Nam châm Neodymium Iron Boron (NdFeB) được sản xuất như thế nào?

Trong nền công nghiệp hiện đại, nam châm NdFeB được mệnh danh là "Vua nam châm" do đặc tính từ tính đặc biệt của chúng. Từ động cơ rung của điện thoại thông minh và động cơ truyền động của xe điện cho đến tua-bin gió, nam châm cực mạnh này có mặt khắp nơi.

I. Chuẩn bị nguyên liệu thô: Nghệ thuật pha chế chính xác

Bước đầu tiên trong quá trình sản xuất nam châm NdFeB là lựa chọn và cân đối nguyên liệu thô. Thành phần chính của nó bao gồm các kim loại đất hiếm neodymium (Nd), sắt (Fe) và boron (B). Để cải thiện khả năng chịu nhiệt độ cao và độ kháng từ của nam châm, các nhà sản xuất thường thêm một lượng nhỏ các nguyên tố phụ như dysprosium (Dy), terbium (Tb) và đồng (Cu).

Phân lô cẩn thận: Nguyên liệu thô kim loại có độ tinh khiết cao được cân chính xác theo yêu cầu của loại vật liệu từ tính (ví dụ: N35, N52, 50SH, v.v.).

II. Nóng chảy chân không và đông đặc nhanh

Do neodymium bị oxy hóa rất dễ dàng ở nhiệt độ cao nên quá trình nóng chảy phải được thực hiện trong điều kiện chân không hoặc bảo vệ bằng khí trơ có độ tinh khiết cao.

tan chảy: Các nguyên liệu thô đã chuẩn bị sẵn được đặt trong lò cảm ứng chân không và đun nóng đến tan chảy.

Hóa rắn nhanh (SC): Đây là một bước quan trọng trong sản xuất hiện đại. Hợp kim nóng chảy được phun lên con lăn đồng làm mát bằng nước quay tốc độ cao, làm nguội nhanh và đông đặc thành dải hợp kim siêu mỏng. Công nghệ này tạo ra các hạt mịn hơn và đồng đều hơn, đặt nền tảng cho việc sản xuất nam châm hiệu suất cao sau này.

III. Nghiền Hydro và Phay Phản lực

Để có được tính dị hướng từ tốt, tấm hợp kim cần được nghiền thành bột có kích thước micron.

Nghiền Hydro (HD): Bằng cách sử dụng đặc tính hấp thụ và giãn nở hydro của kim loại đất hiếm, các vết nứt nhỏ được tạo ra bên trong dải hợp kim, khiến nó bị nghiền thành bột.

Phay phản lực: Sử dụng luồng không khí siêu âm, bột va chạm với nhau, tinh chế thành bột mịn với kích thước hạt trung bình khoảng 3-5 micromet. Trong quá trình này, hàm lượng oxy phải được kiểm soát chặt chẽ.

IV. Định hướng và định hình từ trường

Đây là bước quan trọng trong việc xác định hướng từ trường của nam châm NdFeB .

Nhấn: Bột mịn được đặt trong khuôn và ép dưới từ trường mạnh bên ngoài. Trục dài của các hạt bột từ sắp xếp gọn gàng dưới tác động của từ trường (tức là định hướng).

Ép đẳng tĩnh: Sau khi ép lần đầu, phôi màu xanh lá cây thường trải qua quá trình ép đẳng tĩnh lạnh để đảm bảo mật độ đồng đều và ngăn ngừa biến dạng trong quá trình thiêu kết.

V. Thiêu kết chân không và xử lý nhiệt

Thiêu kết là bước quan trọng nhất trong việc cải thiện mật độ và tính chất từ của nam châm NdFeB.

Thiêu kết: Mẫu trắng màu xanh lá cây được gia nhiệt trong môi trường chân không ở nhiệt độ cao (khoảng 1000°C - 1100°C). Trong quá trình này, các phản ứng hóa lý xảy ra giữa các hạt, khiến thể tích co lại và mật độ tăng lên, tạo thành khối kim loại dày đặc.

Ủ: Quá trình xử lý nhiệt hai giai đoạn điều chỉnh sự phân bố các pha ranh giới hạt, tối ưu hóa lực cưỡng bức và tích năng lượng của vật liệu từ tính.

VI. Gia công và phủ bề mặt

Nam châm thiêu kết thường là những khoảng trống hình vuông hoặc hình trụ lớn với bề mặt gồ ghề dễ bị ăn mòn.

Gia công: Các khối vật liệu lớn được gia công theo kích thước chính xác theo yêu cầu của khách hàng bằng cách sử dụng máy cắt, mài hoặc cắt dây.

Xử lý bề mặt: Nam châm neodymium iron boron (NdFeB) rất dễ bị oxy hóa nên việc xử lý chống ăn mòn là điều cần thiết. Các phương pháp mạ phổ biến bao gồm mạ kẽm, mạ niken-đồng-niken và mạ nhựa epoxy để kéo dài tuổi thọ của chúng trong môi trường phức tạp.

VII. Từ hóa và thử nghiệm

Bước cuối cùng là tạo cho nam châm “linh hồn” của nó.

Từ hóa: Nam châm hoàn thiện được đặt trong một từ trường xung cực mạnh, làm cho mô men từ bên trong của nó thẳng hàng hoàn toàn theo hướng định hướng, tạo ra dư lượng cực kỳ mạnh.

Kiểm tra chất lượng: Thông qua phép đo đường cong khử từ, thử nghiệm nhiệt độ cao và thấp và thử nghiệm phun muối, mỗi nam châm NdFeB được đảm bảo đáp ứng các thông số kỹ thuật về hiệu suất.

Việc sản xuất nam châm NdFeB là một quá trình phức tạp bao gồm khoa học vật liệu, công nghệ chân không và gia công chính xác. Chính nhờ những quy trình nghiêm ngặt như vậy mà vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm này giải phóng năng lượng đáng kinh ngạc của nó, thúc đẩy sự tiến bộ không ngừng của công nghệ hiện đại.