Nd-Fe-B magneettien korroosio

Samankaltaiset tiedostot
MAGNEETTITEKNOLOGIAKESKUS. Ajan myötä tapahtuvat häviöt sintratuissa NdFeB magneeteissa

MT Korroosionestotekniikan perusteet

MT Sähkökemialliset tutkimusmenetelmät

NdFeB magneettien kierrätysdemonstraatio. Prizztech Oy

Gentoon korroosiotestin tulokset

MT , Sähkökemialliset tutkimusmenetelmät

MT Sähkökemialliset tutkimusmenetelmät

KANDIDAATINTYÖ Erika Gröhn

KRIITTISTEN RAAKA-AINEIDEN SELEKTIIVINEN TALTEENOTTO SE-ROMUSTA

Kuinka materiaalien pitkäaikaiskestävyys todennetaan

HARVINAISTEN MAAMETALLIVARANTOJEN TALTEENOTTOMENETELMÄT!

Käsitteitä. Hapetusluku = kuvitteellinen varaus, jonka atomi saa elektronin siirtyessä

Teollinen kaivostoiminta

METALLITEOLLISUUDEN PINTAKÄSITTELYN PERUSTEET - KORROOSIO

MAGNEETTITEKNOLOGIAKESKUS. NdFeB magneettien terminen stabilointi

KJR-C2004 materiaalitekniikka. Harjoituskierros 3

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

AKKU- JA PARISTOTEKNIIKAT

Sähkökemian perusteita, osa 1

Harjoitustyö litiumioniakuista

Epäpuhtaudet vesi-höyrypiirissä lähteet ja vaikutukset

tahtikonekäytöissä Mikko Valtonen Tiiliholvi VEM motors Finland Oy

Ferriittiset ruostumattomat teräkset ja niiden hitsaus. May 12,

Laserpinnoitus. Petri Vuoristo Tampereen teknillinen yliopisto, materiaaliopin laitos ja Teknologiakeskus KETEK Oy, Kokkola

MT KORROOSIONESTOTEKNIIKAN PERUSTEET

1. Malmista metalliksi

Määräys STUK SY/1/ (34)

MT Sähkökemialliset tutkimusmenetelmät

Pehmeä magneettiset materiaalit

Hydrometallurginen metallien erotus elektroniikkaromusta

vetyteknologia Muut kennotyypit 1 Polttokennot ja vetyteknologia Risto Mikkonen

Kaivannaisjätteiden hallintamenetelmät (KaiHaME)

Säteilyturvakeskuksen määräys turvallisuusluvasta ja valvonnasta vapauttamisesta

Metallien plastinen deformaatio on dislokaatioiden liikettä

Luento 1 Rauta-hiili tasapainopiirros Austeniitin hajaantuminen perliittimekanismilla

Kemian eriyttävä tunti. Tekijät Riina Karppinen, Klaus Mäki-Petäys ja Kirsi Söderberg Aihe: sähkökemiallinen pari. Johdanto

Mikrokalorimetri - uusi materiaalien palamisominaisuuksien tutkimuslaite hankittu VTT:lle

Chem-C2400 Luento 3: Faasidiagrammit Ville Jokinen

Kuparikapselin pitkäaikaiskestävyys

Evansin diagrammit. Ilmiömallinnus prosessimetallurgiassa Syksy 2016 Teema 4 - Luento 4

Rakennesuunnittelu. Materiaali. Kudotut rakenteet. Komposiitit ALM. Functionally graded. Vaahdot

JÄTEHUOLLON ERIKOISTYÖ

Verkkodatalehti VICOTEC320 TUNNELIANTURIT

SULFIDIEN AIHEUTTAMA KUPARIN JÄNNITYSKORROOSIO

Deformaatio. Kiteen teoreettinen lujuus: Todelliset lujuudet lähempänä. σ E/8. σ E/1000

Tärkeitä tasapainopisteitä

Kiertotalouden hyvät käytännöt Pori-Harjavalta -alueella. Marko Lehtimäki / Prizztech Oy

