Hoe worden neodymium-ijzerboriummagneten (NdFeB) vervaardigd?

In de moderne industrie is NdFeB-magneten staan bekend als de "King of Magnets" vanwege hun uitzonderlijke magnetische eigenschappen. Van de vibratiemotoren van smartphones en de aandrijfmotoren van elektrische voertuigen tot windturbines: deze krachtige magneet is alomtegenwoordig.

I. Voorbereiding van grondstoffen: de precieze kunst van het formuleren

De eerste stap bij de productie van NdFeB-magneten is de selectie en dosering van grondstoffen. De belangrijkste componenten zijn de zeldzame aardmetalen neodymium (Nd), ijzer (Fe) en boor (B). Om de weerstand en coërciviteit van de magneet bij hoge temperaturen te verbeteren, voegen fabrikanten doorgaans kleine hoeveelheden hulpelementen toe, zoals dysprosium (Dy), terbium (Tb) en koper (Cu).

Zorgvuldig batchen: Hoogzuivere metaalgrondstoffen worden nauwkeurig gewogen volgens de vereisten van de magnetische materiaalkwaliteit (bijv. N35, N52, 50SH, enz.).

II. Vacuümsmelten en snelle stolling

Omdat neodymium bij hoge temperaturen zeer gemakkelijk oxideert, moet het smeltproces worden uitgevoerd onder vacuüm of bescherming met hoogzuiver inert gas.

Smelten: De bereide grondstoffen worden in een vacuüm-inductieoven geplaatst en verwarmd om te smelten.

Snelle stolling (SC): Dit is een belangrijke stap in de moderne productie. De gesmolten legering wordt op een snel roterende, watergekoelde koperen rol gespoten, waardoor deze snel afkoelt en stolt tot een ultradunne legeringsstrip. Deze technologie resulteert in fijnere en uniformere korrels en legt de basis voor de daaropvolgende productie van hoogwaardige magneten.

III. Waterstofbrekers en straalfrezen

Om een goede magnetische anisotropie te verkrijgen, moet de legeringsplaat worden vermalen tot poeder ter grootte van een micrometer.

Waterstofvermaling (HD): Door gebruik te maken van de waterstofabsorptie- en expansie-eigenschappen van zeldzame aardmetalen, ontstaan er microscheurtjes in de legeringsstrip, waardoor deze verpulvert.

Straalfrezen: Met behulp van een supersonische luchtstroom botsen de poeders met elkaar, waardoor het wordt verfijnd tot een fijn poeder met een gemiddelde deeltjesgrootte van ongeveer 3-5 micrometer. Tijdens dit proces moet het zuurstofgehalte strikt worden gecontroleerd.

IV. Magnetische veldoriëntatie en vormgeving

Dit is de cruciale stap bij het bepalen van de richting van het magnetische veld NdFeB-magneten .

Persen: Fijn poeder wordt in een mal geplaatst en onder een sterk extern magnetisch veld geperst. De lange assen van de magnetische poederdeeltjes zijn netjes uitgelijnd onder invloed van het magnetische veld (dat wil zeggen oriëntatie).

Isostatisch persen: Na het eerste persen ondergaat de groene plano gewoonlijk koud isostatisch persen om een uniforme dichtheid te garanderen en vervorming tijdens het sinteren te voorkomen.

V. Vacuümsinteren en warmtebehandeling

Sinteren is de meest cruciale stap bij het verbeteren van de dichtheid en magnetische eigenschappen van NdFeB-magneten.

Sinteren: De groene plano wordt in een vacuümomgeving op hoge temperatuur (ongeveer 1000 °C - 1100 °C) verwarmd. Tijdens dit proces vinden er fysisch-chemische reacties plaats tussen de deeltjes, waardoor het volume krimpt en de dichtheid toeneemt, waardoor een dicht metalen blok ontstaat.

Temperen: Een tweetraps warmtebehandeling past de verdeling van de korrelgrensfasen aan, waardoor de coërciviteit en het energieproduct van het magnetische materiaal worden geoptimaliseerd.

VI. Bewerking en oppervlaktecoating

Gesinterde magneten zijn doorgaans grote vierkante of cilindrische plano's met ruwe oppervlakken die gemakkelijk corroderen.

Bewerking: Grote blokken materiaal worden machinaal bewerkt tot de door de klant gewenste precisieafmetingen met behulp van draadsnij-, slijp- of snijmachines.

Oppervlaktebehandeling: Neodymium-ijzerboriummagneten (NdFeB) zijn zeer gevoelig voor oxidatie, daarom is een anticorrosiebehandeling essentieel. Veel voorkomende galvaniseringsmethoden zijn onder meer verzinken, nikkel-koper-nikkel-plating en epoxyhars-plating om hun levensduur in complexe omgevingen te verlengen.

VII. Magnetisatie en testen

De laatste stap is om de magneet zijn 'ziel' te geven.

Magnetisatie: De voltooide magneet wordt in een ultrasterk gepulseerd magnetisch veld geplaatst, waardoor de interne magnetische momenten volledig in de oriëntatierichting worden uitgelijnd, waardoor een extreem sterke remanentie ontstaat.

Kwaliteitstesten: Door het meten van de demagnetisatiecurve, testen bij hoge en lage temperaturen en zoutsproeitesten NdFeB-magneten wordt gegarandeerd dat het voldoet aan de prestatiespecificaties.

De productie van NdFeB-magneten is een complex proces dat materiaalkunde, vacuümtechnologie en precisiebewerking omvat. Het is door zulke rigoureuze processen dat dit zeldzame aardmetalen permanente magneetmateriaal zijn verbazingwekkende energie ontketent, waardoor de voortdurende vooruitgang van de moderne technologie wordt gestimuleerd.