Senz Magnet - الشركة المصنعة للمواد الدائمة العالمية & المورد أكثر من 20 سنة.
تحليل مقارن: مغناطيسات AlNiCo مقابل. مغناطيسات NdFeB
التكوين والتصنيع
مغناطيسات AlNiCo
مغناطيسات AlNiCo عبارة عن سبائك معدنية تتكون في المقام الأول من الألومنيوم (8–12٪)، النيكل (15–26٪)، الكوبالت (5–24٪)، والحديد (التوازن)، والعناصر النزرة مثل النحاس والتيتانيوم. يتم إنتاج هذه السبائك من خلال طريقتين:
- صب :يتم سكب السبائك المنصهرة في قوالب، مما يتيح الحصول على أشكال معقدة (على سبيل المثال، مغناطيسات حدوة الحصان) بدقة أبعاد ممتازة.
- التلبيد :يتم ضغط السبائك المسحوقة وتسخينها، مما يؤدي إلى الحصول على كثافة أعلى وقوة ميكانيكية.
مغناطيسات NdFeB
مغناطيسات NdFeB عبارة عن مركبات أرضية نادرة تعتمد على البنية البلورية الرباعية Nd₂Fe₁₄B. أنها تحتوي على النيوديميوم (25–35٪)، الحديد (60–70٪)، والبورون (1–2٪)، مع استبدالات اختيارية (على سبيل المثال، الديسبروسيوم لتعزيز الإكراه). تتضمن التصنيع:
- مسحوق المعادن :يتم صهر المواد الخام وتحويلها إلى مسحوق، وترتيبها في مجال مغناطيسي، وتلبيدها في 1000–1200°C.
- مرحلة ما بعد المعالجة :التشغيل الآلي، والطلاء (على سبيل المثال، Ni-Cu-Ni)، والمعالجة الحرارية تعمل على تحسين الأداء.
الأداء المغناطيسي
منتج الطاقة والباقي
تهيمن مغناطيسات NdFeB على القوة المغناطيسية، مع منتجات طاقة قصوى (BHmax) تتراوح من 220–430 كيلوجول/متر³ (30–55 MGOe)، مقارنة بـ AlNiCo’س 5–52 كيلوجول/متر³ (0.6–6.5 مليون مكافئ جرام من المكافئ). نيوديميوم-حديد-بورون’تصل بقايا s (Br) إلى 1.1–1.5 طن، بينما AlNiCo’s Br هو 0.8–1.3 T، مما يجعل NdFeB مثاليًا للتطبيقات المدمجة ذات عزم الدوران العالي مثل محركات المركبات الكهربائية.
الإكراه
تظهر مغناطيسات NdFeB قوة إكراه داخلية عالية (Hcj = 800–(3000 كيلو أمبير/متر)، مما يتيح مقاومة إزالة المغناطيسية. ألنيكو’s Hcj أقل بشكل ملحوظ (40–(120 كيلو أمبير/متر)، مما يتطلب التعامل بحذر لتجنب انعكاس المجال المغناطيسي. ومع ذلك، AlNiCo’تسمح قابليتها القسرية المنخفضة بالمغناطيسية/إزالة المغناطيسية بسهولة لأجهزة الاستشعار القابلة للتعديل.
الاستقرار الحراري
معاملات درجة الحرارة
تتميز مادة AlNiCo بالاستقرار الحراري، مع معامل درجة حرارة قابل للعكس للبقايا (αBr) من -0.02٪ /°ج، مقارنة بـ NdFeB’س -0.12%/°C. وهذا يعني AlNiCo’يتدهور الناتج المغناطيسي بشكل خطي مع درجة الحرارة، في حين يعاني NdFeB من خسائر أسيّة أعلى من 100°C.
درجة حرارة كوري ونطاق التشغيل
ألنيكو’درجة حرارة كوري (Tc = 850°ج) والمدى التشغيلي (-250°ج إلى 550°ج) يتجاوز بكثير NdFeB’س ت س (310–380°ج) و 80–200°حد ج. على سبيل المثال، يحافظ AlNiCo LNGT32 على الأداء عند 550°ج، في حين أن NdFeB N42SH يفشل أعلاه 150°C. وهذا يجعل مادة AlNiCo ضرورية لأجهزة استشعار الطيران والأفران الصناعية.
