Come prevenire i magneti dalla corrosione

I magneti svolgono un ruolo cruciale in milioni di applicazioni odierne, dai dispositivi di consumo alle apparecchiature. Tuttavia, sono vulnerabili all'ambiente, che può comprometterne il funzionamento. La corrosione ne è un esempio. Se non sono protetti, i magneti si indeboliscono, si sfaldano o addirittura si guastano completamente.

Perché i magneti si arrugginiscono?

La corrosione è semplicemente una reazione chimica tra il materiale del magnete e l'ambiente. Nel caso della maggior parte dei magneti, tale reazione coinvolge acqua, ossigeno o sostanze chimiche, che possono coinvolgere la superficie del magnete e comprometterne la composizione. I magneti di terre rare come il neodimio contengono ferro e boro, materiali estremamente reattivi con acqua e ossigeno. Se lasciati all'aria umida o all'acqua salata, questi magneti possono arrugginire, bucare o ossidare la loro superficie.

Alcuni fattori che contribuiscono sono:

- Contatto con l'acqua o umidità elevata, che accelerano l'ossidazione.

- Atmosfere di tipo marino con elevato contenuto di sali o acidi, che aumentano la reattività chimica della superficie del magnete.

- Variazioni termiche, che causano microfratture dei rivestimenti o del materiale, consentendo la penetrazione dell'acqua.

Anche una lieve corrosione può compromettere la forza magnetica, indurre interferenze di accoppiamento negli assemblaggi meccanici o distruggere componenti elettronici sensibili. La comprensione delle cause della corrosione consente di migliorare la prevenzione.

Prevenzione della corrosione nei magneti

Sono disponibili diverse tecniche per prevenire la corrosione dei magneti. Le tecniche vanno dai rivestimenti ai controlli ambientali e alle pratiche di manutenzione.

1. Utilizzare rivestimenti protettivi

Il modo più comune ed efficace per proteggere i magneti dagli agenti corrosivi sono i rivestimenti. Alcuni dei più noti rivestimenti applicati sono:

- Placcatura di nichel-rame-nichel (Ni-Cu-Ni): Il rivestimento più comune per i magneti al neodimio, un rivestimento metallico duro che resiste all'ossidazione, all'umidità e agli agenti chimici leggeri. Può essere applicato in ambienti umidi e industriali.

- Rivestimento epossidico: Rivestimento polimerico con un'eccellente protezione contro l'umidità e il contatto chimico. L'epossidico è ampiamente utilizzato nei settori dell'elettronica, dei motori e nei casi di contatto con l'acqua.

-Placcatura in zinco o oro: Questi rivestimenti offrono una protezione minore in ambienti più miti. Lo zinco è sacrificale, cioè si corrode in modo preferenziale per proteggere il magnete sottostante, mentre l'oro resiste quasi completamente alla corrosione, ma è costoso e viene utilizzato principalmente nell'elettronica.

2. Controllo dell'esposizione all'ambiente

Limitare l'esposizione di un magnete agli elementi corrosivi è fondamentale. Le pratiche principali comprendono:

-Controllo dell'umidità e dell'umidità: Conservare i magneti in un'area asciutta e climatizzata.

-Sigillatura o incapsulamento: Incapsulare i magneti in involucri protettivi, involucri di plastica o rivestimenti in resina, soprattutto in condizioni marine, atmosferiche o di elevata umidità.

3. Utilizzare la protezione catodica

Per i magneti particolarmente sensibili si possono utilizzare rivestimenti sacrificali. Si tratta di uno strato esterno di metallo che si corrode prima che l'integrità del magnete venga compromessa. Meno comune nei prodotti domestici, questo metodo è utilizzato in ambienti industriali o marini di nicchia.

4. Ispezione e manutenzione regolari

Un'ispezione regolare consente di individuare tempestivamente i danni da corrosione e da rivestimento. Le linee guida per la manutenzione includono:

-Pulizia delle superfici per rimuovere polvere, sale o residui chimici.

-riverniciare i rivestimenti o sostituire i magneti che presentano ruggine o usura visibili.

-Controllare le condizioni ambientali durante lo stoccaggio o l'uso per evitare danni.

Quali sono i materiali dei magneti?

Il materiale del magnete ha un impatto notevole sulla suscettibilità alla corrosione. La conoscenza delle proprietà dei materiali consente una selezione intelligente in base alle condizioni ambientali e alle esigenze applicative.

-Neodimio-Ferro-Boro (NdFeB): I più forti magneti prodotti in commercio, ma estremamente suscettibili alla corrosione a causa del contenuto di ferro. I rivestimenti protettivi sono fondamentali.

- Samario-Cobalto (SmCo): Naturalmente più resistenti all'ossidazione e alla corrosione. Sono più adatti per applicazioni aerospaziali, marine o ad alta temperatura.

- Magneti di ferrite: Composti da ossidi di ferro, i magneti in ferrite sono per natura resistenti alla corrosione. Adatti a condizioni esterne o umide, ma più deboli dei magneti di terre rare.

- Magneti in plastica o con legami polimerici: Racchiusi nella plastica, questi magneti non entrano in contatto diretto con sostanze chimiche e umidità, offrendo un equilibrio tra protezione e forza accettabile.

Tabella riassuntiva: Prevenzione della corrosione di successo per i magneti

Per ulteriori informazioni, consultare Stanford Advanced Materials (SAM).

Conclusioni

La corrosione rappresenta un problema serio per i magneti, soprattutto per quelli ad alte prestazioni. Grazie all'incorporazione di rivestimenti protettivi, alla selezione dei materiali, al controllo ambientale e alla regolare manutenzione, è possibile prolungare in modo significativo la vita del magnete e garantirne le prestazioni.

Domande frequenti

Perché i magneti si corrodono?

La corrosione è dovuta alla reazione dei materiali dei magneti con l'ossigeno, l'umidità o le sostanze chimiche, che provoca danni alla superficie e la perdita di prestazioni.

Tutti i magneti sono ugualmente sensibili?

No. I magneti al neodimio sono molto sensibili, ma quelli in ferrite e samario-cobalto hanno una maggiore resistenza naturale.

Qual è il rivestimento migliore per la protezione?

La nichelatura offre una migliore durata in ambienti difficili, mentre la resina epossidica è adatta per una protezione media dall'umidità e dagli agenti chimici.

I danni causati dalla corrosione sono reversibili?

La corrosione non può essere completamente invertita. Per proteggere i magneti è necessario adottare misure preventive e trattamenti iniziali.

In che modo i controlli ambientali riducono al minimo la corrosione?

L'umidità, la temperatura e l'esposizione alle sostanze chimiche sono regolate per limitare le reazioni di decadimento che rovinano le superfici dei magneti.