Казалось бы, что может быть проще неодимового магнита? Однако, этот небольшой элемент стал настоящей революцией во множестве отраслей человеческой жизни, хозяйственных, коммерческих, производственных! Его предшественниками были ферритовые аналоги, не отличающиеся ни значительной магнитной силой, ни долговечностью, окислительные реакции достаточно быстро приводили к расслоению материала, появлению ржавчину, разрушению. Вдобавок, ферритовые изделия были подвержены естественному размагничиванию, даже при отсутствии эксплуатации их мощность постепенно снижалась.
Неодимовые магниты со всех сторон выглядят предпочтительнее! Срок службы измеряется десятилетиями, а то и столетиями, при миниатюрности они обладают огромной фиксирующей силой. Где они производятся? Что требуется для выпуска качественного товара?
Общие тенденции
Мощности по производству неодимовых магнитов имеются в большинстве мировых государств с развитой промышленностью. Неудивительно, ведь они не только долговечнее и надежнее упомянутых ферритовых изделий, но и куда дешевле, в сравнении с самарий-кобальтовыми. Согласно статистике, общемировой объем выпуска неодимовых магнитов – около 20 тысяч тонн в год и стабильно увеличивается, так как потребность в них актуальна для множества промышленных отраслей, в том числе автомобильной, электронной, компьютерной, у самарий-кобальтовых – всего около тысячи тонн.
Сырье – основа основ!
В первую очередь, для выпуска подобной продукции требуются компоненты, входящие в состав неодимового сплава:
- Неодим;
- Бор;
- Железо.
С железом проблем нет в большинстве государств, но вот редкоземельные металлы – другое дело. Их распределение в земной коре неравномерно, а содержание – довольно низкое, в среднем – от 25 до 37 граммов на тонну. Ученые полагают, что общие запасы сырья находятся на отметке примерно 100 миллионов тонн, причем больше половины, 52 миллиона, находится в КНР! Неудивительно, что именно Китай сейчас – мировой лидер по производству неодимовых магнитов.
Другие государства не могут похвастаться столь внушительными запасами, однако, изготовлением занимаются в Индии, Соединенных Штатах, Бразилии, Южной Африке.
Техническое оснащение
Конечно, для выпуска качественного товара требуется не только сырье, но и автоматизированное оборудование, стабильный контроль. Производители должны инвестировать соответствующие суммы в модернизацию оборудования, стараться использовать исключительно технологичные линии. Каждая компания самостоятельно подбирает подходящую для нее производственную технологию, вариантов несколько:
- Прессование. Исходные компоненты измельчаются до порошкового состояния, после чего смешиваются в однородную массу при помощи полимерного вещества, прессуются и запекаются в готовую деталь под высокотемпературной нагрузкой.
- Литье. Начальные этапы аналогичны предыдущим – измельчение и смешивание в вязкую массу при помощи полимеров. Конечная стадия, однако, подразумевает только отливку в соответствующую форму, без термической обработки.
- Спекание. Мелкофракционный порошок неодима, брома и железа прессуется в форме необходимой конфигурации и тщательно шлифуется. Это непростая технология, требующая использования дорогого оборудования, однако, именно она позволяет получить магниты высочайшего качества.
Третью методику, как наиболее современную, следует разобрать более подробно. Она состоит из следующих этапов:
- Подготовка сплава. На предприятии должна быть вакуумная индукционная печь, где компоненты нагреваются до огромной температуры и спекаются в монолит. На этом этапе происходит не просто формование заготовки, но и первичная активация магнитных свойств металла.
- Измельчение. Современные предприятия используют для этого специальные шаровые мельницы, позволяющие сформировать порошок очень мелкой фракции.
- Прессование под воздействием магнитного поля. В зависимости от оснащения организации, используются изостатические или линейные методы. Формируется необходимый вектор направленности поля, выстраиваются доменные структуры.
- Спекание. При спекании заготовка подвергается термической нагрузке, доходящей до 1100 градусов. Чтобы повысить качество готового изделия, стабилизировать его структуру, магнитные и другие технические характеристики, температурная камера заполняется инертным газом.
- Механическая обработка. После спекания изделие нужно тщательно отшлифовать, что гарантирует удобство их эксплуатации, возможность размещения на плоских поверхностях, эффективность использования. Процесс автоматизирован, для исключения перегрева и повреждения деталей, протекает при подаче смазки или другого состава для отвода избыточной температуры.
- Намагничивание. Этап увеличивает конечную магнитную силу изделий, для его осуществления применяются мощные индукционные установки.
- Нанесение защитного покрытия. Каждая компания использует свою технологию. Наибольшее распространение получило горячее цинкование, тонкий слой цинка не дает металлу-основе контактировать с внешней средой, препятствует его окислению и ржавлению.
Российское производство
Запасы неодима в России не столь велики, однако, в последнее время все активнее ведется разработка месторождений в Сибири, на Кольском полуострове и некоторых других регионах. Некоторые отечественные производители предпочитают закупать сырье за рубежом, в первую очередь – в Китае и странах СНГ. При отлаженных цепочках поставок, подобный подход подразумевает минимальные сторонние издержки, снижает себестоимость продукции, что выгодно как для изготовителя, так и для конечного покупателя.
На данный момент, компании из России освоили выпуск большинства возможных форм неодимовых магнитов, от простых прутков до более сложных, сферических, шарообразных, кольцевых. Ассортимент продукции становится все более разнообразным, а объемы выпуска – растут, что позволяет эффективно справиться с проблемами, вызванными западными санкциями, ограничениями поставок сырья и готовой продукции.