Como são fabricados os ímãs de neodímio

Explicaremos comoÍmãs de NdFeBSão fabricados com uma descrição simples. O ímã de neodímio é um ímã permanente feito de uma liga de neodímio, ferro e boro para formar a estrutura cristalina tetragonal Nd₂Fe₁₄B. Os ímãs de neodímio sinterizados são produzidos pelo aquecimento a vácuo de partículas de metais de terras raras, utilizadas como matéria-prima, em um forno. Após a obtenção da matéria-prima, realizamos 9 etapas para fabricar os ímãs de NdFeB e, finalmente, produzir os produtos acabados.

Preparar materiais para reação, fusão, moagem, prensagem, sinterização, usinagem, revestimento, magnetização e inspeção.

Preparar os materiais para a reação.

A forma química do ímã de neodímio é Nd2Fe14B.

Os ímãs geralmente são ricos em neodímio (Nd) e boro (B), e os ímãs acabados geralmente contêm sítios não magnéticos de Nd e B nos grãos, que contêm grãos de Nd₂Fe₁₄B altamente magnéticos. Vários outros elementos de terras raras podem ser adicionados para substituir parcialmente o neodímio: disprósio, térbio, gadolínio, hólmio, lantânio e cério. Cobre, cobalto, alumínio, gálio e nióbio podem ser adicionados para melhorar outras propriedades do ímã. É comum usar cobalto (Co) e disprósio (Dy) juntos. Todos os elementos para fabricar ímãs da liga selecionada são colocados em um forno de indução a vácuo, aquecidos e fundidos para formar o material da liga.

Fusão

As matérias-primas precisam ser fundidas em um forno de indução a vácuo para formar a liga Nd₂Fe₁₄B. O produto é aquecido pela criação de um vórtice, tudo sob vácuo para evitar a entrada de contaminantes na reação. O produto final desta etapa é uma lâmina fina fundida (lâmina SC) composta por cristais uniformes de Nd₂Fe₁₄B. O processo de fusão precisa ser realizado em um tempo muito curto para evitar a oxidação excessiva dos metais de terras raras.

Moagem

O processo de moagem em duas etapas é utilizado na prática de fabricação. A primeira etapa, chamada detonação de hidrogênio, envolve a reação entre o hidrogênio e o neodímio com a liga, quebrando as lamelas de SC em partículas menores. A segunda etapa, chamada moagem por jato, transforma as partículas de Nd₂Fe₁₄B em partículas ainda menores, com diâmetro variando de 2 a 5 μm. A moagem por jato reduz o material resultante a um pó com tamanho de partícula muito pequeno. O tamanho médio das partículas é de cerca de 3 micrômetros.

Pressionando

O pó de NdFeB é prensado em um sólido com o formato desejado sob um forte campo magnético. Um sólido comprimido adquire e mantém uma orientação de magnetização preferencial. Em uma técnica chamada conformação por matriz, o pó é prensado em uma matriz a cerca de 725 °C. O sólido é então colocado em um segundo molde, onde é comprimido em um formato mais largo, com cerca de metade de sua altura original. Isso faz com que a direção de magnetização preferencial fique paralela à direção de extrusão. Para certos formatos, existem métodos que incluem grampos que geram um campo magnético durante a prensagem para alinhar as partículas.

Sinterização

Os sólidos de NdFeB prensados ​​precisam ser sinterizados para formar blocos de NdFeB. O material é comprimido a altas temperaturas (até 1080 °C), abaixo do ponto de fusão, até que suas partículas se unam. O processo de sinterização consiste em três etapas: desidrogenação, sinterização e revenimento.

Usinagem

Ímãs sinterizados são cortados em formatos e tamanhos desejados por meio de um processo de retificação. Menos comumente, formatos complexos, chamados de formatos irregulares, são produzidos por eletroerosão (EDM). Devido ao alto custo do material, a perda de material por usinagem é minimizada. A Huizhou Fullzen Technology é especializada na fabricação de ímãs com formatos irregulares.

Galvanoplastia/Revestimento

O NdFeB sem revestimento é extremamente suscetível à corrosão e perde seu magnetismo rapidamente quando molhado. Portanto, todos os ímãs de neodímio disponíveis comercialmente requerem revestimento. Os ímãs individuais são revestidos em três camadas: níquel, cobre e níquel. Para mais informações sobre os tipos de revestimento, clique em “Fale Conosco”.

Magnetização

O ímã é colocado em um dispositivo que o expõe a um campo magnético muito forte por um curto período de tempo. Basicamente, trata-se de uma grande bobina enrolada em torno de um ímã. Dispositivos magnetizados utilizam bancos de capacitores e tensões muito altas para gerar uma corrente tão forte em um curto espaço de tempo.

Inspeção

A qualidade dos ímãs resultantes é verificada quanto a diversas características. Um projetor de medição digital verifica as dimensões. Sistemas de medição da espessura do revestimento, utilizando tecnologia de fluorescência de raios X, verificam a espessura dos revestimentos. Testes regulares em névoa salina e em panela de pressão também verificam o desempenho do revestimento. O mapa de histerese mede a curva BH dos ímãs, confirmando que eles estão totalmente magnetizados, conforme esperado para a classe de ímãs.

Finalmente, conseguimos o produto magnético ideal.