoặc tác động của môi trường.

Phun phủ

Phun phủ là việc áp dụng vật liệu phủ thông qua súng phun hoặc bình phun, chủ yếu là cho epoxy hoặc sơn. Vật liệu phủ được phun thành các giọt nhỏ và phun trực tiếp lên bề mặt nam châm. Kỹ thuật này thường được sử dụng ở đó.

Phần 5: Lớp phủ mang lại lợi ích gì cho nam châm NdFeB?

Sau đây là một số lợi ích khi phủ nam châm NdFed:

Bảo vệ chống ăn mòn – Bảo vệ nam châm khỏi độ ẩm và oxy bị gỉ.
Độ bền được cải thiện – Tăng khả năng chống chịu sát thương vật lý khi cầm nắm.
Độ ổn định nhiệt – Bảo vệ khỏi sự mất từ ở nhiệt độ cao.
Kháng hóa chất – liên quan đến sự ăn mòn trong môi trường hóa chất hoặc môi trường biển.
Giá trị thẩm mỹ cao hơn – Mang lại vẻ ngoài chuyên nghiệp, bóng bẩy cho hàng tiêu dùng.
Khả năng tương thích sinh học- An toàn cho dụng cụ cấy ghép y tế và phẫu thuật.
Cách ly điện – Ngăn ngừa hiện tượng đoản mạch ngay cả trong các cụm điện tử tiếp xúc gần.

Phần 6. Hướng phát triển tương lai của lớp phủ nam châm NdFeB

Nhu cầu về nam châm NdFeB đang tăng lên và sẽ tăng trong những năm tới đối với các công nghệ hiện đại bao gồm các ứng dụng trong xe điện, hệ thống năng lượng tái tạo và thiết bị điện tử thu nhỏ.

Theo đó, sẽ cần có các giải pháp phủ được cải thiện. Phát triển trong tương lai về vấn đề này sẽ là nâng cao hiệu suất, tính bền vững và tính linh hoạt liên quan đến ứng dụng phủ nam châm NdFeB.

Một động lực chính sẽ là hướng đến việc tạo ra các lớp phủ nano và hệ thống nhiều lớp cung cấp khả năng bảo vệ tuyệt vời với ít trọng lượng bổ sung. Các lớp phủ này dự kiến sẽ đạt được các lớp màng nhiều lớp siêu mỏng với thiết kế chống ăn mòn, ổn định nhiệt và chống mài mòn trong môi trường có ứng suất cao trong một cấu trúc nhỏ gọn.

Một hướng khác là tiến tới lớp phủ thân thiện với môi trường và không độc hại. Ngoài ra, vì các quy định này đã được thắt chặt, các nhà nghiên cứu đang tìm cách thay thế các vật liệu nguy hiểm này bằng các vật liệu thay thế thân thiện với môi trường để sử dụng trong quá trình mạ điện.

Lớp phủ thông minh mới nổi cũng có thể được coi là khá hứa hẹn. Sự đổi mới này sẽ kéo dài đáng kể tuổi thọ của nam châm NdFeB trong môi trường khắc nghiệt hoặc năng động.

Gần đây cũng có nhu cầu về các giải pháp phủ tùy chỉnh cho các ngành công nghiệp khác nhau, ví dụ, lớp phủ tương thích sinh học cho thiết bị y tế, lớp phủ chịu nhiệt cho các ứng dụng hàng không vũ trụ, v.v. Công nghệ tiếp tục tiến bộ và do đó, sẽ cần đến các lớp phủ được thiết kế riêng và linh hoạt.

Phần kết luận

Nam châm NdFeB được cho là một trong những loại nam châm vĩnh cửu mạnh nhất từng được biết đến; tuy nhiên, tiềm năng thực sự của chúng chỉ được phát huy khi kết hợp với lớp phủ bảo vệ phù hợp.

Khi công nghệ tiến bộ, các yêu cầu về vật liệu từ tính cũng sẽ tăng theo - ranh giới mới cho sự đổi mới trong phương pháp phủ và vật liệu. Nếu bạn đang làm việc trên thiết bị điện tử thế hệ tiếp theo, hệ thống năng lượng tái tạo hoặc công cụ y tế chính xác, thì việc hiểu và quyết định về lớp phủ cho nam châm NdFeB là rất quan trọng.

CHIA SẺ: