كيف يتم تصنيع مغناطيس نيوديميوم حديد البورون (NdFeB)؟

في الصناعة الحديثة، مغناطيس ندفيب تُعرف باسم "ملك المغناطيس" نظرًا لخصائصها المغناطيسية الاستثنائية. بدءًا من المحركات الاهتزازية للهواتف الذكية ومحركات السيارات الكهربائية وحتى توربينات الرياح، فإن هذا المغناطيس القوي موجود في كل مكان.

I. إعداد المواد الخام: فن الصياغة الدقيق

الخطوة الأولى في تصنيع مغناطيس NdFeB هي اختيار المواد الخام وتناسبها. وتشمل مكوناته الرئيسية المعادن الأرضية النادرة النيوديميوم (Nd)، والحديد (Fe)، والبورون (B). لتحسين مقاومة المغناطيس لدرجات الحرارة العالية وإكراهه، يضيف المصنعون عادة كميات صغيرة من العناصر المساعدة مثل الديسبروسيوم (Dy)، والتيربيوم (Tb)، والنحاس (Cu).

الخلط الدقيق: يتم وزن المواد الخام المعدنية عالية النقاء بدقة وفقًا لمتطلبات درجة المواد المغناطيسية (على سبيل المثال، N35، N52، 50SH، وما إلى ذلك).

ثانيا. ذوبان الفراغ والتصلب السريع

ونظرًا لأن النيوديميوم يتأكسد بسهولة شديدة عند درجات حرارة عالية، فيجب إجراء عملية الصهر تحت فراغ أو حماية غاز خامل عالي النقاء.

ذوبان: يتم وضع المواد الخام المحضرة في فرن الحث الفراغي ويتم تسخينها حتى تذوب.

التصلب السريع (SC): هذه خطوة رئيسية في الإنتاج الحديث. يتم رش السبيكة المنصهرة على أسطوانة نحاسية دوارة عالية السرعة ومبردة بالماء، حيث يتم تبريدها وتصلبها بسرعة إلى شريط سبيكة رفيع جدًا. تؤدي هذه التقنية إلى حبيبات أدق وأكثر تجانسًا، مما يضع الأساس للتصنيع اللاحق للمغناطيسات عالية الأداء.

ثالثا. سحق الهيدروجين والطحن النفاث

للحصول على تباين مغناطيسي جيد، يجب سحق صفائح السبائك إلى مسحوق بحجم ميكرون.

تكسير الهيدروجين (HD): باستخدام خصائص امتصاص الهيدروجين والتمدد للمعادن الأرضية النادرة، يتم إنشاء شقوق صغيرة داخل شريط السبائك، مما يؤدي إلى سحقها.

الطحن النفاث: وباستخدام تدفق هواء أسرع من الصوت، يصطدم المسحوق ببعضه البعض، مما يؤدي إلى تكريره إلى مسحوق ناعم بمتوسط حجم جسيم يبلغ حوالي 3-5 ميكرومتر. خلال هذه العملية، يجب التحكم بدقة في محتوى الأكسجين.

رابعا. توجيه المجال المغناطيسي وتشكيله

هذه هي الخطوة الحاسمة في تحديد اتجاه المجال المغناطيسي مغناطيس ندفيب .

الضغط: يوضع المسحوق الناعم في قالب ويضغط تحت مجال مغناطيسي خارجي قوي. تتم محاذاة المحاور الطويلة لجزيئات المسحوق المغناطيسي بدقة تحت تأثير المجال المغناطيسي (أي الاتجاه).

الضغط متساوي الضغط: بعد الضغط الأولي، يخضع الفراغ الأخضر عادةً للضغط المتوازن البارد لضمان كثافة موحدة ومنع التشوه أثناء التلبيد.

V. تلبيد الفراغ والمعالجة الحرارية

يعد التلبيد الخطوة الأكثر أهمية في تحسين الكثافة والخصائص المغناطيسية لمغناطيس NdFeB.

تلبيد: يتم تسخين الفراغ الأخضر في بيئة مفرغة عند درجة حرارة عالية (حوالي 1000 درجة مئوية - 1100 درجة مئوية). خلال هذه العملية، تحدث تفاعلات فيزيائية وكيميائية بين الجزيئات، مما يسبب انكماش الحجم وزيادة الكثافة، وتشكيل كتلة معدنية كثيفة.

هدأ: تعمل المعالجة الحرارية على مرحلتين على ضبط توزيع مراحل حدود الحبوب، مما يحسن القوة القسرية ومنتج الطاقة للمادة المغناطيسية.

سادسا. التصنيع وطلاء السطح

عادة ما تكون المغناطيسات الملبدة عبارة عن فراغات كبيرة مربعة أو أسطوانية ذات أسطح خشنة قابلة للتآكل بسهولة.

بالقطع: يتم تشكيل كتل كبيرة من المواد بالأبعاد الدقيقة التي يطلبها العميل باستخدام آلات قطع الأسلاك أو الطحن أو التقطيع.

المعالجة السطحية: إن مغناطيسات بورون حديد النيوديميوم (NdFeB) معرضة بدرجة كبيرة للأكسدة، لذلك فإن المعالجة المضادة للتآكل ضرورية. تشمل طرق الطلاء الشائعة طلاء الزنك، وطلاء النيكل والنحاس والنيكل، وطلاء راتنجات الإيبوكسي لإطالة عمر الخدمة في البيئات المعقدة.

سابعا. المغنطة والاختبار

الخطوة الأخيرة هي إعطاء المغناطيس "روحه".

المغنطة: يتم وضع المغناطيس النهائي في مجال مغناطيسي نابض قوي للغاية، مما يتسبب في محاذاة لحظاته المغناطيسية الداخلية تمامًا على طول اتجاه الاتجاه، مما يولد ثباتًا قويًا للغاية.

اختبار الجودة: من خلال قياس منحنى إزالة المغناطيسية واختبارات درجات الحرارة العالية والمنخفضة واختبارات رش الملح لكل منهما مغناطيس ندفيب يتم ضمان تلبية مواصفات الأداء.

يعد تصنيع مغناطيس NdFeB عملية معقدة تشمل علوم المواد وتكنولوجيا الفراغ والتصنيع الدقيق. ومن خلال مثل هذه العمليات الصارمة، تطلق هذه المادة المغناطيسية الأرضية النادرة العنان لطاقتها المذهلة، مما يدفع التقدم المستمر للتكنولوجيا الحديثة.