Senz Magnet - الشركة المصنعة للمواد الدائمة العالمية & المورد أكثر من 20 سنة.

مغناطيسات NdFeB عالية البروم: إطلاق العنان لقوة البقايا العالية في التطبيقات المغناطيسية المتقدمة

2025-12-01

المقدمة

في عالم المغناطيسات الدائمة، لطالما مثّلت مغناطيسات النيوديميوم-الحديد-البورون (NdFeB) حجر الزاوية في التكنولوجيا الحديثة، حيث اشتهرت بأدائها المغناطيسي الاستثنائي. من بين مختلف أنواع مغناطيسات NdFeB، برزت مغناطيسات NdFeB عالية البروم - التي تتميز بكثافة تدفق مغناطيسية عالية (Br) - كعنصر أساسي في توسيع آفاق الإمكانيات في صناعات متنوعة، بدءًا من الإلكترونيات والسيارات وصولًا إلى الطاقة المتجددة والفضاء. تُمثّل كثافة التدفق المغناطيسي المتبقية (الكثافة المتبقية) الحث المغناطيسي المتبقي في المادة بعد إزالة مجال مغناطيسي خارجي. في مغناطيسات NdFeB عالية البروم، تكون هذه القيمة أعلى بكثير مقارنةً بدرجات NdFeB القياسية، مما يُمكّنها من توليد مجالات مغناطيسية أقوى في أحجام صغيرة. تتناول هذه المقالة الخصائص الأساسية، وعمليات التصنيع، والمزايا الرئيسية، والتطبيقات المتنوعة، والتحديات، والآفاق المستقبلية لمغناطيسات NdFeB عالية البروم، مُسلّطةً الضوء على دورها المحوري في دفع عجلة الابتكار التكنولوجي والاستدامة .

1. الخصائص الأساسية لمغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون عالية البروم

1.1 الخصائص المغناطيسية

السمة المميزة لمغناطيسات NdFeB عالية البروم هي قدرتها الاستثنائية على الثبات. عادةً ما تُظهر مغناطيسات NdFeB القياسية قدرة ثبات (Br) تتراوح بين 1.0 و1.4 طن، بينما تتجاوز درجات البروم العالية هذا النطاق، حيث تصل غالبًا إلى 1.45 و1.6 طن أو أكثر، حسب التركيب وتقنيات التصنيع. تُترجم هذه القيمة العالية للبرونز إلى مجال مغناطيسي داخلي أقوى، مما يسمح للمغناطيس بالاحتفاظ بمستوى أعلى من الثبات حتى في غياب مجال خارجي. بالإضافة إلى قدرتها العالية على الثبات، تحافظ هذه المغناطيسات أيضًا على قسرية (HcJ) وأقصى ناتج طاقة (BH)max - وهما معلمتان مغناطيسيتان هامتان أخريان. تضمن القسرية، وهي مقاومة إزالة المغناطيسية، احتفاظ المغناطيس بخصائصه المغناطيسية في ظل ظروف قاسية مثل درجات الحرارة العالية أو التداخل المغناطيسي الخارجي. عادةً ما تتراوح قوة الجذب لمغناطيسات NdFeB عالية البروم بين 800 و1200 كيلو أمبير/متر، مما يُوازن بين الحاجة إلى الاستقرار وقوة الثبات العالية. يتراوح ناتج الطاقة القصوى، الذي يقيس قدرة المغناطيس على تخزين الطاقة المغناطيسية، بين 35 و55 ميجاجول مكافئ لدرجات البروم العالية، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب كثافة طاقة عالية .

