Is cineál maighnéad buan iad maighnéid neodimiam a dhéantar as cóimhiotail neodimiam, iarann, agus bórón. Tá réimse maighnéadach eisceachtúil láidir acu atá i bhfad níos láidre ná ábhair eile a úsáidtear go coitianta i ndéantúsaíocht maighnéid bhuan. Mar gheall ar an neart seo, is féidir iad a úsáid le haghaidh raon leathan iarratas lena n-áirítear mótair, gineadóirí, cainteoirí, meaisíní MRI, agus níos mó.
Tá roinnt céimeanna i gceist le próiseas déantúsaíochta maighnéid neodimiam. Gcéad dul síos, déantar na hamhábhair a théamh go teocht ard chun cóimhiotal a fhoirmiú a bhfuil na hairíonna maighnéadacha inmhianaithe aige. Déantar an cóimhiotal seo a fhuarú go tapa ansin chun airíonna coimeádta a thabhairt dó. Ansin, déantar an t-ábhar seo a mhúnlú i gcruth maighnéad trí úsáid a bhaint as stampáil nó meaisínithe. Ar deireadh, déantar na maighnéid chríochnaithe a mhaighnéadú trína nochtadh do réimse maighnéadach láidir.
Nuair a bheidh an próiseas déantúsaíochta críochnaithe, is féidir maighnéid neodimiam a úsáid ar bhealaí éagsúla lena n-áirítear mar mhalairt ar leictreamaighnéid níos costasaí agus níos déine ar fhuinneamh. Ina theannta sin, is féidir iad a úsáid freisin chun statóirí cumhachtacha a chruthú do mhótair, gineadóirí, agus feidhmeanna eile a dteastaíonn réimsí maighnéadacha láidre iontaofa uathu. Tá maighnéid neodimiam á n-úsáid níos mó freisin i leictreonaic tomhaltóra agus i bhfeistí mar gheall ar a neart agus a marthanacht.
Conas a Dhéantar Maighnéid Neodimiam?
Is iad maighnéid neodimiam an t-ábhar maighnéad buan neamhchoitianta is cáiliúla dár ré inniu. Aicmítear maighnéid neodimiam de réir próisis táirgthe mar: maighnéid Neodimiam sintéaraithe, maighnéid Neodimiam bannaí agus maighnéid Neodimiam fuarbhrúite. Tá gach foirm difriúil ó thaobh maighnéadach amháin go chéile agus mar sin is beag an raon feidhme forluite iarratais agus i gcomhthéacs caidrimh chomhlántacha. Tá go leor maighnéadóirí tar éis a bheith ag fiafraí faoi bhunús agus déantúsaíocht maighnéid neodimiam. Is modh traidisiúnta táirgthe púdar maighnéadach/miotalógach é maighnéad neodimiam sintéaraithe agus tá scaireanna monaplachta den mhargadh aige.
Stair na Forbartha Maighnéad Buan
Tá éagsúlacht d’athbhreithnithe mionsonraithe ar fáil a shonraíonn forbairt maighnéid tearcchré (RE) agus na paraiméadair a chinneann a gcomhéigean. Léiríonn Figiúr 3 stair na maighnéid bhuana tearcchré, bunaithe ar a (BHmax.10),7,8 agus. Níl na forbairtí is tábhachtaí in ábhair chrua-mhaighnéadas tráchtála agus dul chun cinn i BHmax ach ag tarlú sa 20ú hAois. Ó seoladh Nd-Fe-B go luath sna 80idí, tá beagnach 38 bliain ann ó tháinig maighnéid Nd-Fe-B i gcrích.
Téann forbairtí in úsáid maighnéid láidre, ar a dtugtar ábhair mhaighnéad buan, siar leis na céadta bliain. Creidtear go ndearnadh an chéad fheidhm phraiticiúil ar mhaighnéad buan sa bhliain 1823 nuair a d'fhorbair William Sturgeon leictreamaighnéad le croí déanta as iarann agus cóbalt. Leis an aireagán seo bhíothas in ann maighnéid níos mó agus níos cumhachtaí a tháirgeadh ná mar a bhí indéanta roimhe seo. I ndeireadh na 1800idí, thosaigh eolaithe ag triail le hábhair mhaighnéad buana déanta as miotail agus cóimhiotail éagsúla.
