مقدمه
در حوزه آهنرباهای دائمی، آهنرباهای نئودیمیوم-آهن-بور (NdFeB) مدتهاست که به عنوان سنگ بنای فناوری مدرن شناخته میشوند و به دلیل عملکرد مغناطیسی استثنایی خود مورد توجه قرار گرفتهاند. در میان گریدهای مختلف آهنرباهای NdFeB، آهنرباهای High Br NdFeB - که با پسماند مغناطیسی (Br) بالای خود تعریف میشوند - به عنوان یک جزء حیاتی در پیشبرد مرزهای ممکن در صنایع مختلف از الکترونیک و خودرو گرفته تا انرژیهای تجدیدپذیر و هوافضا ظهور کردهاند. پسماند مغناطیسی یا چگالی شار مغناطیسی باقیمانده، نشان دهنده القای مغناطیسی باقی مانده در یک ماده پس از حذف میدان مغناطیسی خارجی است. برای آهنرباهای High Br NdFeB، این پارامتر در مقایسه با گریدهای استاندارد NdFeB به طور قابل توجهی افزایش یافته است و آنها را قادر میسازد تا میدانهای مغناطیسی قویتری را در قالبهای فشرده تولید کنند. این مقاله به بررسی خواص اساسی، فرآیندهای تولید، مزایای کلیدی، کاربردهای متنوع، چالشها و چشماندازهای آینده آهنرباهای High Br NdFeB میپردازد و نقش محوری آنها را در پیشبرد نوآوری و پایداری فناوری برجسته میکند .
۱. خواص اساسی آهنرباهای NdFeB با درصد Br بالا
۱.۱ ویژگیهای مغناطیسی
ویژگی بارز آهنرباهای NdFeB با خلوص بالا، پسماند استثنایی آنهاست. معمولاً آهنرباهای استاندارد NdFeB پسماند (Br) از 1.0 T تا 1.4 T را نشان میدهند، در حالی که نمونههای با خلوص بالا از این محدوده فراتر میروند و اغلب بسته به ترکیب و تکنیکهای تولید، به 1.45 T تا 1.6 T یا بالاتر میرسند. این مقدار بالای Br به معنای میدان مغناطیسی ذاتی قویتر است و به آهنربا اجازه میدهد حتی در غیاب میدان خارجی، سطح بالاتری از مغناطش را حفظ کند. این آهنرباها علاوه بر پسماند بالا، وادارندگی مطلوب (HcJ) و حداکثر حاصلضرب انرژی (BH) max - دو پارامتر مغناطیسی حیاتی دیگر - را نیز حفظ میکنند. وادارندگی، مقاومت در برابر مغناطیسزدایی، تضمین میکند که آهنربا خواص مغناطیسی خود را در شرایط سخت مانند دمای بالا یا تداخل مغناطیسی خارجی حفظ کند. آهنرباهای NdFeB با خلوص بالا معمولاً پسماند بین 800 kA/m و 1200 kA/m دارند که نیاز به پایداری را با پسماند بالا متعادل میکند. حداکثر انرژی تولیدی، که توانایی آهنربا را در ذخیره انرژی مغناطیسی اندازهگیری میکند، برای گریدهای High Br از 35 MGOe تا 55 MGOe متغیر است و آنها را برای کاربردهایی که نیاز به چگالی توان بالا دارند، ایدهآل میکند .
