Für weichmagnetische Verbundwerkstoffe wurde eine neue Isolationstechnologie entwickelt

Eine Studie über Natriumnitrat-Passivierung als neue Isolationstechnologie für weichmagnetische Verbundwerkstoffe von einem Team unter der Leitung von Professor Mi Yang und Dr. Chen Wu wurde kürzlich in veröffentlicht Maschinenbau.

Die isolierende Beschichtung weist eine zweischichtige Struktur auf, die eine Oxidbarriere und eine Schicht aus Hydroxidniederschlägen enthält. Die Wachstums- und Auflösungsgeschwindigkeit der Beschichtung variiert mit dem pH-Wert von NaNO3 Passivierungslösung ergeben unterschiedliche Schichtdicken, die mit den magnetischen Eigenschaften der jeweiligen weichmagnetischen Verbundwerkstoffe zusammenhängen. Bildnachweis: Prof. Mi Yan

Weichmagnetische Verbindungen, die auf der Basis von Metallmagnetpulvern durch Isolierbeschichtung, Verdichtung, Bindung und Glühen hergestellt werden, fungieren als wichtige Kernmaterialien in verschiedenen Bereichen, darunter Transport, Energie, Landesverteidigung und Luft- und Raumfahrt.

Aufgrund des geringen elektrischen Widerstands von weichmagnetischen Legierungen ist es schwierig, den Wirbelstromverlust zu kontrollieren, was sich als Hindernis für Hochfrequenzanwendungen erwiesen hat. Die Phosphorisierungstechnologie wird häufig verwendet, um Isolierbeschichtungen für die industrielle Produktion und die wissenschaftliche Forschung herzustellen.

Die entstehende Phosphatschicht neigt jedoch oberhalb von 600℃ zur Zersetzung und verliert bei höheren Temperaturen ihre isolierende Wirkung. Es ist wichtig, eine neue Isolationstechnologie zu etablieren, um Beschichtungsschichten mit stabiler Haftung zusammen mit geeigneter thermischer Stabilität und elektrischem Widerstand für Hochfrequenzanwendungen von weichmagnetischen Verbundwerkstoffen zu schaffen.

Für weichmagnetische Verbundwerkstoffe schlug das Team von Professor Yan und Dr. Wu die Natriumnitrat-Passivierung als neue Isolationstechnologie vor. Abhängig von methodischen Zusammensetzungs- und Mikrostrukturstudien werden Beschichtungsentwicklungen bei unterschiedlichen pH-Einstellungen zusammen mit Beschichtungswachstumsmechanismen, die durch thermodynamische und kinetische Analysen aufgedeckt wurden, aufgedeckt.

Die Studie ergab, dass die isolierende Beschichtung mit saurem NaNO erreicht wird3 Passivierungslösung mit pH = 2 enthält Fe2Ö3SiO2Al2Ö3und AlO(OH). Das Ergebnis der großen Wachstumsrate der Deckschicht ist auf die starke Oxidationsfähigkeit von NO zurückzuführen3 im sauren Milieu – gleichzeitig ist auch die Auflösungsgeschwindigkeit der Passivierungsschicht aufgrund des hohen H hoch+ Konzentration, was zu einer geringen Dicke der Passivschicht bei pH = 2 führt.

Unter Verwendung von erhöhtem pH-Wert auf 5, Fe2Ö3 wird in Fe umgewandelt3Ö4 mit geschwächter NO-Oxidationsfähigkeit3. Trotz der leicht reduzierten Wachstumsrate der Passivierungsschicht ist H+ Eine Verringerung der Konzentration hemmt auch seine Auflösung gut, was zu einer maximalen Dicke der isolierenden Beschichtung für einen deutlich erhöhten elektrischen Widerstand und eine ideale magnetische Leistung bei Wechselstrom (AC) führt (me = 97,2, PLebenslauf = 296,4 mW/cm3 unter 50 kHz und 100 mT).

Eine Erhöhung des pH-Werts auf 8 verschlechtert die Oxidierbarkeit von NO erheblich3führt nur zu Al2Ö3AlO(OH) und SiO2 in der Passivierungsschicht mit langsamem Wachstum und stark reduzierter Dicke. Außerdem tritt in einigen Bereichen der Oberfläche des Magnetpulvers Korrosion auf, was den Betrieb verlangsamt.

NaNO3 Die in dieser Studie etablierte Passivierungstechnologie kann auf andere magnetische Legierungssysteme ausgedehnt werden und legt auch die konkrete Grundlage für die Schaffung neuer und fortschrittlicher Isolierbeschichtungen unter Verwendung von Oxidationsmitteln wie Superoxid, Nitrit und Permanganat.

Zeitschriftenreferenz:

Yan, M. et al. (2022) Natriumnitrat-Passivierung als neue Isolationstechnologie für weichmagnetische Verbundwerkstoffe. Maschinenbau. doi.org/10.1016/j.eng.2022.01.016.

Quelle: https://engj.org/

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