levymagneettimateriaalit

Mistä levymagneetit on valmistettu? Täydellinen opas

Levymagneetit, joita kutsutaan myös pyöreiksi tai sylinterimagneiksi, ovat uskomattoman käyttökelpoisia erilaisissa sovelluksissa. Mutta mistä nämä vahvat magneetit oikein koostuvat?

Tässä kattavassa oppaassa ammattilaisena levymagneettien valmistajakäsittelemme kaiken, mitä sinun tarvitsee tietää nykyaikaisten levymagneettien koostumuksesta ja valmistuksesta.

levymagneettimateriaalit

Yleiskatsaus levymagneettien materiaaleihin

Yleisimmät levymagneetit valmistetaan nykyään seuraavista materiaaleista. neodyymirauta-boori (NdFeB). NdFeB, joka tunnetaan myös nimellä neodyymimagneetit tai neomagneetit, tarjoaa kaikkien kestomagneettimateriaalien korkeimman magneettisen voimakkuuden tilavuusyksikköä kohti.

NdFeB-levymagneetit koostuvat neodyymistä, raudasta ja boorista, jotka ovat niiden keskeisiä ainesosia. Muita elementtejä, kuten dysprosiumia, praseodyymiä, kobolttia, nikkeliä, niobiumia ja alumiinia, voidaan lisätä pieniä määriä tiettyjen ominaisuuksien parantamiseksi.

Esimerkiksi dysprosium ja praseodymium parantavat korroosionkestävyyttä. Koboltti parantaa Curie-lämpötilaa. Nikkeli- ja kuparipinnoitteet suojaavat hapettumiselta.

Samariumkoboltti (SmCo) on toinen tärkeä harvinaisten maametallien magneettimateriaali, jota käytetään levymagneeteissa, kun tarvitaan korkean lämpötilan vakautta. SmCo kestää erinomaisesti demagnetoitumista, vaikka sen magneettisen voimakkuuden taso on alhaisempi kuin NdFeB:n.

On myös keraamiset tai ferriittimagneetit, jotka koostuvat strontiumkarbonaatti- ja rautaoksidiyhdisteistä. Vaikka keraamiset levymagneetit eivät ole yhtä tehokkaita kuin harvinaisten maametallien magneetit, niiden etuina ovat alhaiset kustannukset ja korroosionkestävyys.

NdFeB Disc magneettien valmistusprosessi

Tehokkaiden NdFeB-magneettien valmistaminen edellyttää monimutkaisen, monivaiheisen tarkkuusprosessin huolellista hallintaa:

1. Seoksen muodostuminen

Puhdas neodyymi, rauta, boori ja muut elementit sulatetaan ensin induktiosulatusuunissa seossekoitukseksi. Nestemäinen seosseos valetaan sitten harkoiksi.

2. Dekapitointi ja suihkujyrsintä

Hauraat metalliseosharkot hajotetaan vetykaasun avulla magneettiseksi jauheeksi. Jauhe jauhetaan sitten hienoksi suihkumyllyssä, jolloin keskimääräinen hiukkaskoko on noin 3 mikronia.

3. Painamalla

NdFeB-jauhe puristetaan muottiin käyttämällä äärimmäisiä aksiaalisia, poikittaisia tai isostaattisia painemenetelmiä. Jauhepartikkelien suuntaamiseksi käytetään kohdistavaa magneettikenttää.

4. Sintraus

Puristettu "vihreä" magneettikappale sintrataan lämpötiloissa, jotka ovat lähellä sulamispistettä, jolloin hiukkaset sulautuvat yhteen. Magneetti kutistuu ja tiivistyy tämän prosessin aikana.

5. Hehkutus ja sammutus

Sintrattu magneetti kuumennetaan, liotetaan ja jäähdytetään (sammutetaan) nopeasti optimaalisen metallurgisen mikrorakenteen ja kiteiden suuntautumisen muodostamiseksi.

6. Koneistus

Hauras sintrattu magneettilohko vaatii timanttileikkaustyökaluja, jotta se voidaan viipaloida ja hioa lopullisiin mittoihin. Reiät ja muut monimutkaiset muodot voidaan leikata langalla EDM-koneilla.

7. Pinnoitus ja pinnoitus

Suojapinnoite, kuten nikkeli-kupari-nikkeli, levitetään suojaamaan korroosiota aiheuttavia aineita vastaan. Myös muita toiminnallisia pinnoitteita voidaan lisätä.