1.2 الخصائص الفيزيائية والكيميائية

تتكون مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون عالية البروم من سبيكة ثلاثية من النيوديميوم (Nd) والحديد (Fe) والبورون (B)، بنسب تتراوح عادةً بين 25-35% من النيوديميوم، و60-70% من الحديد، و1-2% من البورون. ولتعزيز الأداء المغناطيسي واستقراره، تُضاف عادةً عناصر نزرة مثل الديسبروسيوم (Dy) والتيربيوم (Tb) والكوبالت (Co) والغاليوم (Ga). يُحسّن الديسبروسيوم والتيربيوم من قوة الإجبار من خلال تحسين بنية الحبيبات وتقليل مجال التباين المغناطيسي البلوري، بينما يُعزز الكوبالت استقرار درجة الحرارة ومقاومة التآكل. أما الغاليوم، فيُساعد في عملية التلبيد، مُعززًا التكثيف ومُقللًا المسامية. من الناحية الفيزيائية، تتميز مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون عالية البروم بكثافة نموذجية تتراوح بين 7.4 و7.6 غ/سم³، وتتميز بصلابة عالية (HV 500-600)، مما يجعلها مقاومة للتآكل، ولكنها أيضًا هشة وعرضة للتشقق إذا لم تُعامل بحرص. كيميائيًا، فهي عرضة للتآكل، وخاصة في البيئات الرطبة أو الحمضية، نظرًا لوجود النيوديميوم، وهو عنصر شديد التفاعل. يتطلب هذا معالجة سطحية مثل طلاء النيكل (Ni-Cu-Ni)، أو طلاء الزنك، أو طلاء الإيبوكسي، أو طلاء الألومنيوم لحماية المغناطيس من الأكسدة والتحلل .

1.3 استقرار درجة الحرارة

تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على الخواص المغناطيسية لمغناطيسات NdFeB، ولا تُستثنى أصناف البروم العالية. تبلغ درجة حرارة كوري (Tc) - وهي درجة الحرارة التي يفقد عندها المغناطيس خواصه المغناطيسية الحديدية - لمغناطيسات NdFeB القياسية حوالي 310 درجة مئوية، وعادةً ما يكون لأصناف البروم العالية درجة حرارة كوري مماثلة أو أقل قليلاً (300-310 درجة مئوية) بسبب تركيبتها المُحسّنة للبقايا. ومع ذلك، يتم تحديد نطاق درجة حرارة التشغيل لمغناطيسات NdFeB عالية البروم من خلال معامل درجة حرارة الإكراه (αHcJ)، والذي يشير إلى مقدار انخفاض الإكراه مع زيادة درجة الحرارة. تُظهر أصناف البروم العالية المُضاف إليها الديسبروسيوم أو التيربيوم استقرارًا أفضل في درجة الحرارة، حيث تتراوح درجات حرارة التشغيل من -40 درجة مئوية إلى 120 درجة مئوية أو أعلى (حتى 150 درجة مئوية للأصناف المتخصصة). بعد هذا النطاق، قد تنخفض إكراه المغناطيس إلى مستوى يحدث فيه إزالة المغناطيسية، مما يحد من أدائه. لذلك فمن المهم للغاية اختيار الدرجة المناسبة من مغناطيس NdFeB عالي البروم بناءً على متطلبات درجة الحرارة المحددة للتطبيق .

2. عمليات تصنيع مغناطيسات NdFeB عالية البروم

2.1 تحضير المواد الخام

يبدأ إنتاج مغناطيسات NdFeB عالية البروم باختيار وتحضير المواد الخام بعناية. المكونات الرئيسية هي النيوديميوم عالي النقاء (99.5% أو أعلى)، والحديد (99.9% نقاء)، والبورون (عادةً على شكل فيروبورون، FeB، مع 18-20% بورون). تُضاف عناصر ضئيلة مثل الديسبروسيوم، والتيربيوم، والكوبالت، والغاليوم بكميات دقيقة لضبط الخواص المغناطيسية. تُوزن المواد الخام وفقًا للتركيب المطلوب، وتُخلط جيدًا في مطحنة كرات عالية الطاقة أو مطحنة نفاثة لتكوين مسحوق متجانس. تُقلل عملية الطحن حجم الجسيمات إلى حوالي 3-5 ميكرومتر، وهو أمر بالغ الأهمية لتحقيق الخواص المغناطيسية المطلوبة أثناء المعالجة اللاحقة. ولمنع الأكسدة، غالبًا ما يُجرى الخلط والطحن في جو خامل (مثل الأرجون أو النيتروجين) أو تحت التفريغ .

