Waar zijn schijfmagneten van gemaakt? De volledige gids

Schijfmagneten, ook wel ronde of cilindrische magneten genoemd, zijn ontzettend handig voor allerlei toepassingen. Maar waar zijn deze sterke magneten precies van gemaakt?

In deze uitgebreide gids kunt u als professional fabrikant van schijfmagnetenbehandelen we alles wat je moet weten over de samenstelling en productie van moderne schijfmagneten.

Een overzicht van schijfmagneetmaterialen

De meest voorkomende schijfmagneten zijn tegenwoordig gemaakt van neodymium ijzerborium (NdFeB). NdFeB, ook bekend als neodymiummagneten of neomagneten, biedt de hoogste magnetische kracht per volume-eenheid van alle permanente magneetmaterialen.

NdFeB schijfmagneten bestaan uit neodymium, ijzer en boor als hoofdingrediënten. Andere elementen zoals dysprosium, praseodymium, kobalt, nikkel, niobium en aluminium kunnen in kleine hoeveelheden worden toegevoegd om specifieke eigenschappen te verbeteren.

Dysprosium en praseodymium helpen bijvoorbeeld de corrosiebestendigheid te verbeteren. Kobalt verhoogt de Curietemperatuur. Deklagen van nikkel en koper beschermen tegen oxidatie.

Samariumkobalt (SmCo) is een ander belangrijk zeldzaam aardmagneetmateriaal dat wordt gebruikt voor schijfmagneten wanneer stabiliteit bij hoge temperaturen nodig is. SmCo biedt een uitstekende weerstand tegen demagnetiseren, hoewel de magnetische sterkte lager is in vergelijking met NdFeB.

Er zijn ook keramische of ferrietmagnetendie zijn samengesteld uit strontiumcarbonaat en ijzeroxideverbindingen. Hoewel ze minder krachtig zijn dan zeldzame-aardmagneten, hebben keramische schijfmagneten de voordelen van lage kosten en corrosiebestendigheid.

Productieproces van NdFeB schijfmagneten

Voor de productie van krachtige NdFeB-magneten moet een complex precisieproces in meerdere stappen zorgvuldig worden gecontroleerd:

1. Vorming van de legering

Zuiver neodymium, ijzer, boor en andere elementen worden eerst samengesmolten tot een legeringsmengsel met behulp van inductiesmeltovens. Het vloeibare legeringmengsel wordt dan gegoten tot ingots.

2. Decrepitatie en straalfrezen

De brosse legeringsblokken worden afgebroken met waterstofgas om ze te breken tot een magnetisch poeder. Dit poeder wordt vervolgens fijngemalen in een straalmolen tot een gemiddelde deeltjesgrootte van ongeveer 3 micron.

3. Druk op

Het NdFeB-poeder wordt in een matrijs geperst met behulp van extreme axiale, transversale of isostatische drukmethoden. Er wordt een magnetisch veld aangebracht om de poederdeeltjes te oriënteren.

4. Sinteren

Het samengeperste "groene" magneetlichaam wordt gesinterd bij temperaturen in de buurt van het smeltpunt, waardoor de deeltjes samensmelten. Tijdens dit proces krimpt en verdicht de magneet.

5. Uitgloeien en afschrikken

De gesinterde magneet wordt snel verhit, geweekt en afgekoeld (afgeschrikt) om de optimale metallurgische microstructuur en kristaluitlijning te vormen.

6. Bewerking

Het brosse gesinterde magneetblok vereist diamantsnijgereedschap om het te snijden en te slijpen tot de uiteindelijke afmetingen. Gaten en andere complexe vormen kunnen met draad worden gesneden met EDM-machines.

7. Coating en plateren

Een beschermende coating zoals nikkel-koper-nikkel wordt aangebracht als bescherming tegen corrosie. Er kunnen ook andere functionele coatings worden toegevoegd.

8. Magnetisatie

De afgewerkte magneet krijgt een sterke verzadigingspuls in een magnetiseur om de magnetische domeinen te oriënteren voor optimale magnetische prestaties.

En dat zijn de belangrijkste stappen voor het fabriceren van moderne neodymium schijfmagneten! Laten we nu eens kijken naar het fabricageproces van gebonden en keramische magneten.

Hoe gebonden schijfmagneten worden gemaakt

Voor verlijmde magneten geldt een andere productiemethode:

1. Straal frezen

Net als gesinterde magneten beginnen gebonden magneten met een verouderde NdFeB-legering die fijngemalen wordt tot een magnetisch poeder. Een bindend polymeer wordt aan de jet mill toegevoegd om het mengsel te homogeniseren.

2. Mengen met polymeer

Het poeder wordt verder gemengd met een plastic of elastomeer bindend polymeer, samen met smeermiddelen en uithardingsmiddelen. Het doel is om elk poederdeeltje gelijkmatig te coaten.

3. Persen en uitharden

Het basismengsel wordt door middel van persen of spuitgieten in de vorm van een schijfmagneet geperst. Het hardt uit bij verhoogde temperatuur, waardoor het polymeer zich om de poederdeeltjes zet.

4. Magnetiseren

Het uitgeharde magneetlichaam kan gemagnetiseerd worden net als een gesinterd onderdeel. Maar doordat het niet-magnetische bindmiddel volume inneemt, is de magneetsterkte per dezelfde grootte lager.

5. Coating (optioneel)

Na het magnetiseren kan een beschermende coating worden aangebracht om de weerstand tegen corrosie en krassen te verhogen.

