materialer til skivemagneter

Hvad er diskmagneter lavet af? Den komplette guide

Skivemagneter, også kendt som cirkulære eller cylindriske magneter, er utroligt nyttige til mange forskellige formål. Men hvad er disse stærke magneter egentlig lavet af?

I denne omfattende guide kan du som professionel producent af skivemagneterdækker vi alt, hvad du har brug for at vide om sammensætningen og fremstillingen af moderne diskmagneter.

materialer til skivemagneter

En oversigt over materialer til diskmagneter

De mest almindelige skivemagneter i dag er lavet af neodym-jern-bor (NdFeB). NdFeB er også kendt som neodymmagneter eller neomagneter og har den højeste magnetiske styrke pr. volumenenhed af alle permanente magnetmaterialer.

NdFeB-skivemagneter består af neodym, jern og bor som de vigtigste ingredienser. Andre elementer som dysprosium, praseodymium, kobolt, nikkel, niobium og aluminium kan tilsættes i spormængder for at forbedre specifikke egenskaber.

For eksempel hjælper dysprosium og praseodymium med at forbedre korrosionsbestandigheden. Kobolt øger Curie-temperaturen. Nikkel- og kobberbelægninger beskytter mod oxidering.

Samarium-kobolt (SmCo) er et andet vigtigt magnetisk materiale fra sjældne jordarter, der bruges til skivemagneter, når der er brug for stabilitet ved høje temperaturer. SmCo giver fremragende modstandsdygtighed over for afmagnetisering, selv om deres magnetiske styrke er lavere end NdFeB.

Der er også keramiske eller ferrit-magnetersom består af strontiumkarbonat- og jernoxidforbindelser. Selvom de er mindre kraftige end sjældne jordarters magneter, har keramiske skivemagneter fordelene ved lave omkostninger og korrosionsbestandighed.

Fremstillingsprocessen for NdFeB-skivemagneter

At fremstille kraftige NdFeB-magneter kræver nøje kontrol af en kompleks præcisionsproces i flere trin:

1. Dannelse af legering

Rent neodym, jern, bor og andre elementer smeltes først sammen til en legeringsblanding ved hjælp af induktionssmelteovne. Den flydende legeringsblanding støbes derefter til barrer.

2. Nedbrydning og jetfræsning

De sprøde legeringsblokke nedbrydes ved hjælp af brintgas, så de bliver til et magnetisk pulver. Dette pulver finmales derefter i en jetmølle til en gennemsnitlig partikelstørrelse på omkring 3 mikrometer.

3. Tryk på

NdFeB-pulveret presses ind i en form ved hjælp af ekstreme aksiale, tværgående eller isostatiske trykmetoder. Et justeringsmagnetfelt påføres for at orientere pulverpartiklerne.

4. Sintring

Det komprimerede "grønne" magnetlegeme sintres ved temperaturer tæt på smeltepunktet, hvilket får partiklerne til at smelte sammen. Magneten krymper og fortættes under denne proces.

5. Udglødning og slukning

Den sintrede magnet opvarmes hurtigt, gennemblødes og afkøles (slukkes) for at danne den optimale metallurgiske mikrostruktur og krystaljustering.

6. Bearbejdning

Den sprøde sintrede magnetblok kræver diamantskæreværktøjer til at skære og slibe den ned til de endelige dimensioner. Huller og andre komplekse former kan trådskæres ved hjælp af EDM-maskiner.

7. Belægning og plettering

En beskyttende belægning som nikkel-kobber-nikkel påføres for at beskytte mod korrosionsmidler. Andre funktionelle belægninger kan også tilføjes.

8. Magnetisering

Den færdige magnet får en stærk mætningspuls i en magnetisator for at orientere de magnetiske domæner for at opnå optimal magnetisk ydeevne.

Og det er de vigtigste trin i fremstillingen af moderne neodymskivemagneter! Lad os nu se på fremstillingsprocessen for bondede og keramiske magneter.

Sådan fremstilles bondede skivemagneter

Bondede magneter kræver en anden tilgang til produktionen:

1. Jetfræsning

Ligesom sintrede magneter starter bondede magneter med en nedbrudt NdFeB-legering, der bliver finmalet til et magnetisk pulver. Der tilsættes en bindende polymer til jetmøllen for at homogenisere blandingen.

2. Blanding med polymer

Pulveret blandes yderligere med en plast- eller elastomerbindende polymer sammen med smøremidler og hærdningsmidler. Målet er at belægge hver pulverpartikel jævnt.

3. Presning og hærdning

Råvareblandingen presses til skivemagnetens form ved hjælp af kompression eller sprøjtestøbning. Den hærder ved forhøjet temperatur, hvilket får polymeren til at sætte sig omkring pulverpartiklerne.

4. Magnetisering

Det hærdede, bundne magnetlegeme kan magnetiseres ligesom en sintret del. Men på grund af det ikke-magnetiske bindemiddel, der optager volumen, er den magnetiske styrke lavere pr. samme størrelse.

5. Overfladebehandling (valgfrit)

En beskyttende belægning kan påføres efter magnetisering for at øge korrosions- og ridsefastheden.

Så kort sagt erstatter bondede skivemagneter sintringsfasen med en distribueret polymermatrix for at holde de magnetiske partikler sammen.