2.2 عملية التلبيد

التلبيد هو خطوة رئيسية في تصنيع مغناطيسات NdFeB عالية البروم، حيث يكثف المسحوق إلى مغناطيس صلب بخواص مغناطيسية مُحسّنة. يُضغط المسحوق المطحون في قالب مضغوط أخضر باستخدام مكبس قوالب. أثناء الضغط، يُطبق مجال مغناطيسي لمحاذاة المجالات المغناطيسية لجزيئات المسحوق، مما يعزز بقاء المغناطيس النهائي. تتراوح قوة المجال المغناطيسي أثناء الضغط عادةً من 1.5 إلى 2.0 تسلا، مما يضمن محاذاة الجزيئات على طول المحور السهل للمغناطيس. ثم يُلبَّد القالب الأخضر المضغوط في فرن تفريغ أو فرن ذي جو واقٍ (الأرجون) عند درجة حرارة 1050-1150 درجة مئوية لمدة 2-4 ساعات. يتسبب التلبيد في ارتباط جزيئات المسحوق معًا من خلال الانتشار، مما يقلل المسامية ويزيد الكثافة. بعد التلبيد، يتعرض المغناطيس لعملية تلطيف، والتي تتضمن تسخينه إلى 500-600 درجة مئوية لمدة 1-2 ساعة ثم تبريده ببطء. تعمل عملية التلطيف على تحسين القوة القسرية والاستقرار المغناطيسي عن طريق تخفيف الضغوط الداخلية وتحسين بنية الحبوب .

2.3 التشغيل الآلي ومعالجة الأسطح

بعد التلبيد والتطبيع، تُشَكَّل مغناطيسات NdFeB عالية البروم لتحقيق الشكل والحجم والتحمل المطلوب. ونظرًا لصلابتها العالية وهشاشتها، تُجرى عملية التشكُّل عادةً باستخدام أدوات ماسية، مثل مناشير الماس، وآلات التجليخ، وآلات الصقل. تشمل عمليات التشكُّل الشائعة القطع، والطحن، والحفر، والتلميع. يُعدّ التشكُّل الدقيق ضروريًا لضمان استيفاء المغناطيسات للمتطلبات الدقيقة للأبعاد لمختلف التطبيقات، مثل المحركات الكهربائية والمستشعرات المغناطيسية. بعد التشكُّل، تخضع المغناطيسات لمعالجة سطحية لحمايتها من التآكل. وكما ذُكر سابقًا، تشمل معالجات السطح الشائعة الطلاء بالنيكل، والطلاء بالزنك، والطلاء بالإيبوكسي، والطلاء بالألمنيوم. يُعدّ طلاء النيكل (Ni-Cu-Ni) من أكثر المعالجات استخدامًا نظرًا لمقاومته الممتازة للتآكل، وقدرته على الالتصاق، وموصليته الكهربائية. يُفضَّل استخدام طلاء الإيبوكسي في التطبيقات في البيئات القاسية، إذ يوفر حاجزًا أكثر سمكًا ومتانة ضد الرطوبة والمواد الكيميائية .