8. Magnetointi

Valmis magneetti saa magnetointilaitteessa voimakkaan kyllästyspulssin, jolla magneettialueet suunnataan optimaalisen magneettisen suorituskyvyn saavuttamiseksi.

Nämä ovat tärkeimmät vaiheet nykyaikaisten neodyymikiekkomagneettien valmistuksessa! Seuraavaksi tarkastellaan sidottujen ja keraamisten magneettien valmistusprosessia.

Miten sidotut levymagneetit valmistetaan

Liimattujen magneettien valmistuksessa on erilainen lähestymistapa:

1. Suihkujyrsintä

Kuten sintrattujen magneettien, myös sidosmagneettien lähtökohtana on rappeutunut NdFeB-seos, joka jauhetaan hienoksi magneettiseksi jauheeksi. Suihkumyllyyn lisätään sitovaa polymeeriä seoksen homogenisoimiseksi.

2. Sekoittaminen polymeerin kanssa

Jauhe sekoitetaan edelleen muovisen tai elastomeerisen sitovan polymeerin sekä voiteluaineiden ja kovettimien kanssa. Tavoitteena on päällystää jokainen jauhehiukkanen tasaisesti.

3. Puristaminen ja kovettaminen

Raaka-aineseos puristetaan kiekkomagneetin muotoon puristus- tai ruiskuvalulla. Se kovettuu kohotetussa lämpötilassa, jolloin polymeeri kovettuu jauhehiukkasten ympärille.

4. Magnetointi

Kovettunut liimattu magneettirunko voidaan magnetoida aivan kuten sintrattu osa. Koska ei-magneettinen sideaine vie kuitenkin tilavuutta, magneettivahvuus on pienempi samaa kokoa kohti.

5. Pinnoite (valinnainen)

Suojapinnoite voidaan levittää magnetoinnin jälkeen korroosion- ja naarmunkestävyyden parantamiseksi.

Yhteenvetona voidaan siis todeta, että sidotut levymagneetit korvaavat sintrausvaiheen polymeerimatriisilla, joka pitää magneettihiukkaset yhdessä.

Sideaine mahdollistaa monimutkaisemmat muodot, mutta rajoittaa termistä ja magneettista suorituskykyä. Tarkastellaan nyt perinteistä keraamisen magneetin valmistusta.

Keraaminen levymagneetti Koostumus ja valmistus

1. Jauheen valmistus

Levymagneetit aloitetaan jauheen valmistuksella. Rautaoksidi pelkistetään raudan esiasteesta ja jauhetaan kuulamyllyllä hienoksi, noin 2 mikronin hiukkaskokoon. Hapettamisen ja kuivauksen jälkeen saatu rautajauhe käyttäytyy pehmeästi ferromagneettisesti.

Myös strontiumkarbonaattijauhe punnitaan ja jauhetaan vastaamaan valittua stökiometriaa.

2. Sekoittaminen ja kalsinointi

Rauta- ja strontiumkarbonaattijauheet sekoitetaan perusteellisesti, jotta varmistetaan homogeenisuus koko erässä. Sekoitettu jauhe kalsinoidaan 900-1000 °C:ssa haihtuvien yhdisteiden, kuten hiilidioksidin, poistamiseksi. CO2 ja säädä jauheen pintakemiaa.

3. Tiivistäminen

Pallomurskauksen ja sideaineen lisäämisen jälkeen keraaminen jauhe tiivistetään levymagneettien vihreiksi puristeiksi käyttäen sovellettua magneettikenttää, kuten NdFeB-vertaislajeissa. Tarvittavan vihreän tiheyden saavuttamiseksi tarvitaan noin 100-300 MPa:n painetta.

4. Sintraus

Tiivistetyt ferriittikiekot poltetaan sitten pitkään noin 1200 °C:n lämpötilassa voimakkaasti hapettavassa uunin ilmakehässä, jotta ne tiivistyvät täysin mutta eivät kuitenkaan vähennä rautaoksidipitoisuutta.

5. Koneistus ja testaus

Sintrattuja ferriittimagneetteja voidaan hioa toleranssiin ennen lopullisia ominaisuustarkastuksia, kuten magneettisen lujuuden ja resistiivisyyden tarkastuksia. Mitään lisämagnetointia ei tehdä, koska ferriitti on jo valmiiksi magnetoitu tiivistämisvaiheessa.