Ba chéim mhór chun cinn é forbairt alnico (cóimhiotal comhdhéanta d'alúmanam, nicil, cóbalt agus iarann) i 1931 maidir le maighnéid bhuana níos láidre a chruthú. Rinne na maighnéid chumhachtacha seo réabhlóidiú ar go leor tionscail lena n-áirítear déantúsaíocht feithicleach agus leictreonaic. Sa lá atá inniu ann, tá raon leathan maighnéid bhuana ar fáil, déanta as ábhair mar ferrite, neodimiam agus samarium-cóbalt. Cheadaigh na forbairtí nua seo beachtas agus cruinneas níos fearr maidir le feidhmchláir a éilíonn réimsí maighnéadacha an-láidir. Leanann maighnéid bhuana de bheith mar fhórsa tiomána taobh thiar de go leor dul chun cinn teicneolaíochta inniu.
Céimeanna Próiseála Maighnéad Neodimiam
Déantar maighnéid neodimiam trí théamh i bhfolús a dhéanamh ar na miotail neamhchoitianta agus na cáithníní miotail éagsúla a úsáidtear mar amhábhair i bhfoirnéis. Tá roinnt céimeanna táirgthe tábhachtacha ag próiseas táirgthe maighnéad Neodimiam. Tá gach céim thar a bheith tábhachtach agus is codanna riachtanacha d'oibríocht níos míne gach céim. Is céim mhór í seo. Is minic a aimsítear eilimintí annamha Domhain taobh le miotail úsáideacha eile, lena n-áirítear miotail lómhara agus cainníochtaí móra bonnmhiotail ar nós copar agus nicil, a éilíonn roinnt gníomhartha sa phróiseas. Tá sé deacair créanna neamhchoitianta a bhaint as mar is minic a bhíonn airíonna comhionanna acu agus iad a bheachtú go dtí an pointe ina bhfuil sé dúshlánach mionchoigeartuithe.
1. Ullmhú Ábhar Raw
Is é an chéad chéim i bpróiseáil maighnéad neodimiam ná amhábhar a ullmhú. Faightear neodimiam, iarann, agus bórón i bhfoirm púdair chóimhiotalaithe ard-íonachta. De ghnáth déantar maighnéid neodimiam (ar a dtugtar neo-mhaighnéid freisin, maighnéid bhórón iarainn neodimiam, neoidimiam, nó maighnéid tearcchré) trí phróiseas miotalóireachta púdraithe. Féadfar eilimintí breise, ar a dtugtar dopants, a áireamh chun airíonna maighnéadacha sonracha a fheabhsú. Ós rud é go n-ullmhaítear an t-ábhar maighnéad trí phróiseas miotalóireacht phúdair agus féadfaidh sé próisis eile, tá luach suntasach curtha leis na codanna faoin am a thagann siad chuig próisis meaisínithe agus meilt. Tá íonacht nó amhábhar agus cobhsaíocht an chomhdhéanamh ceimiceach mar bhunús le cáilíocht an táirge.
2. Meascadh agus Cumasc
Is éard atá i gceist leis an gcéad chéim eile ná na púdair amh a mheascadh agus a chumasc. Cinntíonn an próiseas seo dáileadh aonchineálach ar na comhchodanna agus baintear amach cóimheasa beachta comhdhéanamh ceimiceach. Úsáidtear ardteicnící meascáin, amhail muilleoireacht liathróid nó muilleoireacht tíosach, chun cumasc aonfhoirmeach a éascú.