2.4 مراقبة الجودة والاختبار

تُعد مراقبة الجودة جانبًا بالغ الأهمية في عملية تصنيع مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون عالية البروم، لضمان استيفائها للخواص المغناطيسية والفيزيائية المحددة. تُجرى اختبارات متنوعة في مراحل مختلفة من الإنتاج، بما في ذلك اختبار المواد الخام، واختبار المسحوق، واختبار الدمج الأخضر، واختبار المغناطيس المُلبَّد، واختبار المنتج النهائي. تُقاس الخواص المغناطيسية، مثل معامل السكون (Br)، والقوة القسرية (HcJ)، وأقصى ناتج طاقة (BH)max، والتربيع (Hk/HcJ)، باستخدام مُخطط التباطؤ أو مقياس النفاذية. تُفحص الخواص الفيزيائية، مثل الكثافة والصلابة والأبعاد، باستخدام مقياس الكثافة، وجهاز اختبار الصلابة، وآلة قياس الإحداثيات (CMM). تُقيَّم مقاومة التآكل من خلال اختبار رش الملح، واختبار الرطوبة، واختبار الغمر. بالإضافة إلى ذلك، يُجرى تحليل البنية المجهرية باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وحيود الأشعة السينية (XRD) لضمان أن تكون بنية الحبيبات وتركيب الطور مثاليين. تُرفض أي مغناطيسات لا تستوفي معايير الجودة أو تُعاد صياغتها .

3. المزايا الرئيسية لمغناطيسات NdFeB عالية البروم

3.1 كثافة الطاقة المغناطيسية العالية

من أهم مزايا مغناطيسات النيوديوم والحديد والبورون عالية البروم كثافة طاقتها المغناطيسية العالية، الناتجة عن قدرتها الاستثنائية على الثبات وطاقتها القصوى. بالمقارنة مع المغناطيسات الدائمة الأخرى، مثل مغناطيسات الفريت، ومغناطيسات الساماريوم والكوبالت (SmCo)، ومغناطيسات النيكو، توفر مغناطيسات النيوديوم والحديد والبورون عالية البروم كثافة طاقة أعلى بكثير، مما يسمح بتصميم أجهزة أصغر وأخف وزنًا وأكثر قوة. على سبيل المثال، يمكن لمغناطيس من النيوديوم والحديد والبورون عالية البروم، ذو (BH)max 50 MGOe، أن يولّد مجالًا مغناطيسيًا أقوى بعدة مرات من مغناطيس الفريت ذو (BH)max 5 MGOe، مع شغل جزء صغير فقط من الحجم. تُعد هذه الكثافة العالية للطاقة مفيدة بشكل خاص في التطبيقات التي تُشكل فيها المساحة والوزن قيودًا حرجة، مثل المركبات الكهربائية، والإلكترونيات المحمولة، ومكونات الطيران .

3.2 حجم صغير ووزن خفيف

تُمكّن كثافة الطاقة المغناطيسية العالية لمغناطيسات NdFeB عالية البروم من تصغير الأجهزة المغناطيسية. باستخدام مغناطيس NdFeB عالي البروم أصغر وأخف وزنًا بدلاً من مغناطيس أكبر وأثقل من نوع آخر، يُمكن للمصنّعين تقليل الحجم والوزن الإجمالي لمنتجاتهم دون المساس بالأداء. يُعدّ هذا الأمر بالغ الأهمية في صناعة الإلكترونيات، حيث يطلب المستهلكون أجهزة أصغر حجمًا وأكثر قابلية للحمل، مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة التقنية القابلة للارتداء. في المركبات الكهربائية، يُمكن لتقليل حجم ووزن المحرك والمكونات المغناطيسية الأخرى تحسين كفاءة طاقة المركبة وإطالة مدى قيادتها. وبالمثل، في تطبيقات الطيران، تُساهم المغناطيسات خفيفة الوزن في توفير الوقود وزيادة سعة الحمولة .

3.3 أداء ممتاز في المجالات المغناطيسية المنخفضة

تتميز مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون عالية البروم بأداء ممتاز حتى في المجالات المغناطيسية الخارجية المنخفضة، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي لا يتعرض فيها المغناطيس لحقل خارجي قوي. تضمن خاصية البقايا العالية هذه احتفاظها بمجال مغناطيسي قوي حتى عند إزالة المجال الخارجي، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات مثل المستشعرات المغناطيسية والفواصل المغناطيسية والأجهزة الطبية. على سبيل المثال، في المستشعر المغناطيسي المستخدم لكشف موضع جزء متحرك، يمكن لمغناطيس النيوديميوم والحديد والبورون عالية البروم توليد إشارة واضحة ومستقرة حتى في وجود تداخل مغناطيسي خارجي ضعيف. في الفواصل المغناطيسية، تسمح خاصية البقايا العالية بفصل المواد المغناطيسية عن المواد غير المغناطيسية بكفاءة، حتى عند قوى المجال المغناطيسي المنخفضة .

