Cómo se fabrican los imanes de neodimio

Explicaremos cómoimanes de NdFeBSe describen de forma sencilla. El imán de neodimio es un imán permanente fabricado a partir de una aleación de neodimio, hierro y boro que forma la estructura cristalina tetragonal Nd₂Fe₁₄B. Los imanes de neodimio sinterizados se fabrican calentando partículas de metales de tierras raras como materia prima en un horno al vacío. Tras obtener la materia prima, se siguen nueve pasos para fabricar imanes NdFe₁₄B y, finalmente, producir el producto terminado.

Preparar los materiales para su reacción, fusión, molienda, prensado, sinterización, mecanizado, recubrimiento, magnetización e inspección.

Preparar los materiales para la reacción.

La forma química del imán de neodimio es Nd2Fe14B.

Los imanes suelen ser ricos en Nd y B, y los imanes terminados generalmente contienen sitios no magnéticos de Nd y B en los granos, que contienen granos altamente magnéticos de Nd2Fe14B. Se pueden agregar otros elementos de tierras raras para reemplazar parcialmente el neodimio: disprosio, terbio, gadolinio, holmio, lantano y cerio. Se pueden agregar cobre, cobalto, aluminio, galio y niobio para mejorar otras propiedades del imán. Es común usar tanto Co como Dy juntos. Todos los elementos para fabricar imanes del grado seleccionado se colocan en un horno de inducción al vacío, se calientan y se funden para formar el material de aleación.

Fusión

Las materias primas deben fundirse en un horno de inducción al vacío para formar la aleación Nd₂Fe₁₄B. El producto se calienta mediante la creación de un vórtice, todo ello bajo vacío para evitar la entrada de contaminantes en la reacción. El producto final de esta etapa es una lámina fundida en cinta delgada (lámina SC) compuesta por cristales uniformes de Nd₂Fe₁₄B. El proceso de fusión debe realizarse en un tiempo muy breve para evitar la oxidación excesiva de los metales de tierras raras.

Molienda

El proceso de molienda en dos etapas se utiliza en la práctica de fabricación. La primera etapa, denominada detonación por hidrógeno, implica la reacción entre el hidrógeno y el neodimio con la aleación, fragmentando las escamas SC en partículas más pequeñas. La segunda etapa, denominada molienda por chorro, convierte las partículas de Nd₂Fe₁₄B en partículas aún más pequeñas, con diámetros que oscilan entre 2 y 5 μm. La molienda por chorro reduce el material resultante a un polvo de tamaño de partícula muy pequeño. El tamaño medio de partícula es de aproximadamente 3 micras.

Prensado

El polvo de NdFeB se prensa en un campo magnético intenso para formar un sólido con la forma deseada. Un sólido comprimido adquiere y mantiene una orientación de magnetización preferida. En una técnica denominada extrusión por compresión, el polvo se prensa en un molde a unos 725 °C. A continuación, el sólido se coloca en un segundo molde, donde se comprime hasta obtener una forma más ancha, aproximadamente la mitad de su altura original. Esto hace que la dirección de magnetización preferida sea paralela a la dirección de extrusión. Para ciertas formas, existen métodos que incluyen abrazaderas que generan un campo magnético durante el prensado para alinear las partículas.

Sinterización

Los sólidos de NdFeB prensados ​​deben sinterizarse para formar bloques de NdFeB. El material se comprime a altas temperaturas (hasta 1080 °C) por debajo de su punto de fusión hasta que sus partículas se adhieren entre sí. El proceso de sinterización consta de tres etapas: deshidrogenación, sinterización y revenido.

Mecanizado

Los imanes sinterizados se cortan en las formas y tamaños deseados mediante un proceso de rectificado. Con menos frecuencia, se producen formas complejas, denominadas formas irregulares, mediante mecanizado por descarga eléctrica (EDM). Debido al elevado coste del material, se minimiza la pérdida de material durante el mecanizado. Huizhou Fullzen Technology es experta en la fabricación de imanes irregulares.

Recubrimiento/Chapado

El NdFeB sin recubrimiento se corroe con facilidad y pierde su magnetismo rápidamente al mojarse. Por ello, todos los imanes de neodimio disponibles comercialmente requieren recubrimiento. Cada imán se recubre con tres capas: níquel, cobre y níquel. Para conocer otros tipos de recubrimiento, haga clic en «Contáctenos».

Magnetización

El imán se coloca en un soporte que lo expone a un campo magnético muy intenso durante un breve periodo de tiempo. Básicamente, se trata de una bobina grande enrollada alrededor de un imán. Los dispositivos magnetizados utilizan bancos de condensadores y voltajes muy altos para obtener una corriente tan intensa en tan poco tiempo.

Inspección

Se comprueba la calidad de los imanes resultantes en función de diversas características. Un proyector de medición digital verifica las dimensiones. Los sistemas de medición del espesor del recubrimiento, mediante tecnología de fluorescencia de rayos X, verifican dicho espesor. Las pruebas periódicas de niebla salina y de olla a presión también verifican el rendimiento del recubrimiento. El mapa de histéresis mide la curva BH de los imanes, confirmando que están completamente magnetizados, tal como se espera para su clase.

Finalmente, conseguimos el producto magnético ideal.