By
De Neodymium magneet, ook wel de NdFeB magneet genoemd, is een tetragonaal kristalsysteem dat bestaat uit neodymium, ijzer en boor (Nd2Fe14B). Het werd voor het eerst ontdekt in 1982 door de heer Sagawa van Sumitomo Special Metals. Deze magneet heeft een magnetisch energieproduct, of BHmax, dat groter is dan dat van de samariumkobaltmagneten. Vele jaren na de ontdekking had het de hoogste BHmax-classificatie ter wereld. Daarnaast ontwikkelde Sumitomo Special Metals het proces voor het produceren van NdFeB magneten met behulp van het poedermetallurgieproces. Toen kwam Algemeen Motoren' succes bij de ontwikkeling van het smeltspinproces waarmee NdFeB-magneten in massa geproduceerd konden worden.
NdFeB geldt als de sterkste permanente magneet die we vandaag de dag kennen, afgezien van holmium absolute nulmagneten. Onder de zeldzame-aardemagneten zijn deze zeer gebruikelijk in elektronische apparaten zoals harde schijven, mobiele telefoons, koptelefoons en op batterijen werkende gereedschappen. Hun magnetische eigenschappen zijn werkelijk uitzonderlijk en zeer gewild door industrieën die behoefte hebben aan sterke maar compacte magneten. Hun brede gebruik suggereert de belangrijke rol die NdFeB-magneten spelen in hedendaagse elektronische producten en technologische ontwikkeling.
Volgens het productieproces worden NdFeB-magneten geclassificeerd als gesinterd of gebonden. Ze hebben al andere soorten magneten in veel toepassingen die sterke en compacte magneten vereisenHiervoor zijn sterke permanente magneten nodig, waaronder maar niet beperkt tot elektromotoren in snoerloze gereedschappen, harde schijven en magnetische bevestigingsmiddelen.
Het DOE heeft de noodzaak ingezien om vervangers te vinden voor de zeldzame aardmetalen van permanente magneettechnologie en heeft financiering toegewezen voor het vereiste onderzoek. Het programma Rare Earth Alternatives in Critical Technologies of REACT, onder de Advanced Research Projects Agency for Energy of ARPA-E, is speciaal ontworpen om vervangende materialen te ontdekken. ARPA-E financierde in 31.6 $ 2011 miljoen voor het programma Rare Earth Alternatives.
Gezien de rol die neodymium speelt in permanente magneten voor windturbines, is neodymium naar voren geschoven als een belangrijk doelwit voor geopolitieke concurrentie in een wereld van hernieuwbare energie. Dit perspectief is bekritiseerd omdat het het feit over het hoofd ziet dat de meeste windturbines geen permanente magneten gebruiken en omdat het de invloed van economische prikkels op productie-uitbreiding onderschat.
NdFeB permanent magnetisch materiaal, met zijn superieure magnetische eigenschappen en lagere kosten, is sinds zijn ontdekking snel een absolute leider geworden in de zeldzame aarde permanente magneetmarkt. Het draagt 90% bij aan de outputwaarde van zeldzame aarde permanente magneetmaterialen in de wereld. Bovendien zijn de prestaties ervan voortdurend verbeterd door voortdurende verbetering in het voorbereidingsproces en de productietechnologie, en worden de toepassingsgebieden stap voor stap uitgebreid. Daarom markeert de toepassingsgraad van NdFeB permanent magneetmateriaal het niveau van modernisering. NdFeB permanent magneetmateriaal is altijd een opkomende sector geweest in de zeldzame aarde materialenindustrie.
Wat is permanent magneetmateriaal?
Permanent magnetisch materiaal is een functioneel materiaal dat kan worden gemagnetiseerd tot verzadiging onder invloed van een extern magnetisch veld en zijn magnetische prestaties behoudt nadat het externe magnetische veld is verwijderd. Het kan ook hard magnetisch materiaal worden genoemd. Al tijdens de periode van de Strijdende Staten in China, was de uitvinding van "Sinan" (het prototype van een kompas) bedoeld om de rol van de magneet te gebruiken om de richting te begeleiden en te identificeren.
