Wie Neodym-Magnete hergestellt werden

Wir werden erklären, wieNdFeB-MagneteNeodym-Magnete sind Permanentmagnete aus einer Legierung von Neodym, Eisen und Bor mit der tetragonalen Kristallstruktur Nd₂Fe₁₄B. Sie werden durch Vakuumerhitzen von Seltenerdmetallpartikeln in einem Ofen hergestellt. Nach der Rohstoffgewinnung durchlaufen wir neun Arbeitsschritte zur Herstellung der NdFeB-Magnete und fertigen schließlich die Produkte.

Materialien für Reaktionen, Schmelzen, Mahlen, Pressen, Sintern, Bearbeiten, Beschichten, Magnetisieren und Prüfen vorbereiten.

Materialien für die Reaktion vorbereiten

Die chemische Verbindungsform des Neodym-Magneten ist Nd2Fe14B.

Magnete sind üblicherweise reich an Neodym (Nd) und Bor (B). Fertige Magnete enthalten in der Regel nichtmagnetische Nd- und B-Stellen in den Körnern, die hochmagnetische Nd₂Fe₁₄B-Körner enthalten. Verschiedene andere Seltenerdelemente können Neodym teilweise ersetzen: Dysprosium, Terbium, Gadolinium, Holmium, Lanthan und Cer. Kupfer, Kobalt, Aluminium, Gallium und Niob können hinzugefügt werden, um andere Eigenschaften des Magneten zu verbessern. Häufig werden Kobalt und Dysprosium gemeinsam verwendet. Alle Elemente zur Herstellung von Magneten der gewünschten Güte werden in einem Vakuuminduktionsofen erhitzt und geschmolzen, um das Legierungsmaterial zu bilden.

Schmelzen

Die Rohstoffe müssen in einem Vakuuminduktionsofen geschmolzen werden, um die Nd₂Fe₁₄B-Legierung zu bilden. Das Produkt wird durch Wirbelbildung unter Vakuum erhitzt, um Verunreinigungen zu vermeiden. Das Endprodukt dieses Schrittes ist ein dünnes, gegossenes Blech (SC-Blech) aus gleichmäßigen Nd₂Fe₁₄B-Kristallen. Der Schmelzprozess muss sehr schnell erfolgen, um eine übermäßige Oxidation der Seltenerdmetalle zu verhindern.

Mahlen

Das zweistufige Mahlverfahren wird in der Fertigungspraxis eingesetzt. Im ersten Schritt, der sogenannten Wasserstoffdetonation, reagiert Neodym mit Wasserstoff und der Legierung, wodurch die SC-Flocken in kleinere Partikel zerlegt werden. Im zweiten Schritt, dem Strahlmahlen, werden die Nd₂Fe₁₄B-Partikel weiter verkleinert, sodass sie einen Durchmesser von 2–5 µm aufweisen. Das Strahlmahlen reduziert das Material zu einem Pulver mit sehr feiner Partikelgröße. Die durchschnittliche Partikelgröße beträgt etwa 3 µm.

Drücken

NdFeB-Pulver wird in einem starken Magnetfeld zu einem festen Körper in der gewünschten Form verpresst. Der verpresste Körper nimmt eine bevorzugte Magnetisierungsrichtung an und behält diese bei. Bei einem Verfahren namens Stauchen wird das Pulver in einer Matrize bei etwa 725 °C zu einem festen Körper verpresst. Dieser Körper wird anschließend in eine zweite Form gegeben und dort auf etwa die Hälfte seiner ursprünglichen Höhe verdichtet. Dadurch verläuft die bevorzugte Magnetisierungsrichtung parallel zur Extrusionsrichtung. Für bestimmte Formen gibt es Verfahren mit Klemmen, die während des Pressvorgangs ein Magnetfeld erzeugen, um die Partikel auszurichten.

Sintern

Gepresste NdFeB-Feststoffe müssen gesintert werden, um NdFeB-Blöcke zu formen. Das Material wird bei hohen Temperaturen (bis zu 1080 °C) unterhalb seines Schmelzpunktes komprimiert, bis die Partikel aneinanderhaften. Der Sinterprozess besteht aus drei Schritten: Dehydrierung, Sintern und Tempern.

Bearbeitung

Sintermagnete werden durch Schleifen in die gewünschte Form und Größe gebracht. Seltener werden komplexe, sogenannte unregelmäßige Formen mittels Funkenerosion (EDM) hergestellt. Aufgrund der hohen Materialkosten wird der Materialverlust bei der Bearbeitung minimiert. Huizhou Fullzen Technology ist auf die Fertigung unregelmäßiger Magnete spezialisiert.

Plattieren/Beschichten

Unbeschichtetes NdFeB korrodiert extrem schnell und verliert im feuchten Zustand rasch seine Magnetisierung. Daher müssen alle handelsüblichen Neodym-Magnete beschichtet werden. Einzelne Magnete werden dreischichtig beschichtet: mit Nickel, Kupfer und Nickel. Weitere Informationen zu Beschichtungsarten finden Sie unter „Kontakt“.

Magnetisierung

Der Magnet befindet sich in einer Vorrichtung, die ihn für kurze Zeit einem sehr starken Magnetfeld aussetzt. Im Prinzip handelt es sich um eine große Spule, die um einen Magneten gewickelt ist. Magnetisierte Geräte nutzen Kondensatorbatterien und sehr hohe Spannungen, um innerhalb kürzester Zeit einen so starken Strom zu erzeugen.

Inspektion

Die Qualität der hergestellten Magnete wird anhand verschiedener Eigenschaften geprüft. Ein digitaler Messprojektor dient der Dimensionskontrolle. Schichtdickenmessungen mittels Röntgenfluoreszenztechnologie bestätigen die Schichtdicke. Regelmäßige Tests im Salzsprüh- und Druckkocherverfahren gewährleisten die Leistungsfähigkeit der Beschichtung. Die Hysteresemessung erfasst die BH-Kurve der Magnete und bestätigt deren vollständige Magnetisierung, wie für diese Magnetklasse erwartet.

Endlich haben wir das ideale Magnetprodukt gefunden.