Yhteenvetona voidaan siis todeta, että perinteisen jauhemetallurgian avulla voidaan valmistaa taloudellisesti keraamisia ferriittimagneetteja hyödyntämällä yksinkertaisia raaka-aineita, mutkatonta käsittelyä ja ilman raskaita harvinaisia maametalleja.

Oikean levymagneetin koostumuksen valitseminen

Nyt kun olemme tutustuneet tärkeimpien levymagneettityyppien valmistusprosesseihin, miten valitset parhaan materiaalin sovellukseesi?

Tässä on nopea vertailutaulukko, joka kattaa suhteellisen magneettinen lujuus, lämpötilarajat, korroosionkestävyys ja kustannukset. tavallisille levymagneettimateriaaleille:

MateriaaliMagneettinen vahvuusMaksimi käyttölämpötilaKorroosionkestävyysSuhteelliset kustannukset
NdFeBKorkeinMatala (80°C)MatalaKorkein
SmCoErittäin korkeaErittäin korkea (300°C)KorkeaKorkea
Sidottu NdFeBKohtalainenMatala (80°C)MediumMedium
Keraaminen / ferriittiAlhaisinKorkea (250°C)KorkeaAlhaisin

Neodyymi (NdFeB) levymagneetit tarjoavat suurella marginaalilla vahvimman magneettisen suorituskyvyn tilavuusyksikköä kohti, mutta ne ovat alttiita hapettumiselle ja magneettisuuden menettämiselle yli 80 °C:n lämpötilassa.

Samariumkoboltti (SmCo) Neodymiumin magneettista voimakkuutta ei voida hyödyntää, mutta sen lämpötilankestävyys ja korroosionkestävyys ovat huomattavasti paremmat ja raaka-ainekustannukset korkeammat.

Sidottu neodyymi hyödyntää NdFeB-jauheiden vertaansa vailla olevaa suorituskykyä, mutta yhdistää ne helposti muotoiltavaan polymeerimatriisiin, joka alentaa enimmäiskäyttölämpötilaa.

Vihdoinkin, keraamiset (ferriitti)magneetit jotka koostuvat barium- tai strontiumferriitistä, on alhaisin magneettinen teho mutta paras korroosionkestävyys ja lämpöominaisuudet sekä erittäin alhaiset kustannukset.

Levymagneettien koostumusta koskevat keskeiset tiedot

Se käärii syvällisen katsauksen siihen, mitä moderni levymagneetit valmistetaan ja miten tärkeimmät valmistusprosessit toimivat. Seuraavassa on joitakin keskeisiä asioita:

  • Levymagneetit koostuvat pääasiassa magneettimateriaalina neodyymirauta-boorista (NdFeB), samariumkoboltista (SmCo), sidotusta NdFeB:stä tai keraamisesta/ferriitistä.
  • Neodyymimagneetit tarjoavat suurimman lujuuden, mutta niiden lämmön- ja korroosionkestävyys on heikompi. SmCo vaihtaa jonkin verran magneettista suorituskykyä radikaalisti parempaan lämmönkestävyyteen ja korroosionkestävyyteen.
  • Sidotut magneetit tarjoavat keskitason magneettisen voimakkuuden ja kätevän muodostuksen, mutta alhaisemmat lämpötilarajat. Keraamisilla/ferriittimagneeteilla on alhaisimmat tehot ja erinomainen terminen ja kemiallinen kestävyys.
  • Valmistustekniikat, kuten induktiosulatus, suihkujyrsintä, puristus, sintraus, työstö, pinnoitus ja magnetointi, muuttavat nämä seokset tarkkuuslevymagneeteiksi.
  • Optimaalisen levymagneettikoostumuksen valinta riippuu muun muassa magneettisen voimakkuuden, käyttölämpötila-alueen, ympäristönkestävyyden, mekaanisten tarpeiden, geometristen rajoitusten ja budjetin asettamista vaatimuksista sekä sovelluskohtaisista tekijöistä.

Toivottavasti tämä opas antoi sinulle tarkan käsityksen nykyaikaisten levymagneettien materiaalitieteestä ja -tekniikasta. Kerro minulle kommenteissa, jos sinulla on muita kysymyksiä!

Jätä kommentti

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *

fiFinnish
Vieritä alkuun

Lähetä kyselysi tänään

Yhteydenottolomake Demo