مقاومة التآكل
الضعف المادي
نيوديميوم-حديد-بورون’محتوى الحديد (60–70٪) يجعلها عرضة للأكسدة، مما يتطلب طلاءات واقية (على سبيل المثال، الإيبوكسي، Ni-Cu-Ni). حتى مع الطلاءات، يتحلل NdFeB في البيئات الرطبة أو المالحة، مما يحد من استخدامه في التطبيقات البحرية. تتميز مادة AlNiCo بمقاومتها للتآكل، وبالتالي لا تتطلب أي معالجة سطحية، مما يجعلها مناسبة لأجهزة الاستشعار الخارجية ومعدات المعالجة الكيميائية.
المتانة طويلة الأمد
يمكن أن تفقد مغناطيسات NdFeB غير المغلفة 5–تفقد مادة AlNiCo 10% من قوتها المغناطيسية سنويًا في ظل ظروف قاسية، في حين تحتفظ AlNiCo بأدائها إلى أجل غير مسمى. على سبيل المثال، ظلت مغناطيسات AlNiCo في البوصلات العسكرية تعمل بشكل موثوق لعقود من الزمن دون صيانة.
التكلفة والتطبيقات
عوامل التسعير
تكلفة مغناطيسات NdFeB 50–300/كجم بسبب الكوبالت’ندرة. ومع ذلك، NdFeB’غالبًا ما تؤدي القوة العالية إلى تقليل استخدام المواد، مما يعوض تكاليف الوحدة الأعلى.
قطاعات السوق
- نيوديميوم-حديد-بورون :تهيمن على الإلكترونيات الاستهلاكية (على سبيل المثال، سماعات الرأس، ومحركات الأقراص الصلبة)، ومحركات الجر في السيارات، وطواحين الهواء بسبب حجمها الصغير وكفاءتها العالية.
- ألنيكو :يفضل في البيئات ذات درجات الحرارة العالية (مثل محركات الطائرات، توربينات الغاز)، والأجهزة الدقيقة (مثل الجيروسكوبات)، والقوابض المغناطيسية حيث تكون هناك حاجة إلى مجالات قابلة للتعديل.
الاعتبارات البيئية والأخلاقية
سلسلة توريد المعادن النادرة
يعتمد إنتاج NdFeB على النيوديميوم والديسبروسيوم، والذي يثير استخراجه مخاوف بيئية وأخلاقية (على سبيل المثال، النفايات المشعة في الصين’(مناجم بايان أوبو). ألنيكو’ويواجه مصدر الكوبالت في الصين أيضًا تدقيقًا بسبب عمالة الأطفال في المناجم الأفريقية، ولكن انخفاض الطلب عليه يخفف من التأثير.
إمكانية إعادة التدوير
يعد إعادة تدوير NdFeB أمرًا صعبًا ولكنه ينمو، حيث تقوم شركات مثل Hitachi Metals باستعادة 70% من المعادن النادرة من الخردة. ألنيكو’إن تركيبته المعدنية تسهل عملية إعادة التدوير، على الرغم من أن أحجامها أصغر.
خاتمة
تلعب مغناطيسات AlNiCo و NdFeB أدوارًا تكميلية في التكنولوجيا. نيوديميوم-حديد-بورون’إن قوتها التي لا مثيل لها وفعاليتها من حيث التكلفة تجعلها لا غنى عنها للتطبيقات عالية الأداء، في حين أن AlNiCo’إن استقرارها الحراري ومتانتها يبرران استخدامها في البيئات القاسية. وبما أن الصناعات تتطلب كل من الطاقة والموثوقية، فإن التقدم في مجال المغناطيسات الهجينة (على سبيل المثال، أنوية NdFeB مع قشور AlNiCo) قد يسد الفجوة، ولكن في الوقت الحالي، تظل كل مادة غير قابلة للاستبدال في مكانها.