Tá na próisis seo a leanas i gceist leis an gcéim mheasctha agus chumaisc:
a. Roghnú Púdar:
Roghnaítear púdair neodimiam, iarann agus bórón ard-íonachta go cúramach chun na caighdeáin riachtanacha comhdhéanamh agus cáilíochta a chomhlíonadh. Is gnách go mbíonn na púdair seo i bhfoirm cáithníní fíneáil púdair, rud a chinntíonn achar dromchla mór le haghaidh meascadh éifeachtach.
b. Meá agus Tomhas:
Tá meá agus tomhas beacht na bpúdair amh ríthábhachtach chun an comhdhéanamh ceimiceach atá ag teastáil a bhaint amach do mhaighnéid ferrite. Cinntear cóimheasa cruinne neodimiam, iarann, agus bórón bunaithe ar airíonna maighnéadacha inmhianaithe an maighnéad deiridh.
c. Teicnící Measctha:
Úsáidtear teicnící measctha éagsúla chun cumasc aonfhoirmeach na bpúdair a chinntiú. Áirítear ar na modhanna is coitianta:
3. Comhdhlúthú
Nuair a bhíonn na púdair measctha go maith, déantar dhlúthú. Baintear úsáid as teicníochtaí dhlúthaithe ardbhrú, mar shampla brú iseastatach fuar nó dísruthú, chun comhdhlúthaithe glasa a dhéanamh. Tá an cruth agus an dlús tosaigh ag na dlúthdhioscaí seo a theastaíonn le haghaidh próiseála ina dhiaidh sin.
Tá dhá theicníc coitianta a úsáidtear le haghaidh dhlúthú i ndéantúsaíocht maighnéad neodimiam:
a. Fáscadh Iseastatach Fuar (CIP):
Sa bhrú isostatach fuar, ar a dtugtar brú isostatach nó brú fuar, cuirtear na púdair mheasctha taobh istigh de mhúnla solúbtha, de ghnáth déanta as ábhar rubair nó leaistiméire. Tumtar an múnla ansin i leacht faoi bhrú, uisce nó ola de ghnáth. Cuirtear an brú aonfhoirmeach i bhfeidhm ó gach treo, ag cinntiú go ndéantar na cáithníní púdar a dhlúthú go haonfhoirmeach agus i ngach toisí. Mar thoradh air seo i compacts glas le dlús ard agus porosity íosta.
b. Die Pressing:
Is éard atá i gceist le bás-bhrú, ar a dtugtar brú uniaiseach freisin, na púdair mheasctha a chur isteach i gcuas dísle docht. Déantar na púdair a dhlúthú ansin le punch nó reithe a fheidhmíonn ardbhrú go haontreoch. Comhdhlúthaíonn an brú a chuirtear i bhfeidhm na púdair, agus mar thoradh air sin tá dlúthdhioscaí glasa a mheaitseálann cruth na cuas bás. Ligeann díphreasú maighnéid a fhoirmiú le céimseataí casta agus toisí beachta.
4. Sintéiriú
Is céim ríthábhachtach é shintéiriú i bpróiseáil maighnéad neodimiam. Ní mór aon bhratú nó plating a chur ar mhaighnéad sintéaraithe sula ndéantar é a sháithiú (luchtaithe). Is féidir le teas ard an maighnéad a dhímagnetú, agus féadann an réimse maighnéadach cur isteach ar an bpróiseas leictreaphlátála. Cuirtear na dlúthdhioscaí glasa faoi réir teochtaí ardaithe i bhfoirnéis atmaisféar rialaithe. Le linn shintéirithe, nascann na púdair le chéile, rud a fhágann go bhfuil struchtúr maighnéad dlúth agus láidir go meicniúil. Ceadaíonn an próiseas fás na gcáithníní agus foirmiú fearainn maighnéadacha, ríthábhachtach chun na hairíonna maighnéadacha atá ag teastáil a bhaint amach.
