Сверхмощные магниты с формулой NdFeB производятся из природных
ископаемых. О необычно сильных свойствах данного материала стало
известно в 1982 году. Хотя начало исследований датировано 60-ми годами
прошлого века. Несмотря на относительно недлительный опыт эксплуатации,
данные изделия получили широкое применение в промышленности и быту. Как
его производят? Какова последовательность? Как обеспечиваются
потребности пользователей?
Особенности производственного процесса
Во
Всемирной паутине имеется много информации о том, как изготовить магнит
из редкоземельной руды своими руками. Хотя эффективный результат вряд
ли возможен. Для создания качественного изделия с высокими
магнетическими свойствами потребуется соблюдение определённой технологии
и наличие специального оборудования. Прессовка элементов и запекание
производится в печах с высоким температурным режимом. Также потребуется
профессиональная установка для намагничивания. Перечисленная аппаратура
дороговата, ее покупка нецелесообразна, окупается долго.
Производственный процесс проходит определённые стадии:
- Добыча и доставка к комбинатам. Редкоземельные руды, железо добываются шахтным способом. Несмотря на название, данный элемент не является дефицитным. Неодим сосредоточен в угольных и медных пластах. На сегодня большие разведанные месторождения этого вещества находятся в Китае. Огромные залежи железа и бора имеются на территории Российской Федерации. Они сосредоточены в Западной Сибири, на Урале, в европейской части. Бор – это результат пиролиза бороводородов;
- Подготовка сырья. Для сплавки основных компонентов сверхмощного магнита их помещают в индукционную печь. Она преобразовывает создаваемую индуктором энергию электромагнитного поля в тепловую. Благодаря этому обеспечивается сплавление закладываемых ингредиентов. Соблюдение технологического процесса позволит исключить окисление неодима. Это нельзя допустить для сохранения магнетических свойств;
- Перемалывание. Полученная запеченная масса помещается в измельчитель шарового типа. Благодаря мельнице крепкий металлический сплав превращается в порошок;
- Прессовка. На данном этапе порошку придаются определённые формы. При этом на заготовках формуются линии силового поля. Это позволит определить функционал использования магнитных элементов в будущем. Популярные формы: шайбы, шары, цилиндры, бруски, кубики, пластины;
- Спекание. Для закрепления сформованных из порошка фигурок их отправляют в печь. Нужного эффекта можно достигнуть исключительно при работе в высокотемпературном режиме – от 1000 до 1100 градусов по Цельсию;
- Обработка. На этой стадии осуществляется зачистка, отжиг и шлифовка сформированных элементов. Это необходимый комплекс мер для контроля показателя коэрцитивной силы – мощности воздействия внешнего магнитного поля;
- Намагничивание. Для придания форме нужной магнетической силы (в объеме от 3 до 4 Тл) используется профессиональное оборудование;
- Антикоррозийное
покрытие. Сплав, в который входят редкоземельные руды, при погружении в
воду или длительном пребывании во влажной атмосфере, может окислиться,
покрыться слоем ржавчины. Это в значительной мере снижает магнетические
свойства материала. Для предупреждения этого неодим покрывают цинком,
никелем, медью, тефлоном, золотом, резиной. Они надежно защищает его от
окисления. И при этом не уменьшают ферромагнетических свойств.
Какие есть варианты?
Технология порошкового обпекания позволяет создать магнитопласты с различными характеристиками:
- Прессованные
– это комплекс NdFeB с полимерными компонентами. Энергия готового
продукта на уровне до 10 МГсЭ. Полимеры добавляются к порошку из ферума,
бора и неодима в процессе прессования в форму шара, цилиндра, шайбы,
кубика, бруска, пластины. Такие могут быть намагничены в любом
направлении. Поэтому есть возможность создать нетрадиционные
многополюсные магниты, в том числе с особой формой магнитного поля.
Данные модификации получили широкую популярность при использовании в
качестве предметов интерьера или для рекламной деятельности. Такие
изделия стоят дороже, имеют высокую производительность;
- Литые – это результат соединения порошка из ферума, бора, неодима, полимеров. Их энергия на уровне до 5 МГсЭ. Обычно они имеют простые и незамысловатые типоразмеры;
- Спеченные - порошок Nd+Fe+B прессуется в форме, запекается и ошлифовывается в определенную форму. Прессовка и спекание осуществляется в полном вакууме. Аналогичные свойства сообщаются неодиму при обработке в микроклимате из инертных газов. Эта упредительная мера позволит исключить окисление и как следствие снижение магнетических свойств. Направление намагничивания определяется с учетом последующей техники применения во время прессования.
Предпродажная обработка осуществляется путем
маркировки. На неодим наносится информация об энергии сплава. То есть о
том, насколько эффективен он по мощности. Для этого используется
латинская буква «N». Например, аббревиатура N38 указывает, что
максимальная энергия не превышает 38 МГсЭ.
Неодимовый «вечный» магнит, созданный по описанной технологии, имеет ряд преимуществ. Среди них:
- Устойчивость к коррозии. Она достигается путем покрытия сплава из редкоземельных руд золотом, цинком, медью, тефлоном, никелем, резиной;
- Огромное разнообразие по типоразмерам. Шарики, цилиндры, шайбы, кубики, бруски, пластины используются в качестве держателей для бытовой техники, детских игрушек, магнитиков на холодильник, элементов декора для интерьера;
- Устойчивость к размагничиванию. За 100-летнюю эксплуатацию неодим теряет свою силу в среднем на 5%;
- Отменные эксплуатационные характеристики. Данные магнитные вещества в 10 раз сильнее ферритового или самариевого происхождения.
Но есть нюансы по эксплуатации при смене температурного режима или воздействии агрессивных сред.