Bindemidlet giver mulighed for mere komplekse former, men begrænser den termiske og magnetiske ydeevne. Lad os nu se på konventionel produktion af keramiske magneter.

Sammensætning og fremstilling af keramiske skivemagneter

1. Forberedelse af pulver

Skivemagneter starter med pulverforberedelse. Jernoxid reduceres fra en jernforløber og kuglefræses til en fin partikelstørrelse på omkring 2 mikrometer. Efter deoxidering og tørring udviser det resulterende jernpulver blød ferromagnetisk adfærd.

Strontiumkarbonatpulver vejes også og males, så det passer til den valgte støkiometri.

2. Blanding og kalcinering

Jern- og strontiumkarbonatpulveret blandes grundigt for at sikre homogenitet i hele batchen. Det blandede pulver kalcineres ved 900-1000 °C for at fjerne flygtige forbindelser som CO2 og justere pulverets overfladekemi.

3. Komprimering

Efter kuglefræsning og tilsætning af bindemiddel komprimeres det keramiske pulver til grønne kompakter med skivemagneter ved hjælp af et påtrykt magnetfelt ligesom deres NdFeB-modstykker. Der kræves et tryk på omkring 100-300 MPa for at opnå den nødvendige grønne tæthed.

4. Sintring

De komprimerede ferritskiver gennemgår derefter en længerevarende brænding ved ca. 1200 °C i en stærkt oxiderende ovnatmosfære for at blive helt tætte, men uden at reducere indholdet af ferrioxid.

5. Bearbejdning og afprøvning

De sintrede ferritmagneter kan slibes til tolerance før den endelige kontrol af egenskaber som magnetisk styrke og resistivitet. Der foretages ingen yderligere magnetisering, da ferritten allerede er magnetiseret fra komprimeringsfasen.

Så sammenfattende kan man sige, at den konventionelle pulvermetallurgiske tilgang giver mulighed for økonomisk fremstilling af keramiske ferritmagneter, idet man udnytter enkle råstoffer, ukompliceret forarbejdning og ingen tunge sjældne jordarter.

At vælge den rigtige sammensætning af diskmagneter

Nu, hvor vi har gennemgået fremstillingsprocesserne bag de største skivemagnet-typer, hvordan vælger du så det bedste materiale til din applikation?

Her er et hurtigt sammenligningsskema, der dækker de relative magnetisk styrke, temperaturgrænser, korrosionsbestandighed og omkostninger for de almindelige skivemagnetmaterialer:

MaterialeMagnetisk styrkeMaks. driftstemperaturModstandsdygtighed over for korrosionRelative omkostninger
NdFeBHøjesteLav (80°C)LavHøjeste
SmCoMeget højMeget høj (300°C)HøjHøj
Bonded NdFeBModeratLav (80°C)MediumMedium
Keramik / FerritLavesteHøj (250°C)HøjLaveste

Neodymium (NdFeB) Skivemagneter har langt den stærkeste magnetiske ydeevne pr. volumenenhed, men er sårbare over for oxidering og tab af magnetisme over 80 °C.

Samarium-kobolt (SmCo) bytter noget af den magnetiske styrke fra neodym ud med langt større temperaturbestandighed og korrosionsbestandighed, sammen med højere omkostninger til råmaterialer.

Bonded neodymium tager NdFeB-pulverets uovertrufne ydeevne, men kombinerer dem i en let formbar polymermatrix, der sænker den maksimale driftstemperatur.

Endelig, keramiske (ferrit) magneter der består af barium- eller strontiumferrit, har det laveste magnetiske output, men den bedste korrosionsbestandighed og de bedste termiske egenskaber samt meget lave omkostninger.

Vigtige oplysninger om diskmagneters sammensætning

Det afslutter vores dybe kig på, hvad moderne Skivemagneter er lavet af, og hvordan de vigtigste fremstillingsprocesser fungerer. Her er nogle af de vigtigste pointer:

  • Skivemagneter består hovedsageligt af neodymjernbor (NdFeB), samariumkobolt (SmCo), bundet NdFeB eller keramik/ferrit som det magnetiske materiale.
  • Neodymmagneter giver den højeste styrke, men har lavere varme- og korrosionsbestandighed. SmCo bytter noget magnetisk ydeevne ud med radikalt bedre termisk stabilitet og korrosionsimpedans.
  • Bondede magneter giver mellemliggende magnetisk styrke og praktisk dannelse, men lavere temperaturgrænser. Keramiske/ferritmagneter har det laveste output med enestående termisk og kemisk holdbarhed.
  • Produktionsteknikker som induktionssmeltning, jetfræsning, presning, sintring, bearbejdning, belægning og magnetisering omdanner disse legeringer til præcisionsskivemagneter.
  • Valget af den optimale skivemagnetsammensætning afhænger af dine krav til magnetisk styrke, driftstemperaturområde, miljøbestandighed, mekaniske behov, geometriske begrænsninger og budgetovervejelser blandt applikationsspecifikke faktorer.

Forhåbentlig har denne guide givet dig et godt indblik i moderne skivemagneters materialevidenskab og teknik. Lad mig vide i kommentarfeltet, hvis du har andre spørgsmål!

Efterlad en kommentar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *

da_DKDanish
Rul til toppen

Send din forespørgsel i dag

Demo af kontaktformular