Úsáidtear trí mhodh ar leith chun maighnéid NdFeB sintéaraithe a bhrú, agus táirge deiridh beagán difriúil ag gach ceann díobh. Is iad na modhanna coitianta ná brú aiseach, trasnánach agus brú isostatach. Maidir le maighnéid NdFeB sintéaraithe, tá aicmiú idirnáisiúnta aitheanta go forleathan. Tá raon luachanna acu ó N28 go dtí N55. Tá teocht shintéiriú maighnéad Neodimiam idir 1050 agus 1180 céim Celsius go coitianta. Tá an chéad litir N roimh na luachanna gearr do neoidimiam, rud a chiallaíonn maighnéid NdFeB sintéaraithe.
5. Meaisínithe agus Múnlú
Tar éis shintéiriú, déantar meaisínithe agus múnlú beacht ar na bloic maighnéad neodimiam. Úsáidtear teicnící cosúil le meilt, gearradh agus gearradh sreang chun na toisí agus na geoiméadracht atá ag teastáil a bhaint amach. Tugtar aird chúramach ar chothabháil ailíniú maighnéadach an chóimhiotail neodimiam maighnéad le linn an phróisis meaisínithe.
Is gnách go mbíonn na teicnící seo a leanas i gceist leis an bpróiseas meaisínithe agus múnlaithe:
a. Meilt: Is teicníc meaisínithe coitianta é meilt a úsáidtear chun maighnéid neodimiam a mhúnlú. Úsáidtear meaisíní meilte speisialaithe atá feistithe le rothaí nó criosanna scríobach chun ábhar a bhaint as dromchla an maighnéad agus toisí beachta agus maoile a chruthú. D'fhéadfadh meilt garbh a bheith i gceist leis an bpróiseas meilt chun ró-ábhar a bhaint agus meilt mhín chun an bailchríoch dromchla atá ag teastáil a bhaint amach.
b. Gearradh: Úsáidtear teicnící gearrtha, mar shampla sábhadh nó gearradh sreang, chun na bloic maighnéad neodimiam a scaradh i bpíosaí níos lú nó chun cruthanna sonracha a chruthú. Is minic a úsáidtear lanna nó sreang atá brataithe le diamaint mar gheall ar chruas na maighnéid neodimiam. Éilíonn an próiseas gearrtha cruinneas chun toisí cruinn a chinntiú agus caillteanas ábhartha a íoslaghdú.
c. Meaisínithe CNC: Is teicníc meaisínithe an-bheacht agus uathoibrithe é meaisínithe Rialú Uimhriúil Ríomhaireachta (CNC) a úsáidtear go coitianta chun maighnéid neodimiam a mhúnlú. Leanann meaisíní CNC treoracha réamhchláraithe chun ábhar a bhaint go beacht ón maighnéad, ag ligean do chruthanna casta agus lamháltais daingean. Is féidir meaisínithe CNC a dhéanamh ag baint úsáide as oibríochtaí muilleoireachta, casadh, nó druileála, ag brath ar an gcéimseata maighnéad atá ag teastáil.
d. Wire EDM (Maisniú Scaoilte Leictreach): Is teicníc meaisínithe speisialaithe é Wire EDM a úsáideann sreang seoltaí leictreach tanaí chun an maighnéad neodimiam a mhúnlú. Treoraítear an sreang ar feadh cosán ríomhchláraithe, agus úsáidtear doirteadh leictreach chun an t-ábhar a chreimeadh, ag cruthú cruthanna agus gnéithe casta. Úsáidtear Wire EDM go minic chun páirteanna beaga nó casta a ghearradh le cruinneas ard.
e. Rádlaithe agus Snasú: Úsáidtear teicnící rádlaithe agus snasta chun dromchlaí míne agus toisí beachta a bhaint amach ar na maighnéid neodimiam. Is éard atá i gceist le rádlú úsáid a bhaint as comhdhúile scríobacha agus plátaí rothlacha chun sraith tanaí ábhar a bhaint, ag feabhsú maoile agus bailchríoch dromchla. Déantar snasú ansin trí úsáid a bhaint as scríobaigh mhíne nó taois dhiamanta chun an dromchla a bheachtú a thuilleadh agus bailchríoch cosúil le scáthán a chruthú.