۱.۲ خواص فیزیکی و شیمیایی
آهنرباهای NdFeB با درصد Br بالا از آلیاژ سهتایی نئودیمیم (Nd)، آهن (Fe) و بور (B) تشکیل شدهاند که ترکیبات معمول آنها 25-35٪ Nd، 60-70٪ Fe و 1-2٪ B است. برای افزایش عملکرد و پایداری مغناطیسی، عناصر کمیابی مانند دیسپروزیم (Dy)، تربیوم (Tb)، کبالت (Co) و گالیوم (Ga) اغلب اضافه میشوند. دیسپروزیم و تربیوم با اصلاح ساختار دانه و کاهش میدان ناهمسانگردی مغناطیسی-بلوری، وادارندگی را بهبود میبخشند، در حالی که کبالت پایداری دمایی و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش میدهد. از سوی دیگر، گالیوم به فرآیند پخت کمک میکند، تراکم را افزایش میدهد و تخلخل را کاهش میدهد. از نظر فیزیکی، آهنرباهای High Br NdFeB متراکم هستند و چگالی معمول آنها 7.4-7.6 گرم بر سانتیمتر مکعب است و سختی بالایی (HV 500-600) دارند که آنها را در برابر سایش مقاوم میکند، اما در صورت عدم دقت، شکننده و مستعد لبپریدگی نیز هستند. از نظر شیمیایی، به دلیل وجود نئودیمیم که بسیار واکنشپذیر است، به ویژه در محیطهای مرطوب یا اسیدی، مستعد خوردگی هستند. این امر مستلزم عملیات سطحی مانند آبکاری نیکل (Ni-Cu-Ni)، آبکاری روی، پوشش اپوکسی یا پوشش آلومینیومی برای محافظت از آهنربا در برابر اکسیداسیون و تخریب است .
۱.۳ پایداری دمایی
دما تأثیر قابل توجهی بر خواص مغناطیسی آهنرباهای NdFeB دارد و گریدهای High Br نیز از این قاعده مستثنی نیستند. دمای کوری (Tc) - دمایی که در آن آهنربا خواص فرومغناطیسی خود را از دست میدهد - برای آهنرباهای استاندارد NdFeB تقریباً 310 درجه سانتیگراد است و گریدهای High Br معمولاً به دلیل ترکیب بهینه شده برای پسماند، دمای کوری مشابه یا کمی پایینتری (300-310 درجه سانتیگراد) دارند. با این حال، محدوده دمای کارکرد آهنرباهای High Br NdFeB با ضریب دمای وادارندگی (αHcJ) آنها تعیین میشود، که نشان میدهد با افزایش دما، وادارندگی چقدر کاهش مییابد. گریدهای High Br با افزودن دیسپروزیم یا تربیوم، پایداری دمایی بهتری را نشان میدهند و دمای کارکرد آنها از -40 درجه سانتیگراد تا 120 درجه سانتیگراد یا بالاتر (تا 150 درجه سانتیگراد برای گریدهای تخصصی) متغیر است. فراتر از این محدوده، وادارندگی آهنربا ممکن است به سطحی کاهش یابد که در آن مغناطیسزدایی رخ میدهد و عملکرد آن را محدود میکند. بنابراین انتخاب درجه مناسب آهنربای High Br NdFeB بر اساس نیازهای دمایی خاص کاربرد، بسیار مهم است .
۲. فرآیندهای تولید آهنرباهای NdFeB با درصد Br بالا
۲.۱ آمادهسازی مواد اولیه
تولید آهنرباهای High Br NdFeB با انتخاب و آمادهسازی دقیق مواد اولیه آغاز میشود. نئودیمیوم با خلوص بالا (99.5٪ یا بالاتر)، آهن (99.9٪ خلوص) و بور (معمولاً به شکل فروبورون، FeB، با 18-20٪ بور) مواد اولیه اصلی هستند. عناصر کمیاب مانند دیسپروزیم، تربیم، کبالت و گالیم در مقادیر دقیق برای تنظیم خواص مغناطیسی اضافه میشوند. مواد اولیه بر اساس ترکیب مورد نظر وزن شده و در یک آسیاب گلولهای پرانرژی یا یک آسیاب جت کاملاً مخلوط میشوند تا یک پودر همگن تشکیل شود. فرآیند آسیاب، اندازه ذرات را تقریباً به 3-5 میکرومتر کاهش میدهد که برای دستیابی به خواص مغناطیسی مورد نظر در طول پردازش بعدی بسیار مهم است. برای جلوگیری از اکسیداسیون، مخلوط کردن و آسیاب کردن اغلب در یک جو خنثی (مثلاً آرگون یا نیتروژن) یا تحت خلاء انجام میشود .
