Neodymium–besi–boron (Nd-Fe-B) ialah bahan magnet kekal nadir bumi yang paling mewakili. Komposisi utamanya termasuk neodymium (Nd), besi (Fe), dan boron (B), di mana unsur nadir bumi menyumbang kira-kira 25–35%, besi 65–75%, dan boron sekitar 1%. NdFeB kini merupakan bahan magnet kekal dengan produk tenaga magnet tertinggi di dunia dan dikenali sebagai "Raja Magnet Kekal Moden." Ini juga bermakna bahan NdFeB boleh mencapai fluks magnet yang sama dengan volum terkecil.
Medan permohonan: Motor magnet kekal, peranti perubatan, kuasa angin, kenderaan tenaga baharu, dsb.
Mengikut proses pembuatan, magnet NdFeB boleh dibahagikan kepada jenis tersinter, terikat, dan ditekan panas, antaranya NdFeB tersinter adalah yang paling banyak digunakan.
Gambaran Keseluruhan Proses Pengilangan
Magnet kekal NdFeB tersinter pada asasnya dihasilkan melalui metalurgi serbuk.
Aliran proses utama termasuk:
Pencampuran bahan mentah → Peleburan & tuangan jalur → Penyusutan hidrogen → Pengilangan jet → Pembentukan orientasi → Pensinteran & rawatan haba → Pemesinan mekanikal → Rawatan permukaan → Kemagnetan
Penerangan Proses Terperinci
Pra-rawatan dan Pencampuran Bahan Mentah
Sebelum menyusun, bahan mentah mesti bebas daripada serpihan, oksida dan habuk untuk meminimumkan kekotoran.
Mengikut sifat magnet yang diperlukan, nisbah Nd, Fe, B dan bahan tambahan surih (seperti Dy, Tb, Co, Al, dll.) dikira dengan tepat.
Peleburan / Pelepasan Jalur
Peleburan dijalankan dalam relau aruhan vakum pada kira-kira 1460°C, membenarkan bahan mentah cair menjadi aloi di bawah perlindungan gas lengai.
Aloi lebur kemudiannya dilemparkan ke atas gulungan sejuk kuprum yang berputar dengan pantas, membentuk jalur terpadam cepat nipis, tebal seragam (reben tuangan jalur).
Pemejalan pantas ini menghalang pembentukan α-Fe dan memastikan komposisi aloi seragam dan orientasi kristalografi yang tinggi.
Titik Kawalan Utama
- Pastikan bahan cair tinggi seperti Fe dan Nd melebur sepenuhnya.
- Komposisi aloi yang tepat (mengelakkan kehilangan volatilisasi dan pengoksidaan).
- Keseragaman aloi tinggi.
- Elakkan kemasukan dan pencemaran gas.
Penurunan Hidrogen (HD)
Menggunakan ciri-ciri penyerapan hidrogen bagi sebatian nadir bumi, reben jalur-cast diletakkan dalam persekitaran hidrogen.
Hidrogen menyusup di sepanjang fasa kaya Nd, menyebabkan pengembangan dan keretakan, memecahkan aloi menjadi serbuk kasar.
Ini dijalankan dalam relau penyusutan hidrogen di 700–800°C, dengan kawalan ketat untuk mengelakkan pengoksidaan dan memastikan keselamatan.
Titik Kawalan
- Pencegahan kebocoran hidrogen
- Tahap vakum sebelum penyerapan hidrogen
- Masa penyerapan hidrogen
- Suhu dan tempoh penyahhidrogenan
- Suhu penyejukan dan pelepasan
Kilang Jet
Serbuk kasar daripada HD digiling lagi oleh kilang jet. Gas tekanan tinggi (cth, nitrogen) mempercepatkan zarah kepada kelajuan supersonik; perlanggaran zarah-zarah mengurangkan saiz kepada 3–4 μm. Proses ini dijalankan dalam suasana lengai untuk mengekalkan kandungan oksigen di bawah 50 ppm.
Kelebihan daripada Pengilangan Jet
- Pengilangan perlanggaran sendiri → tiada pencemaran
- Penjanaan haba yang rendah dan tekanan dalaman yang rendah
- Perlindungan gas lengai → menghalang pengoksidaan
- Cemerlang saiz Zarah pengedaran
Pensinteran dan Rawatan Haba
Pensinteran dilakukan dalam relau vakum di 1000–1100°C, memekatkan serbuk yang dipadatkan dan membentuk fasa utama Nd₂Fe₁₄B. Keluk pemanasan dan masa penahanan yang tepat diperlukan untuk menggalakkan ikatan bijirin dan menghapuskan keliangan sambil mengelakkan pertumbuhan bijirin.