OUTOKUMPU. ;.,,, r 4 x 4 i ALE 0 K MALMINETSINTK RAPORTTI NAYTE 10-JH/ /78. KOBALTIITIN JA ARSEENIKIISUN KOKOOMUS

Kon Teräkset Viikkoharjoitus 1. Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikan tutkimusryhmä Koneenrakennustekniikka

Lapin alueen yritysten uudet teräsmateriaalit Raimo Ruoppa

Sähkökemia. Sähkökemiallinen jännitesarja, galvaaninen kenno, normaalipotentiaali

Ydinjätekapselin deformaatiomekanismit Projektin johtaja: Hannu Hänninen Tutkijat: Kati Savolainen ja Tapio Saukkonen

Kalustelevyjen pinnoitusmateriaalien kulutuskestävyyden määritys käyttäen standardia

INNOVATIIVINEN KIERTOTALOUS (INKI)

781611S KIINTEÄN OLOMUODON KEMIA (4 op)

Kon Luento 12 -Säteilyhaurastuminen -Mikrorakenteen vaikutus murtumiseen -Yhteenveto -CASE: Murtumismekanismien yhteisvaikutukset

Mak Materiaalitieteen perusteet

Korroosio ja sähköinen korroosion esto

FRANCKIN JA HERTZIN KOE

MT KORROOSIONESTOTEKNIIKAN PERUSTEET

Mauri Alitalo AUTOKLAAVIOLOSUHTEISSA KORROOSIOTESTAUKSEEN KÄYTETTÄVÄN NÄYTTEENPITIMEN SUUNNITTELU JA TESTAUS

MUOVIINSIDOTUT MAGNEETIT

Dislokaatiot - pikauusinta

KASVUN PAIKKA. Satakunnan teknologiametalliklusteri vastaa sähköistyvän yhteiskunnan tarpeisiin.

Kon Teräkset Viikkoharjoitus 2. Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikan tutkimusryhmä Koneenrakennustekniikan laitos

Komposiittien tutkimustoiminta ja tuotekehityspalvelut Suomessa. Rasmus Pinomaa, Muoviteollisuus ry Lujitemuovipäivät

KOKSIN OMINAISUUDET MASUUNIN OLOSUHTEISSA

Materiaaliryhmien taksonomia

Kuparikapselin pitkäaikaiskestävyys

LÄMPÖTILAN MITTAUS VASTUSANTUREILLA

TUTKIMUSTYÖSELOSTUS KUUSAMON KUNNASSA VALTAUSALUEELLA OLLINSUO 1, KAIV.REK. N:O 3693 SUORITETUISTA MALMITUTKIMUKSISTA

Käytännön esimerkkejä on lukuisia.

AvantGuard. aivan uudenlainen korroosionesto

Nanopinnoitetutkimus Suomessa - päivän teemaan sopivia poimintoja

EMC: Electromagnetic Compatibility Sähkömagneettinen yhteensopivuus

Metallit

Kaasumittaukset jatkuvatoimiset menetelmät 1. Näytteenotto 1 Näytteenottolinja

Hitsin hyvä jo yli 4o vuotta

Kriittiset metallit uudessa energiateknologiassa. Leena Grandell, Energiasysteemit VTT

ISO ASKEL ETEENPÄIN. Ennennnäkemättömän aidon oloinen pintavaikutelma luonnonkorkkilattian pinnassa.

KORROOSIO KORROOSIOKENNO

Pinces AC/DC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC

Ilmastollinen korroosio

Korroosion ainetta rikkomattomat tutkimusmenetelmät

Corthal, Thaloy ja Stellite

Magneettiset materiaalit

Olosuhde- ja Xenon-testaus. Microbe Control Finland Oy

n=5 n=4 M-sarja n=3 L-sarja n=2 Lisäys: K-sarjan hienorakenne K-sarja n=1

Faasialueiden nimeäminen/tunnistaminen (eutek1sessa) tasapainopiirroksessa yleises1

- Termodynaamiset edellytykset - On olemassa ajava voima prosessin tapahtumiselle - Perusta - Kemiallinen potentiaali

Kiviaineksen petrografinen määritys & Alkalikiviainesreaktiot. by 43 Betonin kiviainekset 2018 Jarkko Klami VTT Expert Services Oy

