Πώς κατασκευάζονται οι μαγνήτες νεοδυμίου

Θα εξηγήσουμε πώςμαγνήτες NdFeBκατασκευάζονται με μια απλή περιγραφή. Ο μαγνήτης νεοδυμίου είναι ένας μόνιμος μαγνήτης κατασκευασμένος από κράμα νεοδυμίου, σιδήρου και βορίου για να σχηματίσει την τετραγωνική κρυσταλλική δομή Nd2Fe14B. Οι πυροσυσσωματωμένοι μαγνήτες νεοδυμίου κατασκευάζονται με θέρμανση σε κενό σωματιδίων σπάνιων γαιών ως πρώτων υλών σε φούρνο. Αφού λάβουμε τις πρώτες ύλες, θα εκτελέσουμε 9 βήματα για να κατασκευάσουμε μαγνήτες NdFeB και τελικά να παράγουμε τελικά προϊόντα.

Προετοιμασία υλικών για αντίδραση, τήξη, άλεση, συμπίεση, σύντηξη, μηχανική κατεργασία, επιμετάλλωση, μαγνήτιση και επιθεώρηση.

Προετοιμασία υλικών για αντίδραση

Η χημική μορφή του μαγνήτη νεοδυμίου είναι Nd2Fe14B.

Οι μαγνήτες είναι συνήθως πλούσιοι σε Nd και B, και οι τελικοί μαγνήτες συνήθως περιέχουν μη μαγνητικές θέσεις Nd και B στους κόκκους, οι οποίοι περιέχουν κόκκους Nd2Fe14B με υψηλή μαγνητική ικανότητα. Μπορούν να προστεθούν πολλά άλλα στοιχεία σπάνιων γαιών για να αντικαταστήσουν εν μέρει το νεοδύμιο: δυσπρόσιο, τέρβιο, γαδολίνιο, όλμιο, λανθάνιο και δημήτριο. Χαλκός, κοβάλτιο, αλουμίνιο, γάλλιο και νιόβιο μπορούν να προστεθούν για να βελτιώσουν άλλες ιδιότητες του μαγνήτη. Είναι σύνηθες να χρησιμοποιούνται ταυτόχρονα Co και Dy. Όλα τα στοιχεία για την κατασκευή μαγνητών της επιλεγμένης ποιότητας τοποθετούνται σε επαγωγικό κλίβανο κενού, θερμαίνονται και τήκονται για να σχηματίσουν το υλικό κράματος.

Τήξη

Οι πρώτες ύλες πρέπει να τήκονται σε επαγωγικό κλίβανο κενού για να σχηματίσουν το κράμα Nd2Fe14B. Το προϊόν θερμαίνεται δημιουργώντας μια δίνη, υπό κενό για να αποτραπεί η είσοδος μολύνσεων στην αντίδραση. Το τελικό προϊόν αυτού του βήματος είναι ένα χυτό φύλλο λεπτής ταινίας (φύλλο SC) που αποτελείται από ομοιόμορφους κρυστάλλους Nd2Fe14B. Η διαδικασία τήξης πρέπει να γίνει σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα για να αποφευχθεί η υπερβολική οξείδωση των σπάνιων γαιών.

Αλεσμα

Η διαδικασία άλεσης 2 βημάτων χρησιμοποιείται στην κατασκευαστική πρακτική. Το πρώτο βήμα, που ονομάζεται πυροδότηση με υδρογόνο, περιλαμβάνει την αντίδραση μεταξύ υδρογόνου και νεοδυμίου με το κράμα, διασπώντας τις νιφάδες SC σε μικρότερα σωματίδια. Το δεύτερο βήμα, που ονομάζεται άλεση με εκτόξευση, μετατρέπει τα σωματίδια Nd2Fe14B σε μικρότερα σωματίδια, με διάμετρο που κυμαίνεται από 2-5 μm. Η άλεση με εκτόξευση μειώνει το προκύπτον υλικό σε σκόνη πολύ μικρού μεγέθους σωματιδίων. Το μέσο μέγεθος σωματιδίων είναι περίπου 3 μικρά.

