Неодимови магнити – как се произвеждат

Производство на неодимови магнити

Създаване на сплавта

Първоначално неодимът се извлича от редкоземни руди чрез електролиза. Елементите, наричани „редкоземни“, са лантаноиди, по името на оксидите, използвани исторически при изолирането им. Въпреки названието, това не означава, че са редки — неодимът е дори по-разпространен от златото. Неодим, желязо и бор се комбинират в точни пропорции, а за постигане на различни магнитни класове и корозионна устойчивост се добавят и други елементи като мед, кобалт, гадолиний и диспрозий. Сместа се разтопява в пещ и се получава сплавта.

Получаване на праха

Неодимовият магнитен материал (NdFeB) е сплав с конкретен състав за всеки магнитен клас. Разтопената сплав се охлажда до слитъци, които след това се смачкват и смилат до изключително фин прах с размер на частиците между 3 и 7 микрона (1 микрон = 1/1000 мм). Този неодимов прах е химически реактивен и лесно запалим и следва да бъде уплътнен (пресован).

Компактиране

Първият метод се нарича аксиално или напречно пресоване: прахът се изсипва в матрица и се уплътнява с хидравлична или механична преса. Преди пресоването се прилага магнитно поле за подравняване — успоредно на посоката на пресоване (аксиално) или перпендикулярно (напречно). Напречното пресоване е по-ефективно, тъй като пресованите частици се издължават по посоката на магнитното подравняване.

Друг метод е изостатичното пресоване. Неодимовият прах се поставя в каучукова форма, която се потапя в съд, пълен с флуид, след което налягането се повишава. И тук се прилага външно магнитно поле, но уплътняването е от всички посоки. Предимствата на изостатичното пресоване са две:

1. Могат да се получават много големи блокове.
2. Тъй като налягането се прилага равномерно от всички страни, частиците остават отлично подравнени и магнитната енергия е максимална.

Външното магнитно поле се прилага чрез соленоид около уплътнения прах. Докато прахът се компактира, посоката на намагнитване се „заключва“, т.е. магнитът получава постоянна предпочитана посока на магнитизация (анизотропия). Ако по време на пресоване не се приложи външно поле, магнитите могат да се намагнитват във всяка посока (изотропни), но магнитните характеристики са значително по-слаби.

Преди магнитът да бъде изваден от формата, той се размагнитва. На този етап материалът е крехък, а магнитните му свойства са много слаби.

Синтероване

Неодимовият магнит се синтерова в пещ при точно зададени температура и среда (инертен газ или вакуум) според типа и магнитния клас. Ако в пещта проникне кислород, образуваните оксиди ще деградират магнитните характеристики. По време на синтероване магнитите се свиват линейно с около 15–20%. В края детайлът се охлажда бързо, за да се максимизира магнитната ефективност. Повърхността е груба, размерите са приблизителни, а външно магнитно поле практически липсва.

Механична обработка

Синтерованите магнити се обработват за получаване на гладки и паралелни повърхности или се разкрояват до по-малки размери. NdFeB е едновременно крехък и много твърд материал, затова за рязане и финиш са нужни диамантени инструменти. Обикновено свредло не може да пробие неодимов магнит — бързо се затъпява. Получаваният при обработката прах трябва да се охлажда с течност, иначе има риск от моментално самозапалване.

Покритие

Неодимовите магнити винаги се покриват, защото лесно корозират и реагират химически. Най-често защитното покритие е никелово. Магнитът се почиства и измива, за да се отстрани остатъчният прах. Много важно е след това да бъде добре изсушен — иначе вода може да остане под покритието и корозията да тръгне отвътре навън. Защитният слой е много тънък — например 15–35 микрона при никел. Предлагат се различни покрития: никел, епоксид, цинк, злато, сребро и др.

Магнитизиране

Последният етап, в който магнитът придобива магнитните си свойства. Магнити с различни форми и размери се поставят в соленоид (по същество мощен електромагнит), който създава поле поне три пъти по-силно от това на готовия магнит. Детайлите трябва да са фиксирани механично в соленоида, иначе ще реагират на силния импулс и могат да бъдат изхвърлени. За максимална ефективност магнитите се намагнитват до насищане.

Продукти, свързани с тази статия: НЕОДИМОВИ МАГНИТИ