Samengevat vervangen gebonden schijfmagneten dus de sinterfase door een verdeelde polymeermatrix om de magnetische deeltjes bij elkaar te houden.

Het bindmiddel maakt complexere vormen mogelijk, maar beperkt de thermische en magnetische prestaties. Laten we nu eens kijken naar de conventionele productie van keramische magneten.

Keramische schijfmagneetsamenstelling en fabricage

1. Poederbereiding

Schijfmagneten beginnen met de voorbereiding van het poeder. IJzeroxide wordt gereduceerd uit een ijzerprecursor en met een kogel gemalen tot een fijne deeltjesgrootte van ongeveer 2 micron. Na het deoxideren en drogen vertoont het resulterende ijzerpoeder zacht ferromagnetisch gedrag.

Strontiumcarbonaatpoeder wordt ook gewogen en gemalen tot het overeenkomt met de gekozen stoichiometrie.

2. Mengen en calcineren

De ijzer- en strontiumcarbonaatpoeders worden grondig gemengd om homogeniteit in de hele batch te garanderen. Het gemengde poeder wordt gecalcineerd bij 900-1000°C om vluchtige verbindingen zoals CO2 en pas de chemie van het poederoppervlak aan.

3. Verdichting

Na het kogelmalen en het toevoegen van bindmiddelen wordt het keramische poeder samengeperst tot groene schijfmagneten met behulp van een toegepast magnetisch veld, net als hun NdFeB tegenhangers. Er is een druk van ongeveer 100-300 MPa nodig om de noodzakelijke groene dichtheid te bereiken.

4. Sinteren

De samengeperste ferrietschijven worden vervolgens langdurig gebakken op ongeveer 1200°C in een sterk oxiderende ovenatmosfeer om het ferro-oxidegehalte volledig te verdichten zonder het te verlagen.

5. Bewerking en testen

De gesinterde ferrietmagneten kunnen op tolerantie worden geslepen voordat de uiteindelijke eigenschappen, zoals magnetische sterkte en weerstand, worden gecontroleerd. Er vindt geen verdere magnetisatie plaats omdat het ferriet al gemagnetiseerd is in de verdichtingsfase.

Samengevat maakt de conventionele poedermetallurgie een economische productie van keramische ferrietmagneten mogelijk, waarbij gebruik wordt gemaakt van eenvoudige grondstoffen, ongecompliceerde verwerking en geen zware zeldzame aardmetalen.

De juiste samenstelling van schijfmagneten kiezen

Nu we de fabricageprocessen achter de belangrijkste typen schijfmagneten hebben besproken, is de vraag hoe je het beste materiaal voor jouw toepassing kunt kiezen.

Hier is een snelle vergelijkingstabel met de relatieve magnetische sterkte, temperatuurlimieten, corrosiebestendigheid en kosten voor de gebruikelijke schijfmagneetmaterialen:

Neodymium (NdFeB) Schijfmagneten bieden de sterkste magnetische prestaties per volume-eenheid, maar zijn kwetsbaar voor oxidatie en verlies van magnetisme boven 80°C.

Samariumkobalt (SmCo) ruilt een deel van de magnetische kracht van neodymium in voor een veel grotere temperatuurbestendigheid en corrosiebestendigheid, samen met hogere grondstofkosten.

Gebonden neodymium combineert de ongeëvenaarde prestaties van NdFeB-poeders in een gemakkelijk te vormen polymeermatrix die de maximale gebruikstemperatuur verlaagt.

Eindelijk, keramische (ferriet) magneten die bestaan uit barium- of strontiumferriet hebben het laagste magnetische vermogen maar de beste corrosiebestendigheid en thermische eigenschappen, samen met zeer lage kosten.

Belangrijkste opmerkingen over de samenstelling van schijfmagneten

Daarmee is onze diepgaande blik op wat moderne schijfmagneten gemaakt zijn en hoe de belangrijkste fabricageprocessen werken. Hier zijn enkele van de belangrijkste opmerkingen:

• Schijfmagneten bestaan voornamelijk uit neodymium ijzerborium (NdFeB), samarium kobalt (SmCo), gebonden NdFeB of keramiek/ferriet als magnetisch materiaal.
• Neodymium magneten bieden de hoogste sterkte maar hebben een lagere hittebestendigheid en corrosiebestendigheid. SmCo ruilt wat magnetische prestaties in voor een radicaal betere thermische stabiliteit en corrosiebestendigheid.
• Gebonden magneten bieden een gemiddelde magnetische sterkte en gemakkelijke vorming, maar lagere temperatuurgrenzen. Keramische/ferrietmagneten hebben de laagste vermogens met een uitstekende thermische en chemische duurzaamheid.
• Productietechnieken zoals inductiesmelten, straalfrezen, persen, sinteren, machinaal bewerken, coaten en magnetiseren transformeren deze legeringen in precisieschijfmagneten.
• Het kiezen van de optimale samenstelling van de schijfmagneet hangt af van uw eisen voor magnetische sterkte, bedrijfstemperatuurbereik, omgevingsweerstand, mechanische behoeften, geometrische beperkingen en budgetoverwegingen, naast andere toepassingsspecifieke factoren.

Hopelijk heeft deze gids je een goed inzicht gegeven in de materiaalkunde en techniek van moderne schijfmagneten. Laat het me weten in de comments als je nog andere vragen hebt!