۲.۲ فرآیند زینترینگ
تفجوشی یک مرحله کلیدی در تولید آهنرباهای High Br NdFeB است، زیرا پودر را به یک آهنربای جامد با خواص مغناطیسی بهینه تبدیل میکند. پودر آسیاب شده با استفاده از پرس قالبی به یک قطعه خام فشرده تبدیل میشود. در حین پرس، یک میدان مغناطیسی برای همتراز کردن دامنههای مغناطیسی ذرات پودر اعمال میشود که باعث افزایش ماندگاری آهنربای نهایی میشود. قدرت میدان مغناطیسی در حین پرس معمولاً از 1.5 تسلا تا 2.0 تسلا متغیر است و تضمین میکند که ذرات در امتداد محور آسان مغناطش همتراز شوند. سپس قطعه خام فشرده در یک کوره خلاء یا کورهای با اتمسفر محافظ (آرگون) در دمای 1050-1150 درجه سانتیگراد به مدت 2-4 ساعت تفجوشی میشود. تفجوشی باعث میشود ذرات پودر از طریق انتشار به هم پیوند بخورند، تخلخل را کاهش داده و چگالی را افزایش دهند. پس از تفجوشی، آهنربا تحت فرآیند تمپرینگ قرار میگیرد که شامل گرم کردن آن تا 500-600 درجه سانتیگراد به مدت 1-2 ساعت و سپس خنک کردن آهسته آن است. عملیات تمپرینگ با کاهش تنشهای داخلی و اصلاح ساختار دانه، وادارندگی و پایداری مغناطیسی را بهبود میبخشد .
۲.۳ ماشینکاری و عملیات سطحی
پس از تفجوشی و تمپر کردن، آهنرباهای High Br NdFeB برای دستیابی به شکل، اندازه و تلرانس مورد نظر، ماشینکاری میشوند. به دلیل سختی و شکنندگی بالای آنها، ماشینکاری معمولاً با استفاده از ابزارهای الماسی مانند ارههای الماسی، سنگهای فرز و دستگاههای پرداخت انجام میشود. فرآیندهای ماشینکاری رایج شامل برش، سنگزنی، سوراخکاری و صیقلکاری است. ماشینکاری دقیق برای اطمینان از برآورده شدن الزامات ابعادی دقیق آهنرباها در کاربردهای مختلف، مانند موتورهای الکتریکی و حسگرهای مغناطیسی، ضروری است. پس از ماشینکاری، آهنرباها تحت عملیات سطحی قرار میگیرند تا از خوردگی محافظت شوند. همانطور که قبلاً ذکر شد، عملیات سطحی رایج شامل آبکاری نیکل، آبکاری روی، پوشش اپوکسی و پوشش آلومینیوم است. آبکاری نیکل (Ni-Cu-Ni) به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی، چسبندگی و رسانایی الکتریکی، یکی از پرکاربردترین عملیات است. پوشش اپوکسی برای کاربرد در محیطهای سخت ترجیح داده میشود، زیرا مانعی ضخیمتر و بادوامتر در برابر رطوبت و مواد شیمیایی ایجاد میکند .
۲.۴ کنترل کیفیت و آزمایش
کنترل کیفیت یک جنبه حیاتی از فرآیند تولید آهنرباهای High Br NdFeB است و تضمین میکند که آهنرباها خواص مغناطیسی و فیزیکی مشخص شده را برآورده میکنند. آزمایشهای مختلفی در مراحل مختلف تولید، از جمله آزمایش مواد اولیه، آزمایش پودر، آزمایش فشردهسازی سبز، آزمایش آهنربای متخلخل و آزمایش محصول نهایی انجام میشود. خواص مغناطیسی مانند پسماند (Br)، وادارندگی (HcJ)، حداکثر انرژی حاصلضرب (BH)max و مربع بودن (Hk/HcJ) با استفاده از هیسترزیسگراف یا نفوذسنج اندازهگیری میشوند. خواص فیزیکی مانند چگالی، سختی و ابعاد با استفاده از چگالیسنج، تستر سختی و دستگاه اندازهگیری مختصات (CMM) بررسی میشوند. مقاومت در برابر خوردگی از طریق آزمایش اسپری نمک، آزمایش رطوبت و آزمایش غوطهوری ارزیابی میشود. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراش اشعه ایکس (XRD) انجام میشود تا از بهینه بودن ساختار دانه و ترکیب فاز اطمینان حاصل شود. هر آهنربایی که استانداردهای کیفیت را برآورده نکند، رد یا دوباره پردازش میشود .