Πιεστικός

Η σκόνη NdFeB πιέζεται σε ένα στερεό στο επιθυμητό σχήμα σε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Ένα συμπιεσμένο στερεό θα αποκτήσει και θα διατηρήσει έναν προτιμώμενο προσανατολισμό μαγνήτισης. Σε μια τεχνική που ονομάζεται ανατροπή με μήτρα, η σκόνη πιέζεται σε ένα στερεό σε μια μήτρα στους περίπου 725°C. Το στερεό τοποθετείται στη συνέχεια σε ένα δεύτερο καλούπι, όπου συμπιέζεται σε ένα ευρύτερο σχήμα, περίπου στο μισό του αρχικού του ύψους. Αυτό καθιστά την προτιμώμενη κατεύθυνση μαγνήτισης παράλληλη με την κατεύθυνση εξώθησης. Για ορισμένα σχήματα, υπάρχουν μέθοδοι που περιλαμβάνουν σφιγκτήρες που δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο κατά την συμπίεση για την ευθυγράμμιση των σωματιδίων.

Πυροσυσσωμάτωση

Τα συμπιεσμένα στερεά NdFeB πρέπει να υποβάλλονται σε πυροσυσσωμάτωση για να σχηματιστούν μπλοκ NdFeB. Το υλικό συμπιέζεται σε υψηλές θερμοκρασίες (έως 1080°C) κάτω από το σημείο τήξης του υλικού μέχρι τα σωματίδιά του να προσκολληθούν μεταξύ τους. Η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης αποτελείται από 3 βήματα: αφυδρογόνωση, πυροσυσσωμάτωση και σκλήρυνση.

Μηχανική κατεργασία

Οι πυροσυσσωματωμένοι μαγνήτες κόβονται στα επιθυμητά σχήματα και μεγέθη χρησιμοποιώντας μια διαδικασία λείανσης. Λιγότερο συχνά, πολύπλοκα σχήματα που ονομάζονται ακανόνιστα σχήματα παράγονται με κατεργασία ηλεκτρικής εκκένωσης (EDM). Λόγω του υψηλού κόστους των υλικών, η απώλεια υλικού λόγω της κατεργασίας ελαχιστοποιείται. Η Huizhou Fullzen Technology είναι πολύ καλή στην κατασκευή ακανόνιστων μαγνητών.

Επιμετάλλωση/Επίστρωση

Το μη επικαλυμμένο NdFeB διαβρώνεται εξαιρετικά και χάνει γρήγορα τον μαγνητισμό του όταν βραχεί. Έτσι, όλοι οι εμπορικά διαθέσιμοι μαγνήτες νεοδυμίου απαιτούν επικάλυψη. Οι μεμονωμένοι μαγνήτες είναι επικαλυμμένοι σε τρία στρώματα: νικέλιο, χαλκό και νικέλιο. Για περισσότερους τύπους επικάλυψης, κάντε κλικ στην επιλογή «Επικοινωνήστε μαζί μας».

Μαγνήτιση

Ο μαγνήτης τοποθετείται σε ένα εξάρτημα που τον εκθέτει σε ένα πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο για μικρό χρονικό διάστημα. Ουσιαστικά, είναι ένα μεγάλο πηνίο τυλιγμένο γύρω από έναν μαγνήτη. Οι μαγνητισμένες συσκευές χρησιμοποιούν συστοιχίες πυκνωτών και πολύ υψηλές τάσεις για να λάβουν ένα τόσο ισχυρό ρεύμα σε σύντομο χρονικό διάστημα.

Επιθεώρηση

Ελέγξτε την ποιότητα των μαγνητών που προκύπτουν για διάφορα χαρακτηριστικά. Ο ψηφιακός προβολέας μέτρησης επαληθεύει τις διαστάσεις. Τα συστήματα μέτρησης πάχους επικάλυψης που χρησιμοποιούν τεχνολογία φθορισμού ακτίνων Χ επαληθεύουν το πάχος των επικαλύψεων. Οι τακτικές δοκιμές σε δοκιμές αλατονέφωσης και χύτρας ταχύτητας επαληθεύουν επίσης την απόδοση της επικάλυψης. Ο χάρτης υστέρησης μετρά την καμπύλη BH των μαγνητών, επιβεβαιώνοντας ότι είναι πλήρως μαγνητισμένοι, όπως αναμένεται για την κατηγορία μαγνητών.

Τελικά πήραμε το ιδανικό μαγνήτη.