6. Cóireáil Dromchla
Chun maighnéid neodimiam a chosaint ó chreimeadh agus a marthanacht a fheabhsú, déantar cóireáil dromchla. Áirítear le cóireálacha dromchla coitianta sciath le nicil, since, nó roisín eapocsa cosanta. Soláthraíonn na bratuithe seo bacainn ar fhachtóirí comhshaoil agus cinntíonn siad feidhmíocht fhadtéarmach na maighnéid. Tá sciath spraeála níos oiriúnaí do maighnéid níos lú agus ní mholtar cóireáil teasa do thimpeallachtaí creimneach.
Nicil (Ni): Soláthraíonn sciath nicil friotaíocht creimeadh den scoth agus úsáidtear go forleathan i go leor iarratas. Cruthaíonn sé ciseal tanaí, mín ar dhromchla an maighnéad, rud a chosnaíonn sé ó thaise agus ocsaídiú.
Sinc (Zn): Is rogha coitianta eile é sciath since, ar a dtugtar galbhánú, le haghaidh cóireála dromchla. Cuireann sé friotaíocht maith creimeadh ar fáil agus is féidir é a chur i bhfeidhm trí mhodhanna leictreaphlátála nó galbhánú te-snámh.
Roisín eapocsa: Úsáidtear bratuithe roisín eapocsa chun bacainn chosanta a chur ar fáil in aghaidh taise, ceimiceán agus strus meicniúil. De ghnáth cuirtear an roisín i bhfeidhm mar leacht nó mar phúdar agus ansin leigheastar é chun ciseal marthanach agus cosanta a chruthú.
7. Maighnéadú
Is é maighnéadú an chéim phróiseála deiridh agus tá sé ríthábhachtach chun airíonna maighnéadacha na maighnéid a ghníomhachtú. Tá maighnéid neodimiam nochta do réimsí maighnéadacha láidre i daingneáin maighnéadaithe. Déanann an próiseas seo na fearainn mhaighnéadacha laistigh de na maighnéid a ailíniú, rud a fhágann go bhfuil a n-ard-neart maighnéadach tréith.
Is gnách go mbíonn na teicnící seo a leanas i gceist leis an bpróiseas maighnéadaithe:
a. Daingneáin maighnéadaithe:
Is trealamh speisialaithe iad daingneáin maighnéadaithe a úsáidtear chun réimsí maighnéadacha láidre a ghiniúint le haghaidh maighnéadú. Is éard atá sna daingneáin seo corna nó sraith cornaí a tháirgeann réimse maighnéadach rialaithe agus tiubhaithe. Tá cruth agus cumraíocht an daingneáin deartha chun freastal ar gheoiméadracht shonrach na maighnéid neodimiam.
b. Teicnící maighnéadaithe:
Tá teicnící éagsúla in úsáid le haghaidh maighnéadú, ag brath ar an bpatrún maighnéadaithe atá ag teastáil agus dáileadh cruth agus méid na gcáithníní an maighnéad. I measc roinnt teicníochtaí coitianta tá:
Maighnéadú Pulse: I maighnéadú cuisle, cuirtear réimse maighnéadach ard-déine i bhfeidhm ar an maighnéad i mbeirteanna gearra. Cuirtear an maighnéad laistigh den daingneán maighnéadaithe, agus seoltar sruth ard tríd an gcorna, rud a ghineann réimse maighnéadach láidir. Déanann an cuisle tapa seo d'fhuinneamh maighnéadach na fearainn mhaighnéadacha laistigh den mhaighnéad a ailíniú, rud a fhágann a maighnéadú.
Maighnéadú Il-cuaille: Is éard atá i gceist le maighnéadú il-cuaille ná úsáid a bhaint as daingneáin maighnéadaithe iolracha le cuaillí ailtéarnacha. Tá an maighnéad nochta go seicheamhach do chuaillí éagsúla, rud a chabhraíonn le maighnéadú níos comhionann agus níos rialaithe a bhaint amach ar feadh a toirte.