۳. مزایای کلیدی آهنرباهای NdFeB با درصد Br بالا
۳.۱ چگالی انرژی مغناطیسی بالا
یکی از مهمترین مزایای آهنرباهای High Br NdFeB چگالی انرژی مغناطیسی بالای آنهاست که نتیجهی پسماند استثنایی و حداکثر تولید انرژی آنهاست. در مقایسه با سایر آهنرباهای دائمی مانند آهنرباهای فریت، آهنرباهای ساماریوم-کبالت (SmCo) و آهنرباهای آلنیکو، آهنرباهای High Br NdFeB چگالی انرژی بسیار بالاتری ارائه میدهند که امکان طراحی دستگاههای کوچکتر، سبکتر و قدرتمندتر را فراهم میکند. به عنوان مثال، یک آهنربای High Br NdFeB با (BH)max 50 MGOe میتواند میدان مغناطیسی ایجاد کند که چندین برابر قویتر از یک آهنربای فریت با (BH)max 5 MGOe است، در حالی که تنها کسری از حجم را اشغال میکند. این چگالی انرژی بالا به ویژه در کاربردهایی که فضا و وزن محدودیتهای اساسی هستند، مانند وسایل نقلیه الکتریکی (EVs)، لوازم الکترونیکی قابل حمل و قطعات هوافضا، مفید است .
۳.۲ اندازه جمع و جور و وزن سبک
چگالی انرژی مغناطیسی بالای آهنرباهای High Br NdFeB امکان کوچکسازی دستگاههای مغناطیسی را فراهم میکند. با استفاده از یک آهنربای High Br NdFeB کوچکتر و سبکتر به جای یک آهنربای بزرگتر و سنگینتر از نوع دیگر، تولیدکنندگان میتوانند اندازه و وزن کلی محصولات خود را بدون به خطر انداختن عملکرد کاهش دهند. این امر به ویژه در صنعت الکترونیک، جایی که مصرفکنندگان دستگاههای کوچکتر و قابل حملتری مانند تلفنهای هوشمند، لپتاپها و فناوریهای پوشیدنی را تقاضا میکنند، اهمیت دارد. در وسایل نقلیه الکتریکی، کاهش اندازه و وزن موتور و سایر اجزای مغناطیسی میتواند راندمان انرژی وسیله نقلیه را بهبود بخشد و برد رانندگی آن را افزایش دهد. به طور مشابه، در کاربردهای هوافضا، آهنرباهای سبک وزن به صرفهجویی در سوخت و افزایش ظرفیت بار کمک میکنند .
۳.۳ عملکرد عالی در میدانهای مغناطیسی کم
آهنرباهای NdFeB با Br بالا حتی در میدانهای مغناطیسی خارجی کم، عملکرد بسیار خوبی از خود نشان میدهند و این امر آنها را برای کاربردهایی که آهنربا در معرض میدان خارجی قوی قرار نمیگیرد، ایدهآل میکند. پسماند مغناطیسی بالای آنها تضمین میکند که حتی پس از حذف میدان خارجی، میدان مغناطیسی قوی خود را حفظ میکنند، که برای کاربردهایی مانند حسگرهای مغناطیسی، جداکنندههای مغناطیسی و دستگاههای پزشکی بسیار مهم است. به عنوان مثال، در یک حسگر مغناطیسی که برای تشخیص موقعیت یک قطعه متحرک استفاده میشود، یک آهنربای NdFeB با Br بالا میتواند حتی در حضور تداخل مغناطیسی خارجی ضعیف، سیگنال واضح و پایداری تولید کند. در جداکنندههای مغناطیسی، پسماند مغناطیسی بالا امکان جداسازی کارآمد مواد مغناطیسی از مواد غیر مغناطیسی را حتی در شدت میدان مغناطیسی کم فراهم میکند .
