Jak se vyrábí magnety z neodymového železa a boru (NdFeB)?

V moderním průmyslu, NdFeB magnety jsou známé jako "král magnetů" díky svým výjimečným magnetickým vlastnostem. Od vibračních motorů chytrých telefonů a hnacích motorů elektrických vozidel až po větrné turbíny je tento silný magnet všudypřítomný.

I. Příprava surovin: Precizní umění formulace

Prvním krokem při výrobě magnetů NdFeB je výběr a dávkování surovin. Mezi jeho hlavní složky patří kovy vzácných zemin neodym (Nd), železo (Fe) a bor (B). Pro zlepšení odolnosti magnetu vůči vysokým teplotám a koercitivity výrobci obvykle přidávají malé množství pomocných prvků, jako je dysprosium (Dy), terbium (Tb) a měď (Cu).

Pečlivé dávkování: Vysoce čisté kovové suroviny jsou přesně váženy podle požadavků jakosti magnetického materiálu (např. N35, N52, 50SH atd.).

II. Vakuové tavení a rychlé tuhnutí

Vzhledem k tomu, že neodym velmi snadno oxiduje při vysokých teplotách, musí být proces tavení prováděn ve vakuu nebo chráněném inertním plynem o vysoké čistotě.

Tání: Připravené suroviny se vloží do vakuové indukční pece a zahřejí se k roztavení.

Rychlé tuhnutí (SC): To je klíčový krok v moderní výrobě. Roztavená slitina se nastříká na vysokorychlostní rotující vodou chlazený měděný válec, který rychle ochlazuje a tuhne do ultratenkého pásku slitiny. Tato technologie má za následek jemnější a jednotnější zrna, která pokládá základ pro následnou výrobu vysoce výkonných magnetů.

III. Vodíkové drcení a tryskové frézování

Pro získání dobré magnetické anizotropie je třeba plech slitiny rozdrtit na prášek velikosti mikronů.

Vodíkové drcení (HD): Využitím absorpce vodíku a expanzních vlastností kovů vzácných zemin se v pásku slitiny vytvoří mikrotrhliny, které způsobí jeho rozmělnění.

Tryskové frézování: Pomocí nadzvukového proudu vzduchu se prášek navzájem srazí a zjemní se na jemný prášek s průměrnou velikostí částic přibližně 3-5 mikrometrů. Během tohoto procesu musí být obsah kyslíku přísně kontrolován.

IV. Orientace a tvarování magnetického pole

To je zásadní krok při určování směru magnetického pole NdFeB magnety .

lisování: Jemný prášek je umístěn do formy a lisován pod silným vnějším magnetickým polem. Dlouhé osy částic magnetického prášku se úhledně vyrovnají pod vlivem magnetického pole (tj. orientace).

Izostatické lisování: Po počátečním lisování se polotovar obvykle podrobí izostatickému lisování za studena, aby se zajistila rovnoměrná hustota a zabránilo se deformaci během slinování.

V. Vakuové slinování a tepelné zpracování

Slinování je nejdůležitějším krokem ke zlepšení hustoty a magnetických vlastností NdFeB magnetů.

Slinování: Zelený přířez se zahřívá ve vakuovém prostředí na vysokou teplotu (cca 1000 °C - 1100 °C). Během tohoto procesu dochází mezi částicemi k fyzikálně-chemickým reakcím, které způsobují objemové smrštění a zvýšenou hustotu, čímž vzniká hustý kovový blok.

Temperování: Dvoustupňové tepelné zpracování upravuje rozložení fází po hranicích zrn, optimalizuje koercitivitu a energetický produkt magnetického materiálu.

VI. Obrábění a povrchové nátěry

Slinuté magnety jsou typicky velké čtvercové nebo válcové polotovary s drsným povrchem, které snadno zkorodují.

Obrábění: Velké bloky materiálu jsou opracovány do přesných rozměrů požadovaných zákazníkem pomocí drátových řezacích, brusných nebo řezacích strojů.

Povrchová úprava: Magnety z neodymového železa a boru (NdFeB) jsou vysoce náchylné k oxidaci, proto je nezbytná antikorozní úprava. Mezi běžné metody pokovování patří zinkování, pokovování nikl-měď-nikl a pokovování epoxidovou pryskyřicí pro prodloužení jejich životnosti ve složitých prostředích.

VII. Magnetizace a testování

Posledním krokem je dát magnetu jeho „duši“.

Magnetizace: Hotový magnet je umístěn v ultra-silném pulzním magnetickém poli, což způsobuje, že se jeho vnitřní magnetické momenty zcela vyrovnají podél směru orientace, což vytváří extrémně silnou remanenci.

Testování kvality: Prostřednictvím měření demagnetizační křivky, testů při vysokých a nízkých teplotách a testů v solné mlze NdFeB magnety je zajištěno, že splňuje výkonové specifikace.

Výroba magnetů NdFeB je komplexní proces zahrnující vědu o materiálech, vakuovou technologii a přesné obrábění. Právě díky tak přísným procesům tento materiál s permanentními magnety vzácných zemin uvolňuje svou úžasnou energii a pohání neustálý pokrok moderní technologie.