Fluke 170 -sarjan digitaaliset True-RMS-yleismittarit

Kiertotalous ja teolliset symbioosit Satakunnassa Tuula Raukola

KaiHaMe Kaivannaisjätteiden hallintamenetelmät -projekti

Pintakäsittelyn merkitys teräsrakenteen suunnittelussa

KJR-C2004 materiaalitekniikka. Harjoituskierros 2

FERROMAGNEETTISET MATERIAALIT

Aineen olomuodot ja olomuodon muutokset

Binäärinen tasapaino, ei täyttä liukoisuutta

Transkriptio:

1 Nd-Fe-B magneettien korroosio Elisa Isotahdon Magneettiteknologiakeskuksen miniseminaari Pori 24.1.2012

2 Sisältö Projektista Nd-Fe-B magneettien korroosiomekanismi Projektin kokeellinen osuus Mikrorakenteen karakterisointi Korroosiokokeet Tulokset Jatkoprojekti

3 Projekti Sintrattujen Nd-Fe-B magneettien korroosiokäyttäytyminen - selvitys Kirjallisuusselvitys korroosiosta Kokeellisessa osuudessa erilaisten Nd-Fe-B magneettien mikrorakennetarkasteluja ja korroosiokokeita Prizztech magneettiteknologiakeskus koordinoi projektia ja Neorem Magnets toimitti näytemateriaalit. Mukana johtoryhmässä olivat myös Kone ja ABB. TTY Materiaaliopin laitos toteuttajana.

Sintrattujen Nd-Fe-B magneettien mikrorakenne 4 Nd 2 Fe 14 B magneettinen faasi Rautapitoinen Matriisifaasi Nd-rikas (Nd 4 Fe + Nd-oksidit) raerajafaasi B-rikas (Nd 1.1 Fe 4 B 4 ) faasi Seostuksella uusia faaseja Fig 1. Model of microstructure of sintered Nd-Fe-B magnet [edited from Yang11].

5 Korroosiomekanismi Harvinaiset maametallit erittäin aktiivisia, neodyymin potentiaali -2.4V -> Potentiaalierot faasien välillä Sähköinen kontakti (esim. ilmankosteus) magneetin pinnalla Nd-rikkaasta faasista anodi ja matriisifaasista katodi Nd-rikkaan raerajan syöpyminen (raerajakorroosio) 3H 2 O + Nd -> Nd(OH) 3 + 3H

Korroosiomekanismi 6 Matriisifaasin rakeet pysyvät vahingoittumattomina, mutta irtoavat rakenteesta - PULVEROITUMINEN

7 Korroosion estäminen Pinnoitus Ni, Sn, Al epoksit yms. Mikrorakenteen muokkaus Usein optimointia korroosionkesto- ja magneettisten ominaisuuksien välillä.

8 Korroosionkeston parantaminen Raerajafaasin stabiloiminen Eri faasien välisen potentiaalieron pienentäminen. Pienempi ajava voima korroosioreaktiolle. Nostetaan raerajafaasin potentiaalia sitomalla vapaata aktiivista neodyymia. Yleisimmin käytetty seosaine koboltti muodostaa Nd 3 Co yhdisteitä. Raerajafaasin määrä ja sijainti Erilaisia valmistusprosessista johtuvia materiaaliparametrejä, joilla eri suuruisia vaikutuksia korroosionkestoon: Tiheys Huokoisuus Raekoko Hapen määrä

Kokeellinen osuus - materiaalit 9 Tarkasteltiin seitsemää eri magneettilaatua: Total rare-earth, TRE [wt.%] Co Magnet grade Trade name [wt.%] M1 450a 32.3 0.0 B M2 453a_mod 31.7 0.0 S M3 493a 31.7 0.0 B M4 593a 31.2 0.9 S M5 593a_mod 30.9 0.9 S M6 591a_test 31.8 2.3 B M7 793a 31.2 2.4 S Book mold/ Strip cast Kaikki näytteet magnetoimattomia ja kooltaan 10 mm x 10 mm x 5 mm.

