Как производятся неодим-железо-борные магниты (NdFeB)?

В современной промышленности Магниты NdFeB известны как «Король магнитов» из-за своих исключительных магнитных свойств. Этот мощный магнит повсюду — от вибрационных двигателей смартфонов и приводных двигателей электромобилей до ветряных турбин.

I. Подготовка сырья: точное искусство составления рецептуры

Первым шагом в производстве магнитов NdFeB является выбор и дозировка сырья. Его основные компоненты включают редкоземельные металлы неодим (Nd), железо (Fe) и бор (B). Чтобы улучшить устойчивость и коэрцитивную силу магнита при высоких температурах, производители обычно добавляют небольшое количество вспомогательных элементов, таких как диспрозий (Dy), тербий (Tb) и медь (Cu).

Тщательное дозирование: Металлическое сырье высокой чистоты точно взвешивается в соответствии с требованиями марки магнитного материала (например, Н35, Н52, 50Ш и т. д.).

II. Вакуумная плавка и быстрое затвердевание

Поскольку неодим очень легко окисляется при высоких температурах, процесс плавки необходимо проводить в вакууме или под защитой инертного газа высокой чистоты.

Плавление: Подготовленное сырье помещают в вакуумную индукционную печь и нагревают до плавления.

Быстрое затвердевание (SC): Это ключевой шаг в современном производстве. Расплавленный сплав распыляется на высокоскоростной вращающийся медный валик с водяным охлаждением, быстро охлаждается и затвердевает, образуя ультратонкую полосу сплава. Эта технология позволяет получить более мелкие и однородные зерна, что закладывает основу для последующего производства высокопроизводительных магнитов.

III. Водородное дробление и струйное измельчение

Чтобы получить хорошую магнитную анизотропию, лист сплава необходимо измельчить в порошок микронного размера.

Водородное дробление (HD): Благодаря свойствам поглощения водорода и расширения редкоземельных металлов внутри полосы сплава создаются микротрещины, вызывающие ее измельчение.

Струйное фрезерование: С помощью сверхзвукового потока воздуха порошки сталкиваются друг с другом, измельчая его в мелкий порошок со средним размером частиц примерно 3-5 микрометров. Во время этого процесса необходимо строго контролировать содержание кислорода.

IV. Ориентация и формирование магнитного поля

Это решающий шаг в определении направления магнитного поля Магниты NdFeB .

Нажатие: Мелкодисперсный порошок помещают в форму и прессуют под действием сильного внешнего магнитного поля. Длинные оси частиц магнитного порошка аккуратно выравниваются под действием магнитного поля (т.е. ориентации).

Изостатическое прессование: После первичного прессования сырую заготовку обычно подвергают холодному изостатическому прессованию для обеспечения равномерной плотности и предотвращения деформации при спекании.

V. Вакуумное спекание и термообработка

Спекание — наиболее важный шаг в улучшении плотности и магнитных свойств магнитов NdFeB.

Спекание: Необожженную заготовку нагревают в вакуумной среде при высокой температуре (примерно 1000°С - 1100°С). В ходе этого процесса между частицами происходят физико-химические реакции, вызывающие усадку объема и увеличение плотности, образуя плотный металлический блок.

Закалка: Двухэтапная термообработка регулирует распределение зернограничных фаз, оптимизируя коэрцитивную силу и энергетическое произведение магнитного материала.

VI. Обработка и покрытие поверхности

Спеченные магниты обычно представляют собой большие квадратные или цилиндрические заготовки с шероховатой поверхностью, которая легко подвергается коррозии.

Обработка: Большие блоки материала обрабатываются до прецизионных размеров, требуемых клиентом, с помощью машин для резки, шлифования или нарезки ломтиками.

Обработка поверхности: Неодим-железо-борные магниты (NdFeB) очень чувствительны к окислению, поэтому необходима антикоррозионная обработка. Общие методы покрытия включают цинкование, никель-медно-никелевое покрытие и покрытие эпоксидной смолой для продления срока их службы в сложных условиях.

VII. Намагничивание и тестирование

Последний шаг — придать магниту «душу».

Намагниченность: Готовый магнит помещается в сверхсильное импульсное магнитное поле, в результате чего его внутренние магнитные моменты полностью выравниваются вдоль направления ориентации, создавая чрезвычайно сильную остаточную намагниченность.

Тестирование качества: Посредством измерения кривой размагничивания, испытаний при высоких и низких температурах, а также испытаний в солевом тумане каждый Магниты NdFeB гарантировано соответствие техническим характеристикам.

Производство магнитов NdFeB — это сложный процесс, включающий в себя материаловедение, вакуумную технологию и прецизионную механическую обработку. Именно благодаря таким строгим процессам этот редкоземельный постоянный магнитный материал высвобождает свою удивительную энергию, стимулируя постоянное развитие современных технологий.