Neodimyum-İron-Boron (\text{NdFeB}) mıknatısları, günümüzün en güçlü kalıcı mıknatıslarıdır ve elektrikli motorlardan sensörlere kadar geniş bir yelpazede kullanılır. Ancak, bu mıknatısların kalbindeki Neodimyum elementi, kimyasal olarak oldukça reaktiftir. Hava, nem ve sıcaklık gibi dış etkenlere maruz kaldığında kolayca oksitlenir ve manyetik özelliklerini hızla kaybeder.
Bu hassasiyet nedeniyle, mıknatıs üretiminin başlangıç aşamasında kullanılan \text{NdFeB} alaşım tozlarının korozyon direncinin test edilmesi, nihai ürünün ömrü ve güvenilirliği için hayati önem taşır. Bu yazımızda, \text{NdFeB} tozlarının korozyon dayanımını ölçmek için uygulanan temel endüstriyel protokolleri ve elde edilen sonuçların nasıl yorumlanması gerektiğini ele alacağız.
\text{NdFeB} mıknatısları iki ana formda üretilir: Sinterlenmiş ve Yapıştırılmış (Bağlı) mıknatıslar. Her iki türde de korozyon, mıknatısın ana fazı olan \text{Nd}_{2}\text{Fe}_{14}\text{B} ve özellikle sınır bölgelerindeki Neodimyumca zengin fazı hedef alır.
Manyetik Özellik Kaybı: Korozyon, manyetik malzemenin hacmini fiziksel olarak aşındırır ve oksitlenmiş katmanların oluşmasına neden olur. \text{Nd} oksit, manyetik özelliğe sahip değildir, bu da mıknatısın manyetik akı yoğunluğunda ve zorlayıcılığında (koersivite) kalıcı düşüşe yol açar.
Toz Hacmi Değişimi: Toz halindeki \text{NdFeB} malzemelerde oksitlenme, hacim genleşmesine neden olarak sinterleme veya yapıştırma öncesinde malzemenin işlenebilirliğini olumsuz etkiler.
\text{NdFeB} tozlarının veya nihai mıknatısların korozyon direncini belirlemek için en yaygın kullanılan hızlandırılmış test yöntemleri şunlardır:
HAST, \text{NdFeB} korozyonunu simüle etmek için en kritik testlerden biridir.
Protokol:
Koşullar: Test edilecek \text{NdFeB} tozu numunesi, genellikle %100 bağıl nem altında, \text{120 °C} veya \text{130 °C} gibi yüksek sıcaklıkta ve 2-3 atmosfer (atm) basınçta tutulur.
Süre: Test süresi, uygulamanın gerekliliklerine bağlı olarak genellikle 48 saat ile 168 saat arasında değişir.
Amaç: Aşırı sıcaklık ve nemin birleşik etkisini simüle ederek malzemenin korozyon dayanımını çok kısa sürede ölçmektir.
PCT, HAST'a benzer ancak genellikle daha hafif koşullarda ve özellikle mıknatıs yüzey kaplamalarının değerlendirilmesinde kullanılır.
Koşullar: Genellikle \text{121 °C} sıcaklıkta, %100 bağıl nem ve 2 atm basınç altında gerçekleştirilir.
Uygulama: Bu test, özellikle bağlı mıknatıs tozlarının polimer bağlayıcı ile korunma etkinliğini test etmek için önemlidir.
Korozyon testlerinin sonuçları, genellikle kütle kaybı, manyetik özelliklerdeki düşüş veya görsel inceleme ile yorumlanır.
Ölçüm: Numunenin test öncesi ve test sonrası kütleleri arasındaki fark kaydedilir.
Yorum: Oksidasyon, \text{NdFeB}'nin ağırlığının artmasına neden olur (oksijenin bağlanması nedeniyle). Korozyon direnci yüksek olan tozlar, test sonrası minimum kütle artışı göstermelidir. Bazı uygulamalarda kabul edilebilir limit, \text{mg}/\text{cm}^2 biriminde ifade edilir.
Ölçüm: Korozyon testinden önce ve sonra tozdan preslenmiş standart bir test numunesinin temel manyetik özellikleri (özellikle remanans \text{(B}_r) ve koersivite \text{(H}_{cj})) ölçülür.
Yorum: Başarılı bir toz, HAST sonrası \text{B}_r veya \text{H}_{cj} değerlerinde belirlenen toleransın (%5 gibi) üzerinde bir düşüş göstermemelidir. Manyetik düşüş, korozyonun mıknatısın aktif manyetik fazını ne kadar etkilediğinin en doğru göstergesidir.
Yöntem: Korozyona uğramış toz numuneleri, optik veya taramalı elektron mikroskobu (\text{SEM}) ile incelenerek yüzeyde oluşan oksit ve pas tabakalarının kalınlığı ve dağılımı değerlendirilir.
Yorum: Korozyona uğramamış bir numune temiz kalmalı veya minimum yüzey bozulması göstermelidir.
Sonuç olarak, \text{NdFeB} tozlarının korozyon direnci, mıknatısın yüksek sıcaklık ve nemli ortamlarda uzun yıllar boyunca güvenilirliğini sürdürmesi için en kritik kalite kontrol parametresidir. Endüstriyel protokollerin doğru uygulanması ve sonuçların manyetik özellik kaybı perspektifinden titizlikle yorumlanması, üreticilerin üstün performanslı ve uzun ömürlü mıknatıslar üretmesini sağlar.