Hoewel de mensheid al meer dan 2,000 jaar bekend is met magnetische materialen, begonnen door de mens gemaakte permanente magneten met de uitvinding van gemagnetiseerde stalen naalden in China in de tiende eeuw. Aanzienlijke vooruitgang in de ontwikkeling en toepassing van magnetische materialen begon in de late negentiende en vroege twintigste eeuw. Mensen gebruikten voornamelijk wolfraamstaal, koolstofstaal, chroomstaal en kobaltstaal als permanente magneetmaterialen aan het begin van de twintigste eeuw. Aan het einde van de jaren dertig werden Alnico permanente magnetische materialen met succes ontwikkeld, en vervolgens werden permanente magnetische materialen op grote schaal toegepast. In de jaren vijftig verscheen bariumferriet. De kosten van permanente magneten werden verlaagd en tegelijkertijd werd het scala aan toepassingen van permanente magneetmaterialen uitgebreid naar hoge frequenties. Zeldzame aardkobalt permanente magneten werden met succes ontwikkeld in de jaren zestig; permanente magneettoepassingen gingen een nieuw tijdperk in. In 1930 bereidde de United States University of Dayton met succes SmCo1950 permanent magnetisch staal voor, wat het begin markeerde van het tijdperk van zeldzame aarde permanente magneten. Zeldzame aarde permanente magnetische materialen zijn tot nu toe ontwikkeld van de eerste generatie van 1967:5 type SmCo1, de tweede generatie van neerslaghardend type Sm5Co5, tot de derde generatie Nd-Fe-B permanent magnetisch materiaal.
Daarnaast heeft het Cu-Ni-Fe, Fe-Co-V, Fe-Co-Mo, A1MnC en Mand nBi legeringen gebruikt als permanente magneetmaterialen. Al deze legeringen hierboven worden zelden gebruikt op de meeste gelegenheden vanwege hun slechte prestaties en lage kosten. Tot nu toe worden FeCrCo, AlNiCo, PtCo en enkele andere legeringen nog steeds gebruikt op sommige speciale gelegenheden. Ba, Sr ferriet is nog steeds de grootste hoeveelheid permanente magneetmaterialen die vandaag de dag wordt gebruikt, maar wordt vervangen door Nd-Fe-B materialen in veel toepassingsgebieden. Op dit moment is de outputwaarde van zeldzame aarde permanente magneetmaterialen die van ferriet permanente magneetmaterialen ver overtroffen en de productie van zeldzame aarde permanente magneetmaterialen heeft zich ontwikkeld tot een grote industrie. Nd-Fe-B is het meest gebruikte zeldzame aarde permanente magneetmateriaal geworden. NdFeB is nu het meest gebruikte zeldzame aarde permanente magnetische materiaal ter wereld en ook het krachtigste magnetische permanente materiaal dat vandaag de dag beschikbaar is.
Introductie van NdFeB
NdFeB is een zeldzame aarde permanente magnetische verbinding, de elementen omvatten het zeldzame aarde metaal neodymium, het metaal element ijzer, het niet-metaal element boor, een toegevoegde hoeveelheid van het element praseodymium, dysprosium, niobium, aluminium, gallium, koper en anderen. NdFeB permanente magnetische materialen hebben superieure magnetische eigenschappen en zijn licht in gewicht, redelijk goedkoop en vinden daarom brede toepassingen in verschillende velden. Het wordt ook wel de "koning der magneten" genoemd en tot nu toe het goedkoopste magneetmateriaal.
NdFeB krachtige magneten hebben een groot magnetokristallijn anisotropieveld en magnetische polarisatie met hoge intensiteit. Het theoretische magnetische energieproduct is 64MGOe. De magnetische eigenschap is meer dan 100 keer het magneetstaal dat mensen in de 19e eeuw gebruikten en 10 keer dan gebruikelijk ferriet en alnico. Met de eigenschappen van superhoge coërciviteit en superhoge energiedichtheid nemen de afmetingen van magnetische materiaalcomponenten aanzienlijk af. Dit bevordert opnieuw miniaturisatie, lichtgewicht, dunner worden en hoge efficiëntie van instrumentatie, elektro-akoestische motoren, computers, mobiele telefoons, enz. Vanwege deze verdiensten zouden veel verbeteringen of prestaties voor producten worden gepromoot om enkele specifieke speciale apparaten te laten verschijnen. NdFeB heeft fijne mechanische eigenschappen en kan gemakkelijk worden gesneden of bewerkt met eenvoudige verwerking. De voorbereidingstechnologie is relatief volwassen, de Curietemperatuur van deze magneet is ongeveer 580K en hij kan worden gebruikt bij temperaturen tot wel 150 graden Celsius.
NdFeB bevat geen strategische elementen Co en Ni. De grondstoffen van het product zijn ook overvloedig aanwezig. De hoge kostenprestaties zorgen voor een dergelijk groot verkoopvolume: sinds de verschijning van NdFeB in 1983, tot 2006, steeg de output tot 55,540 ton, en steeg nog verder in 2015 tot ongeveer 130,000 ton. Gesinterde NdFeB permanente magnetische materialen hebben uitstekende magnetische eigenschappen en worden veel gebruikt in elektronische apparatuur, elektrische machines, medische behandelingen, speelgoed, verpakkingen, hardwaremachines, lucht- en ruimtevaart en luchtvaart.