۳.۴ مقرون به صرفه بودن
آهنرباهای High Br NdFeB با وجود عملکرد پیشرفتهشان، در مقایسه با سایر آهنرباهای با کارایی بالا مانند آهنرباهای ساماریوم-کبالت، نسبتاً مقرون به صرفه هستند. آهنرباهای ساماریوم-کبالت پایداری دمایی عالی و مقاومت در برابر خوردگی ارائه میدهند، اما به دلیل کمبود و هزینه بالای ساماریوم و کبالت، بسیار گرانتر هستند. از سوی دیگر، آهنرباهای High Br NdFeB از آهن به عنوان جزء اصلی استفاده میکنند که فراوان و کمهزینه است و آنها را به انتخابی اقتصادیتر برای اکثر کاربردها تبدیل میکند. علاوه بر این، پیشرفت در فناوری تولید منجر به بهبود راندمان تولید و عملکرد شده و هزینه آهنرباهای High Br NdFeB را بیشتر کاهش داده است. این مقرون به صرفه بودن، آنها را در دسترس طیف وسیعی از صنایع قرار داده و باعث پذیرش گسترده آنها شده است .
۴. کاربردهای متنوع آهنرباهای NdFeB با خلوص بالا
۴.۱ صنعت الکترونیک
صنعت الکترونیک به دلیل عملکرد مغناطیسی بالا و اندازه جمع و جور، یکی از بزرگترین مصرفکنندگان آهنرباهای High Br NdFeB است. این آهنرباها در طیف وسیعی از دستگاههای الکترونیکی، از جمله تلفنهای هوشمند، تبلتها، لپتاپها، دوربینها و هدفونها استفاده میشوند. در تلفنهای هوشمند، آهنرباهای High Br NdFeB در بلندگو، موتور ویبره و ماژول دوربین استفاده میشوند. بلندگو برای چرخاندن دیافراگم و تولید صدای واضح و بلند به یک میدان مغناطیسی قوی نیاز دارد، در حالی که موتور ویبره از یک آهنربا برای ایجاد ارتعاشات برای بازخورد لمسی استفاده میکند. در دوربینها، آهنرباها در مکانیسم فوکوس خودکار برای حرکت دقیق لنز استفاده میشوند. آهنرباهای High Br NdFeB همچنین در هارد دیسکها (HDD) و درایوهای حالت جامد (SSD) برای کنترل حرکت هد خواندن/نوشتن استفاده میشوند و ذخیره و بازیابی سریع و دقیق دادهها را تضمین میکنند. علاوه بر این، آنها در سلفهای برق، ترانسفورماتورها و حسگرهای مغناطیسی استفاده میشوند و کارایی و عملکرد مدارهای الکترونیکی را بهبود میبخشند .
