Ako sa vyrábajú magnety z neodymového železa a bóru (NdFeB)?

V modernom priemysle, NdFeB magnety sú známe ako „kráľ magnetov“ vďaka svojim výnimočným magnetickým vlastnostiam. Od vibračných motorov smartfónov a hnacích motorov elektrických vozidiel až po veterné turbíny je tento silný magnet všadeprítomný.

I. Príprava surovín: Precízne umenie formulovania

Prvým krokom pri výrobe magnetov NdFeB je výber a dávkovanie surovín. Medzi jeho hlavné zložky patria kovy vzácnych zemín neodým (Nd), železo (Fe) a bór (B). Na zlepšenie odolnosti magnetu voči vysokej teplote a koercitivity výrobcovia zvyčajne pridávajú malé množstvá pomocných prvkov, ako je dysprózium (Dy), terbium (Tb) a meď (Cu).

Opatrné dávkovanie: Kovové suroviny vysokej čistoty sa presne vážia podľa požiadaviek na kvalitu magnetického materiálu (napr. N35, N52, 50SH atď.).

II. Vákuové tavenie a rýchle tuhnutie

Pretože neodým pri vysokých teplotách veľmi ľahko oxiduje, proces tavenia sa musí vykonávať vo vákuu alebo pri ochrane inertným plynom vysokej čistoty.

Topenie: Pripravené suroviny sa vložia do vákuovej indukčnej pece a zahrejú sa na roztavenie.

Rýchle tuhnutie (SC): Toto je kľúčový krok v modernej výrobe. Roztavená zliatina sa nastrieka na vysokorýchlostný rotujúci vodou chladený medený valec, rýchlo sa ochladí a stuhne do ultratenkého pásika zliatiny. Táto technológia má za následok jemnejšie a rovnomernejšie zrná, ktoré sú základom pre následnú výrobu vysokovýkonných magnetov.

III. Vodíkové drvenie a tryskové frézovanie

Na dosiahnutie dobrej magnetickej anizotropie je potrebné plech zliatiny rozdrviť na prášok s mikrónovou veľkosťou.

Drvenie vodíkom (HD): Využitím vlastností kovov vzácnych zemín na absorpciu vodíka a expanziu sa v páse zliatiny vytvárajú mikrotrhliny, ktoré spôsobujú jeho rozdrvenie.

Tryskové frézovanie: Pomocou nadzvukového prúdu vzduchu sa prášok navzájom zrazí, čím sa zjemní na jemný prášok s priemernou veľkosťou častíc približne 3-5 mikrometrov. Počas tohto procesu musí byť obsah kyslíka prísne kontrolovaný.

IV. Orientácia a tvarovanie magnetického poľa

Toto je kľúčový krok pri určovaní smeru magnetického poľa NdFeB magnety .

Stláčanie: Jemný prášok sa umiestni do formy a lisuje sa pod silným vonkajším magnetickým poľom. Dlhé osi častíc magnetického prášku sa úhľadne zarovnajú pod vplyvom magnetického poľa (t. j. orientácie).

Izostatické lisovanie: Po počiatočnom lisovaní sa polotovar zvyčajne podrobuje izostatickému lisovaniu za studena, aby sa zabezpečila rovnomerná hustota a zabránilo sa deformácii počas spekania.

V. Vákuové spekanie a tepelné spracovanie

Spekanie je najdôležitejším krokom pri zlepšovaní hustoty a magnetických vlastností magnetov NdFeB.

Spekanie: Zelený prírez sa zahrieva vo vákuovom prostredí pri vysokej teplote (cca 1000 °C - 1100 °C). Počas tohto procesu dochádza medzi časticami k fyzikálno-chemickým reakciám, ktoré spôsobujú zmršťovanie objemu a zvýšenú hustotu, pričom vzniká hustý kovový blok.

Temperovanie: Dvojstupňové tepelné spracovanie upravuje distribúciu fáz na hranici zŕn, optimalizuje koercitivitu a energetický produkt magnetického materiálu.

VI. Obrábanie a povrchová úprava

Spekané magnety sú zvyčajne veľké štvorcové alebo valcové polotovary s drsným povrchom, ktoré ľahko korodujú.

Obrábanie: Veľké bloky materiálu sú opracované na presné rozmery požadované zákazníkom pomocou drôtových rezacích, brúsnych alebo rezacích strojov.

Povrchová úprava: Magnety na báze neodymového železa a bóru (NdFeB) sú vysoko náchylné na oxidáciu, preto je nevyhnutná antikorózna úprava. Bežné metódy pokovovania zahŕňajú zinkovanie, pokovovanie niklom-meď-niklom a pokovovanie epoxidovou živicou na predĺženie ich životnosti v zložitých prostrediach.

VII. Magnetizácia a testovanie

Posledným krokom je dať magnetu jeho „dušu“.

Magnetizácia: Hotový magnet je umiestnený v ultrasilnom pulznom magnetickom poli, čo spôsobuje, že sa jeho vnútorné magnetické momenty úplne vyrovnajú pozdĺž smeru orientácie, čím sa vytvorí extrémne silná remanencia.

Testovanie kvality: Prostredníctvom merania demagnetizačnej krivky, testov pri vysokej a nízkej teplote a testov soľnej hmly NdFeB magnety je zaistené, že spĺňa výkonnostné špecifikácie.

Výroba magnetov NdFeB je komplexný proces zahŕňajúci vedu o materiáloch, vákuovú technológiu a presné obrábanie. Vďaka týmto prísnym procesom tento materiál s permanentnými magnetmi vzácnych zemín uvoľňuje svoju úžasnú energiu a poháňa neustály pokrok modernej technológie.