Hvordan fremstilles Neodymium Iron Boron (NdFeB) magneter?

I moderne industri, NdFeB magneter er kendt som "Kongen af magneter" på grund af deres exceptionelle magnetiske egenskaber. Fra vibrationsmotorerne på smartphones og drivmotorerne i elektriske køretøjer til vindmøller er denne kraftfulde magnet allestedsnærværende.

I. Forberedelse af råmateriale: Formuleringens præcise kunst

Det første trin i fremstillingen af NdFeB-magneter er udvælgelsen og proportioneringen af råmaterialer. Dens hovedkomponenter omfatter de sjældne jordarters metaller neodym (Nd), jern (Fe) og bor (B). For at forbedre magnetens højtemperaturmodstand og koercitivitet tilføjer producenter typisk små mængder hjælpeelementer såsom dysprosium (Dy), terbium (Tb) og kobber (Cu).

Omhyggelig batchning: Metalråmaterialer af høj renhed vejes nøjagtigt i henhold til kravene til den magnetiske materialekvalitet (f.eks. N35, N52, 50SH osv.).

II. Vakuumsmeltning og hurtig størkning

Fordi neodym oxiderer meget let ved høje temperaturer, skal smelteprocessen udføres under vakuum eller høj renhedsbeskyttelse af inert gas.

Smeltning: De tilberedte råvarer anbringes i en vakuuminduktionsovn og opvarmes til smeltning.

Hurtig størkning (SC): Dette er et nøgletrin i moderne produktion. Den smeltede legering sprøjtes på en højhastigheds roterende vandkølet kobbervalse, der hurtigt afkøles og størkner til en ultratynd legeringsstrimmel. Denne teknologi resulterer i finere og mere ensartede korn, der lægger grundlaget for efterfølgende fremstilling af højtydende magneter.

III. Brintknusning og jetfræsning

For at opnå god magnetisk anisotropi skal legeringspladen knuses til pulver i mikronstørrelse.

Brintknusning (HD): Ved at udnytte brintabsorptions- og ekspansionsegenskaberne af sjældne jordarters metaller dannes mikrorevner i legeringsstrimlen, hvilket får den til at pulveriseres.

Jet fræsning: Ved hjælp af en supersonisk luftstrøm kolliderer pulveret med hinanden og raffinerer det til et fint pulver med en gennemsnitlig partikelstørrelse på cirka 3-5 mikrometer. Under denne proces skal iltindholdet kontrolleres nøje.

IV. Magnetisk feltorientering og formgivning

Dette er det afgørende trin i bestemmelsen af magnetfeltets retning NdFeB magneter .

Tryk på: Fint pulver lægges i en form og presses under et stærkt eksternt magnetfelt. De magnetiske pulverpartiklers lange akser flugter pænt under påvirkning af magnetfeltet (dvs. orientering).

Isostatisk presning: Efter indledende presning gennemgår det grønne emne normalt kold isostatisk presning for at sikre ensartet tæthed og forhindre deformation under sintring.

V. Vakuumsintring og varmebehandling

Sintring er det mest afgørende skridt i at forbedre tætheden og magnetiske egenskaber af NdFeB-magneter.

Sintring: Det grønne emne opvarmes i et vakuummiljø ved en høj temperatur (ca. 1000 °C - 1100 °C). Under denne proces forekommer fysisk-kemiske reaktioner mellem partiklerne, hvilket forårsager volumenkrympning og øget densitet, hvilket danner en tæt metalblok.

Tempering: En to-trins varmebehandling justerer fordelingen af korngrænsefaser og optimerer det magnetiske materiales koercivitet og energiprodukt.

VI. Bearbejdning og overfladebelægning

Sintrede magneter er typisk store firkantede eller cylindriske emner med ru overflader, der let korroderes.

Bearbejdning: Store blokke af materiale bearbejdes til de præcisionsdimensioner, som kunden kræver ved hjælp af trådskære-, slibe- eller udskæringsmaskiner.

Overfladebehandling: Neodymium jernbor (NdFeB) magneter er meget modtagelige for oxidation, derfor er anti-korrosionsbehandling vigtig. Almindelige pletteringsmetoder omfatter zinkplettering, nikkel-kobber-nikkelplettering og epoxyharpiksplettering for at forlænge deres levetid i komplekse miljøer.

VII. Magnetisering og test

Det sidste trin er at give magneten sin "sjæl".

Magnetisering: Den færdige magnet er placeret i et ultra-stærkt pulseret magnetfelt, hvilket får dens interne magnetiske momenter til at justere fuldstændigt langs orienteringsretningen, hvilket genererer ekstremt stærk remanens.

Kvalitetstest: Gennem afmagnetiseringskurvemåling, høj- og lavtemperaturtest og saltspraytest, hver NdFeB magneter er sikret at opfylde ydeevnespecifikationerne.

Fremstillingen af ​​NdFeB-magneter er en kompleks proces, der omfatter materialevidenskab, vakuumteknologi og præcisionsbearbejdning. Det er gennem så strenge processer, at dette sjældne jordarters permanentmagnetmateriale frigiver sin forbløffende energi og driver den fortsatte udvikling af moderne teknologi.