۴.۲ صنعت خودرو
صنعت خودرو در حال تغییر سریع به سمت الکتریکی شدن است و آهنرباهای High Br NdFeB نقش مهمی در این تغییر ایفا میکنند. آنها یک جزء کلیدی در موتورهای الکتریکی وسایل نقلیه الکتریکی (EV)، وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی (HEV) و وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی قابل اتصال به برق (PHEV) هستند. پسماند و چگالی انرژی بالای آهنرباهای High Br NdFeB به موتورهای الکتریکی اجازه میدهد تا با طراحی کوچکتر و سبکتر، قدرت بیشتری تولید کنند و شتاب، حداکثر سرعت و راندمان انرژی خودرو را بهبود بخشند. به عنوان مثال، یک موتور EV معمولی از چندین کیلوگرم آهنربای High Br NdFeB استفاده میکند که در روتور چیده شدهاند تا یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد کنند. سیمپیچهای استاتور با این میدان مغناطیسی تعامل دارند تا گشتاور تولید کنند و وسیله نقلیه را به جلو حرکت دهند. آهنرباهای High Br NdFeB همچنین در سایر اجزای خودرو مانند سیستمهای فرمان هیدرولیک، سنسورهای ABS و ترمزهای الکتریکی استفاده میشوند. در سیستمهای فرمان هیدرولیک، آهنرباها به ارائه فرمان دقیق و واکنشپذیر کمک میکنند، در حالی که در سنسورهای ABS، سرعت چرخها را برای جلوگیری از لغزندگی تشخیص میدهند .
۴.۳ صنعت انرژیهای تجدیدپذیر
صنعت انرژیهای تجدیدپذیر، به ویژه انرژی بادی و خورشیدی، برای تولید کارآمد برق به شدت به آهنرباهای High Br NdFeB متکی است. در توربینهای بادی، آهنرباهای High Br NdFeB در ژنراتورهای سنکرون آهنربای دائمی (PMSG) استفاده میشوند که انرژی چرخشی پرههای توربین را به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند. PMSGها به لطف عملکرد مغناطیسی بالای آهنرباهای High Br NdFeB، در مقایسه با ژنراتورهای القایی سنتی، راندمان بالاتر، نیاز به نگهداری کمتر و اندازه کوچکتری دارند. آهنرباها روی روتور ژنراتور نصب میشوند و با چرخش روتور، یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد میکنند که جریان الکتریکی را در سیمپیچهای استاتور القا میکند. آهنرباهای High Br NdFeB همچنین در ردیابهای خورشیدی استفاده میشوند که موقعیت پنلهای خورشیدی را برای به حداکثر رساندن جذب نور خورشید تنظیم میکنند. آهنرباها به چرخاندن موتورهایی که پنلهای خورشیدی را میچرخانند کمک میکنند و ردیابی دقیق و کارآمد را تضمین میکنند. علاوه بر این، آنها در سیستمهای ذخیره انرژی، مانند باتریها و ابرخازنها، برای بهبود چگالی انرژی و راندمان شارژ/دشارژ استفاده میشوند .
۴.۴ صنایع هوافضا و دفاعی
صنایع هوافضا و دفاع به موادی با کارایی بالا نیاز دارند که بتوانند در شرایط سخت مقاومت کنند و آهنرباهای High Br NdFeB برای این منظور بسیار مناسب هستند. این آهنرباها در انواع کاربردهای هوافضا و دفاعی، از جمله موتورهای هواپیما، سیستمهای ماهوارهای، سیستمهای راداری و سیستمهای هدایت موشک استفاده میشوند. در موتورهای هواپیما، آهنرباهای High Br NdFeB در محرکهای الکتریکی، حسگرها و ژنراتورها استفاده میشوند و عملکرد قابل اعتمادی را در دماهای بالا، فشارهای بالا و ارتعاش ارائه میدهند. در سیستمهای ماهوارهای، آهنرباها در سیستمهای کنترل وضعیت برای تنظیم جهت ماهواره و همچنین در سیستمهای ارتباطی برای افزایش انتقال و دریافت سیگنال استفاده میشوند. سیستمهای رادار از آهنرباهای High Br NdFeB در آنتن و اجزای فرستنده/گیرنده استفاده میکنند و برد، وضوح و حساسیت رادار را بهبود میبخشند. در سیستمهای هدایت موشک، آهنرباها در ژیروسکوپها و شتابسنجها برای ارائه اطلاعات ناوبری و هدفگیری دقیق استفاده میشوند .
