كيفية صنع مغناطيس النيوديميوم

سنشرح كيفمغناطيسات NdFeBتُصنع هذه المغناطيسات بوصف بسيط. مغناطيس النيوديميوم هو مغناطيس دائم مصنوع من سبيكة من النيوديميوم والحديد والبورون لتشكيل بنية بلورية رباعية الأضلاع Nd2Fe14B. تُصنع مغناطيسات النيوديميوم المُلبّدة عن طريق تسخين جزيئات المعادن الأرضية النادرة كمواد خام في فرن تحت فراغ. بعد الحصول على المواد الخام، نتبع تسع خطوات لصنع مغناطيسات NdFeB، ثم نُنتج في النهاية منتجات نهائية.

تحضير المواد للتفاعل، والصهر، والطحن، والضغط، والتلبيد، والتشغيل الآلي، والطلاء، والمغنطة، والفحص.

تحضير المواد اللازمة للتفاعل

الشكل الكيميائي لمركب المغناطيس النيوديميوم هو Nd2Fe14B.

عادةً ما تكون المغناطيسات غنية بالنيوديميوم والبورون، وتحتوي المغناطيسات المصنعة عادةً على مواقع غير مغناطيسية من النيوديميوم والبورون داخل الحبيبات، والتي تحتوي بدورها على حبيبات Nd2Fe14B عالية المغناطيسية. يمكن إضافة العديد من العناصر الأرضية النادرة الأخرى لاستبدال النيوديميوم جزئيًا، مثل: الديسبروسيوم، والتيربيوم، والغادولينيوم، والهولميوم، واللانثانوم، والسيريوم. كما يمكن إضافة النحاس، والكوبالت، والألومنيوم، والغاليوم، والنيوبيوم لتحسين خصائص أخرى للمغناطيس. ومن الشائع استخدام الكوبالت والديسبروسيوم معًا. تُوضع جميع العناصر اللازمة لتصنيع المغناطيسات من الدرجة المختارة في فرن حثي مفرغ من الهواء، حيث تُسخّن وتُصهر لتشكيل سبيكة المغناطيس.

ذوبان

تُصهر المواد الخام في فرن حثي فراغي لتشكيل سبيكة Nd2Fe14B. يُسخّن المنتج بتكوين دوامة، كل ذلك تحت فراغ لمنع دخول أي شوائب إلى التفاعل. المنتج النهائي لهذه الخطوة هو صفيحة مصبوبة رقيقة (صفيحة SC) تتكون من بلورات Nd2Fe14B متجانسة. يجب أن تتم عملية الصهر في وقت قصير جدًا لتجنب الأكسدة المفرطة للمعادن الأرضية النادرة.

الطحن

تُستخدم عملية الطحن ثنائية المراحل في التصنيع. تتضمن المرحلة الأولى، المسماة بالتفجير الهيدروجيني، تفاعل الهيدروجين مع النيوديميوم في السبيكة، مما يؤدي إلى تفتيت رقائق SC إلى جزيئات أصغر. أما المرحلة الثانية، المسماة بالطحن النفاث، فتحوّل جزيئات Nd2Fe14B إلى جزيئات أصغر يتراوح قطرها بين 2 و5 ميكرومتر. يُحوّل الطحن النفاث المادة الناتجة إلى مسحوق ذي حجم جزيئات صغير جدًا، حيث يبلغ متوسط ​​حجم الجزيئات حوالي 3 ميكرومتر.

الضغط

يُضغط مسحوق النيوديميوم والحديد والبورون (NdFeB) لتشكيل مادة صلبة بالشكل المطلوب في مجال مغناطيسي قوي. تكتسب المادة الصلبة المضغوطة اتجاهًا مغناطيسيًا مفضلًا وتحافظ عليه. في تقنية تُسمى التشكيل بالضغط، يُضغط المسحوق في قالب عند درجة حرارة 725 درجة مئوية تقريبًا. ثم تُوضع المادة الصلبة في قالب ثانٍ، حيث تُضغط لتشكيلها بشكل أعرض، أي حوالي نصف ارتفاعها الأصلي. هذا يجعل اتجاه التمغنط المفضل موازيًا لاتجاه البثق. بالنسبة لأشكال معينة، توجد طرق تتضمن استخدام مشابك تولد مجالًا مغناطيسيًا أثناء الضغط لمحاذاة الجزيئات.

التلبيد

تحتاج المواد الصلبة المضغوطة من النيوديميوم والحديد والبورون إلى عملية تلبيد لتشكيل كتل من النيوديميوم والحديد والبورون. تُضغط المادة عند درجات حرارة عالية (تصل إلى 1080 درجة مئوية) أقل من درجة انصهارها حتى تلتصق جزيئاتها ببعضها. تتكون عملية التلبيد من ثلاث خطوات: نزع الهيدروجين، والتلبيد، والتطبيع.

التشغيل الآلي

تُقطع المغناطيسات المتلبدة إلى الأشكال والأحجام المطلوبة باستخدام عملية الطحن. وفي حالات أقل شيوعًا، تُنتج الأشكال المعقدة، المعروفة بالأشكال غير المنتظمة، باستخدام تقنية التفريغ الكهربائي (EDM). ونظرًا لارتفاع تكلفة المواد، يتم تقليل الفاقد منها أثناء عملية التصنيع إلى أدنى حد. وتتمتع شركة هويتشو فولزن للتكنولوجيا بخبرة واسعة في تصنيع المغناطيسات غير المنتظمة.

الطلاء/التغطية

يتآكل مغناطيس النيوديميوم الحديدي البورون غير المطلي بشدة ويفقد مغناطيسيته بسرعة عند تعرضه للرطوبة. لذا، تتطلب جميع مغناطيسات النيوديميوم المتوفرة تجاريًا طلاءً. تُطلى المغناطيسات الفردية بثلاث طبقات: النيكل، والنحاس، والنيكل. لمزيد من أنواع الطلاء، يُرجى النقر على "اتصل بنا".

مغنطة

يُوضع المغناطيس في جهاز يُعرّضه لمجال مغناطيسي قوي جدًا لفترة وجيزة. وهو عبارة عن ملف كبير ملفوف حول المغناطيس. تستخدم الأجهزة الممغنطة مكثفات وفولتيات عالية جدًا لتوليد هذا التيار القوي في وقت قصير.

تقتيش

يتم فحص جودة المغناطيسات الناتجة من خلال التحقق من خصائصها المختلفة. يُستخدم جهاز عرض رقمي لقياس الأبعاد. كما تُستخدم أنظمة قياس سُمك الطلاء بتقنية الأشعة السينية للتحقق من سُمك الطلاء. وتُجرى اختبارات دورية باستخدام رذاذ الملح واختبارات الضغط للتحقق من أداء الطلاء. تقيس خريطة التخلف المغناطيسي منحنى BH للمغناطيسات، مما يؤكد أنها ممغنطة بالكامل، كما هو متوقع لفئة المغناطيس.

وأخيراً حصلنا على منتج المغناطيس المثالي.