Maighnéadú gathacha: Úsáidtear maighnéadú gathacha le haghaidh maighnéid neodimiam sorcóireacha nó fáinne-chruthach. Tá an daingneán maighnéadaithe deartha le patrún réimse maighnéadach gathacha, ag cinntiú go bhfuil an maighnéadú ailínithe feadh imlíne an maighnéid.
c. Rialú Cáilíochta:
Le linn an phróisis maighnéadaithe, úsáidtear bearta rialaithe cáilíochta chun a chinntiú go gcomhlíonann na maighnéid na hairíonna maighnéadacha atá ag teastáil agus na sonraíochtaí feidhmíochta. Féadfar teicnící tástála neamh-millteach, amhail tomhais dlús flosc mhaighnéadaigh nó mapáil réimse mhaighnéadaigh, a úsáid chun an leibhéal maighnéadaithe agus aonfhoirmeacht trasna dhromchla an maighnéid a fhíorú.
Difríochtaí Comhdhéanta agus Próiseála NdFeB
Tá difríochtaí comhdhéanamh agus próiseála éagsúla ag maighnéid NdFeB a d'fhéadfadh tionchar a imirt ar a bhfeidhmíocht maighnéadach freisin. Is é ceann de na príomhdhifríochtaí ná neart réimse maighnéadach seachtrach. De ghnáth déantar maighnéid nasctha le hábhair níos laige, ach táirgeann siad réimse maighnéadach seachtrach láidir fós nuair a bhíonn siad faoi lé teocht ard nó fachtóirí seachtracha eile. Déanann sé seo iontach iad d'iarratais a éilíonn ardleibhéil friotaíochta le maighnéadú.
Difríocht eile idir maighnéid NdFeB ná a n-airíonna meicniúla. Tá friotaíocht creimeadh níos airde ag maighnéid nasctha agus níl siad chomh so-ghabhálach i leith caitheamh agus cuimilt i gcomparáid le hábhair maighnéid eile. Cuidíonn sé seo leo a bhfeidhmíocht a choinneáil fiú i dtimpeallachtaí crua, rud a fhágann go bhfuil siad oiriúnach le húsáid in feidhmeanna tionsclaíochta ar nós mótair nó gineadóirí.
Ar deireadh, tá maighnéid NdFeB difriúil freisin ó ábhair mhaighnéadacha i dtéarmaí a n-airíonna maighnéadacha. Ag brath ar na teicnící sonracha comhdhéanamh agus próiseála, is féidir le maighnéid NdFeB coercivity níos airde agus táirgí fuinnimh ná ábhair maighnéad eile. Fágann sé sin go bhfuil siad an-úsáideach le haghaidh feidhmchláir a dteastaíonn ard-déine réimse mhaighnéadaigh uathu nó a bhfuil cailliúint réimse íseal tábhachtach.
Ar an iomlán, ciallaíonn na difríochtaí seo i gcomhdhéanamh agus i bpróiseáil go dtugann maighnéid NdFeB buntáistí uathúla i gcomparáid le hábhair maighnéid eile. Tá siad thar a bheith versatile agus is féidir iad a úsáid i raon leathan feidhmchlár, rud a fhágann go bhfuil tóir orthu ag monaróirí ar fud an domhain.
Mar fhocal scoir, léiríonn maighnéid neodimiam na féidearthachtaí dochreidte is féidir a bhaint amach trí chomhcheangal d'ábhair chun cinn agus próisis déantúsaíochta beachta. Mar gheall ar a neart maighnéadach agus a n-ilúsáidteacht tá siad fíor-riachtanach sa teicneolaíocht nua-aimseartha, ag múnlú ár ndomhan agus ag tiomáint i dtreo todhchaí nuálaíochta agus dul chun cinn sinn.