3.4 فعالية التكلفة

على الرغم من أدائها المتطور، تُعدّ مغناطيسات النيوديوم والحديد والبورون عالية البروم فعالة من حيث التكلفة مقارنةً بمغناطيسات أخرى عالية الأداء، مثل مغناطيسات الساماريوم والكوبالت. تتميز مغناطيسات الساماريوم والكوبالت بثبات حراري ممتاز ومقاومة ممتازة للتآكل، لكنها أغلى بكثير نظرًا لندرة الساماريوم والكوبالت وارتفاع تكلفتهما. من ناحية أخرى، تستخدم مغناطيسات النيوديوم والحديد والبورون عالية البروم الحديد كمكون أساسي، وهو متوفر بكثرة ومنخفض التكلفة، مما يجعلها خيارًا اقتصاديًا في معظم التطبيقات. بالإضافة إلى ذلك، أدت التطورات في تكنولوجيا التصنيع إلى تحسين كفاءة الإنتاج والإنتاجية، مما أدى إلى خفض تكلفة مغناطيسات النيوديوم والحديد والبورون عالية البروم. وقد جعلت هذه الفعالية من حيث التكلفة هذه المغناطيسات متاحة لمجموعة واسعة من الصناعات، مما ساهم في انتشار استخدامها على نطاق واسع .

4. تطبيقات متنوعة لمغناطيسات NdFeB عالية البروم

4.1 صناعة الإلكترونيات

تُعد صناعة الإلكترونيات من أكبر مستهلكي مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون عالية البروم، بفضل أدائها المغناطيسي العالي وحجمها الصغير. تُستخدم هذه المغناطيسات في مجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية، بما في ذلك الهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، والكاميرات، وسماعات الرأس. في الهواتف الذكية، تُستخدم مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون عالية البروم في مكبر الصوت، ومحرك الاهتزاز، ووحدة الكاميرا. يتطلب مكبر الصوت مجالًا مغناطيسيًا قويًا لتشغيل الحجاب الحاجز، مما ينتج صوتًا واضحًا وعاليًا، بينما يستخدم محرك الاهتزاز مغناطيسًا لتوليد اهتزازات تُعطي ردود فعل لمسية. في الكاميرات، تُستخدم المغناطيسات في آلية التركيز التلقائي لتحريك العدسة بدقة. كما تُستخدم مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون عالية البروم في محركات الأقراص الصلبة (HDDs) ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSDs) للتحكم في حركة رأس القراءة/الكتابة، مما يضمن تخزين واسترجاع البيانات بسرعة ودقة. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم في محاثات الطاقة، والمحولات، والمستشعرات المغناطيسية، مما يُحسّن كفاءة وأداء الدوائر الإلكترونية .

4.2 صناعة السيارات

تشهد صناعة السيارات تحولًا سريعًا نحو الكهربة، وتلعب مغناطيسات NdFeB عالية البروم دورًا حاسمًا في هذا التحول. إنها مكون رئيسي في المحركات الكهربائية للسيارات الكهربائية (EVs) والسيارات الكهربائية الهجينة (HEVs) والسيارات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن (PHEVs). تسمح البقايا العالية وكثافة الطاقة لمغناطيسات NdFeB عالية البروم للمحركات الكهربائية بتوليد المزيد من الطاقة بتصميم أصغر وأخف وزنًا، مما يحسن تسارع السيارة وسرعتها القصوى وكفاءة الطاقة. على سبيل المثال، يستخدم محرك السيارة الكهربائية النموذجي عدة كيلوغرامات من مغناطيسات NdFeB عالية البروم، والتي يتم ترتيبها في الدوار لإنشاء مجال مغناطيسي قوي. تتفاعل لفائف الجزء الثابت مع هذا المجال المغناطيسي لإنتاج عزم الدوران، مما يدفع السيارة إلى الأمام. تُستخدم مغناطيسات NdFeB عالية البروم أيضًا في مكونات السيارات الأخرى، مثل أنظمة التوجيه المعزز وأجهزة استشعار ABS والفرامل الكهربائية. في أنظمة التوجيه المعزز، تساعد المغناطيسات على توفير توجيه دقيق وسريع الاستجابة، بينما في أجهزة استشعار ABS، فإنها تكتشف سرعة العجلات لمنع الانزلاق .