10 Kokeellinen osuus - tutkimusmenetelmät Karakterisointi Pyyhkäisyelektronimikroskooppi ja energiadispersiivinen mikroanalysaattori (SEM+EDS) Optinen mikroskopia syövytetyille näytteille raekoon määrittämiseksi Sähkökemialliset korroosiomittaukset Polarisaatiomittaukset Sähkökemiallinen impedanssi spektroskopia (Electrochemical impedance spectroscopy, EIS) Kiihdytetyt korroosiokokeet HAST (Highly accelerated stress test) -koe

11

M4 (593a) TRE% 32.0 Co% 1.0, Strip Cast 12 (1) (2) (3) Dark grey phase Light grey phase White phase wt.% at.% wt.% at.% wt.% at.% Fe 69.10 84.58 9.12 11.18 16.54 28.25 Nd 16.64 7.88 53.22 27.31 53.47 38.92 Dy 7.73 3.25 11.25 5.21 2.13 1.30 Pr 4.88 2.37 15.93 8.37 24.00 18.08 TRE 29.24 13.50 80.39 40.88 79.60 58.30 O - - 10.51 47.94 1.48 9.76 Co 1.66 1.93 - - 2.39 3.70

13 Sähkökemialliset korroosiomittaukset Laitteisto koostuu potentiostaatista, mittauskennosta, tietokoneesta ja ohjelmistosta. Kolmielektrodikenno Referenssielektrodi: Ag/AgCl Vastaelektrodi: Pt Testielektrodi: Nd-Fe-B näyte Elektrolyytti: 3.5 p.% NaCl Saadaan määritettyä korroosiopotentiaali (korroosion todennäköisyys) ja korroosiovirrantiheys (korroosion nopeus).

Sähkökemialliset korroosiomittaukset 14

Polarisaatiokäyrät 15

M3 (493a) polarisaatiomittauksen jälkeen 16

Sähkökemiallinen impedanssi spektroskopia (EIS) 17 AC signaalia 10 mv syötetään lepopotentiaalissa Resistanssin ja kapasitanssin arvot mitataan eri taajuuksilla Tietoa pinnalla tapahtuvista ilmiöistä - korroosiokäyttäytymisestä

M4 (593a) EIS mittauksen jälkeen 18

19 HAST-kokeet HAST=Highly Accelerated Stress Test Elektroniikalle kehitetty kiihdytetty kosteustesti, vakiintunut myös Nd-Fe-B magneettien korroosioarviointiin. Korroosiota kiihdytetään lämpötilan ja kosteuden avulla 130 C, suhteellinen kosteus 95%, kesto10 päivää (240h) Mitataan korroosion aiheuttamaa massahäviötä Suoritettiin kahdella erilaisella laitteistolla Prizztech Neorem

HAST 20

HAST 21

M4 (593a) HAST kokeen jälkeen 22

Tuloksien yhteenveto 23 Neodyymirikas faasi hyvin heterogeeninen ja avainasemassa korroosiokäyttäytymisen suhteen. HAST-kokeiden ja polarisaatiomittausten tulokset yhdenmukaisia. Parhaiten korroosiota kestää kobolttiseostettu magneettilaatu, jossa kokonaismaametallipitoisuus pieni. Korroosiomekanismi ankarissa olosuhteissa raerajafaasin selektiivinen liukeneminen.

24 p.% 35 31,2 30,85 31,8 31,2 31,7 31,7 32,25 30 25 20 TRE 15 10 Co 5 0 2,43 0,91 2,32 0,94 0,01 0 0,02 M7 M5 M6 M4 M2 M3 M1 Magneettien järjestys korroosionkeston mukaan. Korroosioherkkyys kasvaa

Jatko-projekti: Korroosionsuojapinnoitteet 25 Käynnissä olevassa projektissa tutkitaan erilaisten korroosiolta suojaavien pinnoitteiden ominaisuuksia. Mukana mm. metallisia pinnoitteita ja epokseja. Edellä mainittujen koemenetelmien lisäksi käytetään altistuskokeita lämpökaapissa, suolasumukokeita ja pinnoitteeseen liittyviä karakterisointimenetelmiä.