Tiga Elemen Utama Pensinteran
- Tahap vakum
- Suhu pensinteran
- Masa memegang
Pertimbangan Penting
- Keseragaman suhu ruang relau
- Kestabilan suhu
- Kelewatan pengukuran suhu
Rawatan Haba
Selepas pensinteran, proses pembajaan dua peringkat biasanya digunakan:
- Peringkat 1: ~900°C ± 50°C
- Peringkat 2: 480–560°C
Pembajaan mengoptimumkan struktur sempadan bijian, melepaskan tekanan dalaman, dan meningkatkan daya paksaan dan kestabilan terma dengan ketara.
Pemesinan Mekanikal
Blok tersinter dimesin (memotong, mengisar, menggerudi, dsb.) mengikut dimensi tertentu.
NdFeB adalah keras dan rapuh, jadi mesin khas (pemotong wayar, pengisar permukaan) diperlukan.
Penyejukan mesti dikawal untuk mengelakkan keretakan atau serpihan.
Kaedah pemprosesan biasa termasuk:
- Mengisar
- Menghiris
- EDM wayar
- Penggerudian & countersinking
- Chamfering
- Proses penyaduran elektrik
Pengmagnetan dan Pembungkusan
Pengmagnetan dilakukan dengan menggunakan medan magnet yang kuat (selalunya melebihi kemagnetan tepu) menggunakan magnetizer, memberikan magnet corak kutub yang diperlukan.
Pembungkusan mesti mengelakkan gangguan magnetik, getaran atau pecah.
Magnet yang kuat mesti diasingkan khas; pengangkutan laut atau darat biasanya diutamakan.
Inovasi & Trend Teknologi
Resapan Sempadan Bijian (GBD)
Resapan sempadan bijian ialah teknik utama untuk menghasilkan magnet NdFeB berprestasi tinggi.
Oleh salutan permukaan magnet dengan sebatian berat nadir bumi yang mengandungi (Dy/Tb) dan rawatan haba di bawah vakum, atom nadir bumi berat meresap di sepanjang sempadan butiran dan membentuk lapisan cengkerang di sekeliling butir Nd₂Fe₁₄B.
Faedah:
- Paksaan meningkat sebanyak 8–11 kOe
- Kestabilan suhu bertambah baik dengan ketara
- Remanens berkurangan sedikit sahaja
- Penggunaan nadir bumi yang berat dikurangkan sebanyak 30–70% (0.05–4 wt%)
- Kos bahan yang lebih rendah
Kaedah GBD biasa:
- Salutan permukaan
- Magnetron terpercik
- Resapan pemendapan wap
Teknologi Panas-Ubah Bentuk
Pengilangan lanjutan untuk magnet NdFeB anisotropik, termasuk:
Penekanan Panas (550–750°C, 50–300 MPa)
Vakum menekan panas serbuk yang dipadamkan dengan cepat menjadi prabentuk.
Ubah Bentuk Panas (600–750°C, 20–100 MPa)
Mencapai ubah bentuk 50–80%, menghasilkan struktur mikro yang sangat berorientasikan dan prestasi magnet yang unggul.
Trend Pembangunan
Industri ini bergerak ke arah teknologi penjimatan sumber dan pengurangan kos, memfokuskan pada mengurangkan pergantungan kepada tanah jarang berat yang terhad dan mahal (Dy, Tb).
Pendekatan termasuk:
- Resapan sempadan bijian untuk penggunaan Dy/Tb yang kurang
- Penggantian separa dengan Ce/La yang banyak
- Menggunakan elemen seperti Mo untuk mengoptimumkan sempadan butiran
Sebagai contoh, "teknologi kotak molibdenum" mencipta lapisan resapan nano yang kaya dengan Mo, meningkatkan daya tahan dan rintangan haba pada kos yang jauh lebih rendah daripada kaedah berasaskan Tb.
Inovasi ini memacu bahan NdFeB ke arah prestasi tinggi, kos rendah dan pembuatan hijau, mengurangkan tekanan ke atas sumber nadir bumi berat yang strategik.
Tinjauan Aplikasi
NdFeB magnet kekals mempunyai prospek pasaran yang luas.
Permintaan terus berkembang daripada elektronik tradisional dan motor perindustrian ke arah kawasan baru yang strategik seperti:
- Kenderaan tenaga baharu
- Robotik humanoid
- Penerbangan altitud rendah
Dengan peningkatan prestasi dan keperluan kebolehpercayaan, magnet NdFeB berprestasi tinggi, konsisten tinggi dan bernilai tambah tinggi akan menguasai pertumbuhan pasaran dan memacu inovasi selanjutnya dalam bahan dan teknologi pemprosesan.
"Terima kasih kerana membaca. Saya harap artikel saya membantu. Sila tinggalkan komen di bawah. Anda juga boleh menghubungi wakil pelanggan dalam talian Zelda untuk sebarang pertanyaan lanjut."
- Dihantar oleh Emily Chen