4.3 صناعة الطاقة المتجددة

تعتمد صناعة الطاقة المتجددة، وخاصة طاقة الرياح والطاقة الشمسية، بشكل كبير على مغناطيسات NdFeB عالية البروم لتوليد الطاقة بكفاءة. في توربينات الرياح، تُستخدم مغناطيسات NdFeB عالية البروم في المولدات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم (PMSGs) التي تحوّل الطاقة الدورانية لشفرات التوربين إلى طاقة كهربائية. توفر PMSGs كفاءة أعلى وصيانة أقل وحجمًا أصغر مقارنة بمولدات الحث التقليدية، وذلك بفضل الأداء المغناطيسي العالي لمغناطيسات NdFeB عالية البروم. يتم تثبيت المغناطيسات على دوار المولد، وعندما يدور الدوار، فإنها تخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا يحفز تيارًا كهربائيًا في لفائف الجزء الثابت. تُستخدم مغناطيسات NdFeB عالية البروم أيضًا في أجهزة تتبع الطاقة الشمسية، التي تضبط موضع الألواح الشمسية لزيادة امتصاص ضوء الشمس إلى أقصى حد. تساعد المغناطيسات في تشغيل المحركات التي تدور الألواح الشمسية، مما يضمن تتبعًا دقيقًا وفعالًا. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامها في أنظمة تخزين الطاقة، مثل البطاريات والمكثفات الفائقة، لتحسين كثافة الطاقة وكفاءة الشحن/التفريغ .

4.4 صناعة الطيران والدفاع

تتطلب صناعة الطيران والدفاع مواد عالية الأداء تتحمل الظروف القاسية، وتُعدّ مغناطيسات النيوديوم والحديد والبورون عالية البروم مناسبة تمامًا لهذا الغرض. تُستخدم هذه المغناطيسات في مجموعة متنوعة من تطبيقات الطيران والدفاع، بما في ذلك محركات الطائرات، وأنظمة الأقمار الصناعية، وأنظمة الرادار، وأنظمة توجيه الصواريخ. في محركات الطائرات، تُستخدم مغناطيسات النيوديوم والحديد والبورون عالية البروم في المحركات الكهربائية، وأجهزة الاستشعار، والمولدات، مما يوفر أداءً موثوقًا به في درجات الحرارة والضغوط العالية والاهتزازات. في أنظمة الأقمار الصناعية، تُستخدم المغناطيسات في أنظمة التحكم في الوضع لضبط اتجاه القمر الصناعي، وكذلك في أنظمة الاتصالات لتحسين إرسال واستقبال الإشارات. تستخدم أنظمة الرادار مغناطيسات النيوديوم والحديد والبورون عالية البروم في الهوائي ومكونات جهاز الإرسال/الاستقبال، مما يُحسّن مدى الرادار ودقته وحساسيته. في أنظمة توجيه الصواريخ، تُستخدم المغناطيسات في الجيروسكوبات ومقاييس التسارع لتوفير معلومات دقيقة عن الملاحة والاستهداف .

