כיצד מייצרים מגנטים של ניאודימיום

נסביר כיצדמגנטים מסוג NdFeBמיוצרים עם תיאור פשוט. מגנט ניאודימיום הוא מגנט קבוע העשוי מסגסוגת של ניאודימיום, ברזל ובורון ליצירת מבנה גבישי טטרגונלי Nd2Fe14B. מגנטים ניאודימיום מסונטרים מיוצרים על ידי חימום ואקום של חלקיקי מתכת אדמה נדירה כחומרי גלם בתנור. לאחר קבלת חומרי הגלם, נבצע 9 שלבים לייצור מגנטים NdFeB ולבסוף לייצר מוצרים מוגמרים.

הכנת חומרים לתגובה, התכה, כרסום, כבישה, סינטור, עיבוד שבבי, ציפוי, מגנטיזציה ובדיקה.

הכנת חומרים לתגובה

הצורה הכימית של תרכובת מגנט ניאודימיום היא Nd2Fe14B.

מגנטים בדרך כלל עשירים ב-Nd וב-B, ומגנטים מוגמרים מכילים בדרך כלל אתרים לא מגנטיים של Nd ו-B בגרגירים, המכילים גרגירי Nd2Fe14B בעלי מגנטיות גבוהה. ניתן להוסיף מספר יסודות אדמה נדירים אחרים כדי להחליף חלקית את הניאודימיום: דיספרוזיום, טרביום, גדוליניום, הולמיום, לנתנום וצריום. ניתן להוסיף נחושת, קובלט, אלומיניום, גליום וניוביום כדי לשפר תכונות אחרות של המגנט. מקובל להשתמש גם ב-Co וגם ב-Dy יחד. כל היסודות לייצור מגנטים בדרגה הנבחרת מוכנסים לתנור אינדוקציה בוואקום, מחוממים ומותכים ליצירת חומר הסגסוגת.

הַתָכָה

יש להמיס את חומרי הגלם בתנור אינדוקציה בוואקום כדי ליצור את סגסוגת Nd2Fe14B. המוצר מחומם על ידי יצירת מערבולת, הכל תחת ואקום כדי למנוע כניסת זיהום לתגובה. התוצר הסופי של שלב זה הוא יריעה יצוקה דקה (יריעה SC) המורכבת מגבישי Nd2Fe14B אחידים. תהליך ההיתוך צריך להתבצע בזמן קצר מאוד כדי למנוע חמצון מוגזם של מתכות אדמה נדירות.

כִּרסוּם

תהליך הטחינה הדו-שלבי משמש בייצור. השלב הראשון, הנקרא פיצוץ מימן, כרוך בתגובה בין מימן וניאודימיום עם הסגסוגת, תוך פירוק פתיתי ה-SC לחלקיקים קטנים יותר. השלב השני, הנקרא טחינה בסילון, הופך את חלקיקי Nd2Fe14B לחלקיקים קטנים יותר, בקוטר של 2-5 מיקרון. טחינה בסילון מפחיתה את החומר המתקבל לאבקה בגודל חלקיקים קטן מאוד. גודל החלקיקים הממוצע הוא כ-3 מיקרון.

כְּבִישָׁה

אבקת NdFeB נדחסת למוצק בצורה הרצויה בשדה מגנטי חזק. מוצק דחוס ירכוש וישמור על כיוון מגנטיזציה מועדף. בטכניקה הנקראת דחיסה (die-upsetting), האבקה נדחסת למוצק בתבנית בטמפרטורה של כ-725 מעלות צלזיוס. לאחר מכן המוצק מוכנס לתבנית שנייה, שם הוא נדחס לצורה רחבה יותר, כמחצית מגובהו המקורי. זה הופך את כיוון המגנטיזציה המועדף למקביל לכיוון השיחול. עבור צורות מסוימות, ישנן שיטות הכוללות מלחציים המייצרים שדה מגנטי במהלך הלחיצה כדי ליישר את החלקיקים.

סינטור

יש צורך לסנטר מוצקים של NdFeB דחוסים כדי ליצור בלוקים של NdFeB. החומר נדחס בטמפרטורות גבוהות (עד 1080 מעלות צלזיוס) מתחת לנקודת ההיתוך של החומר עד שחלקיקיו נדבקים זה לזה. תהליך הסינטור מורכב משלושה שלבים: דהידרוגנציה, סינטור וטיפוח.

עיבוד שבבי

מגנטים מסונטרים נחתכים לצורות ולגודל הרצויים באמצעות תהליך השחזה. צורות מורכבות הנקראות צורות לא סדירות מיוצרות באופן נדיר יותר באמצעות עיבוד שבבי פריקה חשמלית (EDM). בשל עלות החומר הגבוהה, אובדן החומר עקב עיבוד שבבי מינימלי. חברת Huizhou Fullzen Technology טובה מאוד בייצור מגנטים לא סדירים.

ציפוי/ציפוי

NdFeB ללא ציפוי הוא חומר חלוד ביותר ומאבד את המגנטיות שלו במהירות כשהוא רטוב. לכן, כל מגנטי הניאודימיום הזמינים מסחרית דורשים ציפוי. מגנטים בודדים מצופים בשלוש שכבות: ניקל, נחושת וניקל. לסוגי ציפוי נוספים, אנא לחצו על "צור קשר".

מגנטיזציה

המגנט ממוקם בתוך גוף תאורה שחושף את המגנט לשדה מגנטי חזק מאוד למשך זמן קצר. זהו בעצם סליל גדול העוטף מגנט. מכשירים ממוגנטים משתמשים בבנקי קבלים ובמתחים גבוהים מאוד כדי לקבל זרם כה חזק בפרק זמן קצר.

בְּדִיקָה

בדיקת איכות המגנטים המתקבלים עבור מאפיינים שונים. מקרן מדידה דיגיטלי מאמת את המידות. מערכות מדידה של עובי ציפוי המשתמשות בטכנולוגיית פלואורסצנציה של קרני רנטגן מאמתות את עובי הציפויים. בדיקות תקופתיות בבדיקות ריסוס מלח וסיר לחץ מאמתות גם את ביצועי הציפוי. מפת ההיסטרזיס מודדת את עקומת BH של המגנטים, ומאשרת שהם ממוגנטים במלואם, כצפוי עבור סוג המגנטים.

סוף סוף קיבלנו את מוצר המגנט האידיאלי.