Kako se proizvode neodimijski željezo-bor (NdFeB) magneti?

U modernoj industriji, NdFeB magneti poznati su kao "Kralj magneta" zbog svojih iznimnih magnetskih svojstava. Od vibracijskih motora pametnih telefona i pogonskih motora električnih vozila do vjetroturbina, ovaj moćni magnet je sveprisutan.

I. Priprema sirovina: Precizna umjetnost formulacije

Prvi korak u proizvodnji NdFeB magneta je odabir i proporcija sirovina. Njegove glavne komponente uključuju metale rijetke zemlje neodim (Nd), željezo (Fe) i bor (B). Kako bi se poboljšala otpornost magneta na visoke temperature i koercitivnost, proizvođači obično dodaju male količine pomoćnih elemenata kao što su disprozij (Dy), terbij (Tb) i bakar (Cu).

Pažljivo doziranje: Metalne sirovine visoke čistoće precizno se vagaju u skladu sa zahtjevima razreda magnetskog materijala (npr. N35, N52, 50SH, itd.).

II. Vakuumsko taljenje i brzo skrućivanje

Budući da neodimij vrlo lako oksidira na visokim temperaturama, proces taljenja mora se provoditi pod vakuumom ili uz zaštitu od inertnog plina visoke čistoće.

Topljenje: Pripremljene sirovine stavljaju se u vakuumsku indukcijsku peć i zagrijavaju do taljenja.

Brzo skrućivanje (SC): Ovo je ključni korak u modernoj proizvodnji. Rastaljena legura raspršuje se na vodeno hlađeni bakreni valjak velike brzine, brzo se hladi i skrućuje u ultratanku traku legure. Ova tehnologija rezultira finijim i ujednačenijim zrncima, postavljajući temelje za kasniju proizvodnju magneta visokih performansi.

III. Drobljenje vodikom i mljevenje

Da bi se postigla dobra magnetska anizotropija, lim od legure mora se zdrobiti u prah mikronske veličine.

Drobljenje vodikom (HD): Koristeći svojstva apsorpcije vodika i ekspanzije metala rijetkih zemalja, stvaraju se mikropukotine unutar trake od legure, uzrokujući njezino usitnjavanje.

Mlazno glodanje: Koristeći nadzvučni protok zraka, prah se sudara jedan s drugim, rafinirajući ga u fini prah s prosječnom veličinom čestica od približno 3-5 mikrometara. Tijekom ovog procesa sadržaj kisika mora biti strogo kontroliran.

IV. Orijentacija i oblikovanje magnetskog polja

Ovo je ključni korak u određivanju smjera magnetskog polja NdFeB magneti .

Pritisak: Fini prah stavlja se u kalup i preša pod jakim vanjskim magnetskim poljem. Duge osi čestica magnetskog praha uredno su poravnate pod utjecajem magnetskog polja (tj. orijentacije).

Izostatičko prešanje: Nakon početnog prešanja, zeleni blank obično se podvrgava hladnom izostatičkom prešanju kako bi se osigurala jednolika gustoća i spriječila deformacija tijekom sinteriranja.

V. Vakuumsko sinteriranje i toplinska obrada

Sinteriranje je najvažniji korak u poboljšanju gustoće i magnetskih svojstava NdFeB magneta.

Sinteriranje: Zeleni uzorak se zagrijava u vakuumu na visokoj temperaturi (približno 1000 °C - 1100 °C). Tijekom tog procesa dolazi do fizikalno-kemijskih reakcija između čestica, uzrokujući skupljanje volumena i povećanje gustoće, tvoreći gusti metalni blok.

Kaljenje: Dvostupanjska toplinska obrada prilagođava raspodjelu faza granica zrna, optimizirajući koercitivnost i energetski proizvod magnetskog materijala.

VI. Strojna obrada i površinsko premazivanje

Sinterirani magneti obično su veliki kvadratni ili cilindrični komadi s hrapavim površinama koje se lako korodiraju.

Strojna obrada: Veliki blokovi materijala obrađuju se u precizne dimenzije koje zahtijeva kupac pomoću strojeva za rezanje žice, brušenje ili rezanje.

Površinska obrada: Neodimijski željezo-bor (NdFeB) magneti vrlo su osjetljivi na oksidaciju, stoga je antikorozivna obrada neophodna. Uobičajene metode nanošenja uključuju pocinčavanje, nanošenje nikal-bakar-nikal i nanošenje epoksidnom smolom kako bi se produžio njihov vijek trajanja u složenim okruženjima.

VII. Magnetizacija i ispitivanje

Zadnji korak je dati magnetu njegovu "dušu".

Magnetizacija: Gotov magnet se postavlja u ultra-jako pulsirajuće magnetsko polje, uzrokujući da se njegovi unutarnji magnetski momenti potpuno poravnaju duž smjera orijentacije, generirajući izuzetno jaku remanenciju.

Testiranje kvalitete: Putem mjerenja krivulje demagnetizacije, ispitivanja visoke i niske temperature i ispitivanja slanog spreja NdFeB magneti osigurano je da zadovoljava specifikacije izvedbe.

Proizvodnja NdFeB magneta složen je proces koji obuhvaća znanost o materijalima, vakuumsku tehnologiju i preciznu strojnu obradu. Upravo kroz tako rigorozne procese ovaj rijetki materijal trajnog magneta oslobađa svoju zapanjujuću energiju, pokrećući kontinuirani napredak moderne tehnologije.