4.5 الصناعة الطبية

الصناعة الطبية هي مجال تطبيق مهم آخر لمغناطيسات NdFeB عالية البروم، حيث يجعلها أداؤها المغناطيسي العالي وتوافقها الحيوي (عند طلائها بشكل صحيح) مثالية للأجهزة الطبية المختلفة. يتم استخدامها في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، والتي تعتمد على مجالات مغناطيسية قوية لإنتاج صور مفصلة لجسم الإنسان. تُستخدم مغناطيسات NdFeB عالية البروم في المغناطيس الرئيسي لأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، مما يولد مجالًا مغناطيسيًا ثابتًا يبلغ 1.5 تيسلا أو 3.0 تيسلا أو أعلى، مما يحاذي البروتونات في أنسجة الجسم. عند تطبيق نبضة تردد لاسلكي، تصدر البروتونات إشارات يتم اكتشافها بواسطة جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي، مما يؤدي إلى إنشاء صور للأعضاء والهياكل الداخلية. تُستخدم مغناطيسات NdFeB عالية البروم أيضًا في المضخات الطبية، مثل مضخات الأنسولين وأجهزة مساعدة البطين (VADs)، لتشغيل آلية الضخ بتحكم دقيق. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامها في أجهزة العلاج المغناطيسي، والتي تستخدم المجالات المغناطيسية لعلاج حالات مختلفة مثل الألم والالتهاب والتهاب المفاصل .

5. التحديات والحلول في استخدام مغناطيسات NdFeB عالية البروم

5.1 مقاومة التآكل

كما ذُكر سابقًا، تُعدّ مغناطيسات NdFeB عالية البروم عُرضةً للتآكل نظرًا لوجود النيوديميوم، وهو عنصر شديد التفاعل. يُمكن أن يُؤدي التآكل إلى تدهور الخواص المغناطيسية للمغناطيس، بالإضافة إلى تكوّن الصدأ ونواتج التآكل الأخرى التي قد تُلحق الضرر بالمغناطيس والمكونات المحيطة به. ولمواجهة هذا التحدي، طُوّرت تقنيات مُختلفة لمعالجة الأسطح. يُعدّ طلاء النيكل (Ni-Cu-Ni) معالجةً شائعةً تُوفّر حاجزًا واقيًا ضد الرطوبة والأكسجين، وتُحسّن في الوقت نفسه التصاق المغناطيس وموصليته الكهربائية. كما يُعدّ طلاء الإيبوكسي معالجةً فعّالةً أخرى، حيث يُوفّر مقاومةً ممتازةً للتآكل في البيئات القاسية مثل التطبيقات البحرية والكيميائية. بالإضافة إلى ذلك، يستكشف الباحثون طرقًا جديدةً لمعالجة الأسطح، مثل ترسيب الطبقة الذرية (ALD) وترسيب البخار الفيزيائي (PVD)، والتي يُمكن أن تُوفّر طلاءاتٍ أرقّ وأكثر تجانسًا مع مُقاومةٍ مُعزّزةٍ للتآكل. ومن الطرق الأخرى تعديل تركيب المغناطيس بإضافة عناصر مثل الكوبالت أو الكروم أو الألومنيوم، مما يُحسّن مقاومته الذاتية للتآكل .

5.2 استقرار درجة الحرارة

تتميز مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون عالية البروم بدرجات حرارة كوري منخفضة نسبيًا مقارنةً بمغناطيسات أخرى مثل مغناطيسات الساماريوم والكوبالت، مما يحد من نطاق درجة حرارة تشغيلها. عند درجات الحرارة المرتفعة، تنخفض قوة المغناطيس القسرية، مما يزيد من خطر فقدان المغناطيسية. لتحسين استقرار درجة الحرارة، غالبًا ما يضيف المصنعون الديسبروسيوم أو التربيوم إلى تركيب المغناطيس. يزيد هذان العنصران من مجال التباين المغناطيسي البلوري، مما يعزز قوة المغناطيس القسرية ويقلل من معامل درجة الحرارة. ومع ذلك، فإن الديسبروسيوم والتربيوم نادران وباهظان الثمن، مما قد يزيد من تكلفة المغناطيس.

أسباب وحلول تسخين المغناطيس الفريت؟

المغناطيسات عالية الجودة: الابتكار والتطبيقات وديناميكيات السوق في العصر الحديث