۴.۵ صنعت پزشکی
صنعت پزشکی یکی دیگر از حوزههای کاربردی مهم برای آهنرباهای High Br NdFeB است، جایی که عملکرد مغناطیسی بالا و زیستسازگاری آنها (در صورت پوشش مناسب) آنها را برای دستگاههای مختلف پزشکی ایدهآل میکند. آنها در دستگاههای تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) استفاده میشوند که برای تولید تصاویر دقیق از بدن انسان به میدانهای مغناطیسی قوی متکی هستند. آهنرباهای High Br NdFeB در آهنربای اصلی دستگاههای MRI استفاده میشوند و یک میدان مغناطیسی استاتیک 1.5 تسلا، 3 تسلا یا بالاتر ایجاد میکنند که پروتونها را در بافتهای بدن همسو میکند. هنگامی که یک پالس فرکانس رادیویی اعمال میشود، پروتونها سیگنالهایی را منتشر میکنند که توسط دستگاه MRI شناسایی میشوند و تصاویری از اندامها و ساختارهای داخلی ایجاد میکنند. آهنرباهای High Br NdFeB همچنین در پمپهای پزشکی مانند پمپهای انسولین و دستگاههای کمکی بطنی (VAD) برای هدایت مکانیسم پمپاژ با کنترل دقیق استفاده میشوند. علاوه بر این، آنها در دستگاههای مغناطیس درمانی استفاده میشوند که از میدانهای مغناطیسی برای درمان بیماریهای مختلفی مانند درد، التهاب و آرتروز استفاده میکنند .
۵. چالشها و راهحلها در استفاده از آهنرباهای NdFeB با درصد برم بالا
۵.۱ مقاومت در برابر خوردگی
همانطور که قبلاً ذکر شد، آهنرباهای High Br NdFeB به دلیل وجود نئودیمیم که بسیار واکنشپذیر است، مستعد خوردگی هستند. خوردگی میتواند منجر به تخریب خواص مغناطیسی آهنربا و همچنین تشکیل زنگزدگی و سایر محصولات خوردگی شود که میتوانند به آهنربا و اجزای اطراف آن آسیب برسانند. برای رفع این چالش، فناوریهای مختلف عملیات سطحی توسعه یافتهاند. آبکاری نیکل (Ni-Cu-Ni) یک عملیات رایج است که یک مانع محافظ در برابر رطوبت و اکسیژن ایجاد میکند و در عین حال چسبندگی و رسانایی الکتریکی آهنربا را بهبود میبخشد. پوشش اپوکسی یکی دیگر از عملیاتهای موثر است که مقاومت در برابر خوردگی عالی را در محیطهای سخت مانند کاربردهای دریایی و شیمیایی ارائه میدهد. علاوه بر این، محققان در حال بررسی روشهای جدید عملیات سطحی مانند رسوب لایه اتمی (ALD) و رسوب بخار فیزیکی (PVD) هستند که میتوانند پوششهای نازکتر و یکنواختتری با مقاومت در برابر خوردگی افزایش یافته ایجاد کنند. رویکرد دیگر اصلاح ترکیب آهنربا با افزودن عناصری مانند کبالت، کروم یا آلومینیوم است که میتواند مقاومت ذاتی آهنربا در برابر خوردگی را بهبود بخشد .
۵.۲ پایداری دمایی
آهنرباهای NdFeB با درصد Br بالا در مقایسه با آهنرباهای دیگر مانند آهنرباهای ساماریوم-کبالت، دمای کوری نسبتاً پایینی دارند که محدوده دمایی عملکرد آنها را محدود میکند. در دماهای بالا، وادارندگی آهنربا کاهش مییابد و خطر مغناطیسزدایی را افزایش میدهد. برای بهبود پایداری دما، تولیدکنندگان اغلب دیسپروزیم یا تربیوم را به ترکیب آهنربا اضافه میکنند. این عناصر میدان ناهمسانگردی مغناطیسی-کریستالی را افزایش میدهند که وادارندگی را افزایش داده و ضریب دمایی وادارندگی را کاهش میدهد. با این حال، دیسپروزیم و تربیوم کمیاب و گران هستند که میتواند هزینه آهنربا را افزایش دهد.