افزایش حساسیت به خوردگی و عملیات سطحی آهنرباهای NdFeB در محیط‌های مرطوب و اسیدی

تأثیر دما بر خواص مغناطیسی نئودیمیم آهن بور و راهکارهایی برای جلوگیری از مغناطیس‌زدایی برگشت‌ناپذیر در دماهای بالا

آهنرباهای نئودیمیوم، که عمدتاً از نئودیمیوم (Nd)، آهن (Fe) و بور (B) تشکیل شده‌اند، به عنوان قوی‌ترین آهنرباهای دائمی تجاری موجود شناخته می‌شوند. استحکام استثنایی آنها ناشی از ترکیبی از خواص منحصر به فرد مواد، از جمله پسماند مغناطیسی بالا (Br)، وادارندگی (Hc) و حداکثر حاصلضرب انرژی مغناطیسی (BHmax) است. در ادامه، مبانی علمی قدرت آنها و محدودیت‌های نظری ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی‌شان را بررسی می‌کنیم.

عملکرد آهنرباهای دائمی، مانند نئودیمیم آهن بور (NdFeB)، با استفاده از پارامترهای کلیدی ارزیابی می‌شود.:
مغناطیس پسماند (Br)
,
نیروی قهری (Hc)
، و
حداکثر حاصلضرب انرژی مغناطیسی (BHmax)
. این پارامترها نشان‌دهنده توانایی آهنربا در تولید و حفظ میدان مغناطیسی، مقاومت در برابر مغناطیس‌زدایی و ذخیره انرژی مغناطیسی هستند. در زیر توضیح مفصلی از معانی فیزیکی، روابط و نحوه استفاده از آنها برای ارزیابی کیفیت آهنربا ارائه شده است.

ساختار بلوری نئودیمیم آهن بور (NdFeB)، به ویژه سیستم تتراگونال آن، اساس خواص مغناطیسی استثنایی آن است که از برهمکنش آرایش اتمی، برهمکنش‌های تبادلی و ناهمسانگردی مغناطیسی-بلوری ناشی می‌شود. در زیر تجزیه و تحلیل دقیقی از چگونگی تأثیر این ساختار بر رفتار مغناطیسی آن ارائه شده است.:

تفاوت در ترکیب یا ریزساختار بین گریدهای مختلف (مثلاً N35، N52) آهنرباهای نئودیمیوم در درجه اول ناشی از تغییرات در خلوص مواد، اصلاح ریزساختاری و پارامترهای پردازش است که در مجموع بر خواص مغناطیسی آنها تأثیر می‌گذارند. در زیر یک تحلیل دقیق آمده است:

آهنرباهای NdFeB (نئودیمیوم-آهن-بور) به دلیل خواص مغناطیسی استثنایی خود مشهور هستند و همین امر آنها را در بسیاری از کاربردهای با کارایی بالا، از جمله وسایل نقلیه الکتریکی، توربین‌های بادی و دستگاه‌های پزشکی پیشرفته، ضروری می‌کند. با این حال، حساسیت آنها به خوردگی به دلیل وجود عناصر واکنشی مانند نئودیمیم، عملیات سطحی مؤثر را برای افزایش دوام و قابلیت اطمینان آنها ضروری می‌سازد. این مقاله به بررسی عملیات سطحی مختلف مورد استفاده برای آهنرباهای NdFeB می‌پردازد و جزئیات فرآیندها، مزایا و کاربردهای آنها را شرح می‌دهد.

مقدمه

مواد مغناطیسی فریت دسته قابل توجهی از مواد مغناطیسی هستند که به طور گسترده در کاربردهای الکترونیکی و الکتریکی متعددی مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها ترکیبات سرامیکی هستند که عمدتاً از اکسید آهن (Fe₂O₃) همراه با سایر اکسیدهای فلزی تشکیل شده‌اند. فریت‌ها را می‌توان به فریت‌های نرم و فریت‌های سخت طبقه‌بندی کرد که هر کدام دارای درجه‌ها و پارامترهای متمایزی هستند که مناسب بودن آنها را برای کاربردهای خاص تعیین می‌کند. این مقاله به بررسی درجات مختلف و پارامترهای کلیدی مواد مغناطیسی فریت می‌پردازد.

مواد مغناطیسی فریت دسته‌ای از ترکیبات سرامیکی هستند که از اکسید آهن (Fe₂O₃) همراه با یک یا چند عنصر فلزی اضافی تشکیل شده‌اند. آنها به دلیل خواص مغناطیسی و الکتریکی منحصر به فرد خود، مانند مقاومت الکتریکی بالا و نفوذپذیری نسبتاً بالا در فرکانس‌های بالا، به طور گسترده در کاربردهای مختلف الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مواد مغناطیسی فریت را می‌توان به طور کلی به دو دسته اصلی طبقه‌بندی کرد: فریت‌های نرم و فریت‌های سخت، که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای متمایزی دارند.

آهنرباهای AlNiCo (آلومینیوم-نیکل-کبالت) دسته‌ای از آهنرباهای دائمی هستند که از زمان توسعه‌شان در دهه ۱۹۳۰ به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند. برخلاف آهنرباهای مدرن با کارایی بالا مانند NdFeB (نئودیمیوم-آهن-بور)، آهنرباهای AlNiCo ...
عاری از عناصر کمیاب
در عوض، برای دستیابی به خواص مغناطیسی خود، به ترکیبی از عناصر فلزی رایج متکی هستند. این تمایز در کاربردهایی که هزینه، پایداری حرارتی یا قابلیت اطمینان زنجیره تأمین بر حداکثر قدرت مغناطیسی اولویت دارند، بسیار مهم است.

مقدمه

آهنرباهای دائمی اجزای ضروری در فناوری مدرن هستند و دستگاه‌ها را از موتورهای الکتریکی گرفته تا سیستم‌های تصویربرداری پزشکی تغذیه می‌کنند. در میان طیف متنوع مواد مغناطیسی، آهنرباهای AlNiCo (آلومینیوم-نیکل-کبالت) و NdFeB (نئودیمیوم-آهن-بور) دو دسته مجزا با خواص و کاربردهای منحصر به فرد هستند. این تحلیل تفاوت‌های اساسی آنها را در ترکیب، عملکرد مغناطیسی، پایداری حرارتی، مقاومت در برابر خوردگی و مقرون به صرفه بودن بررسی می‌کند.

آهنرباهای AlNiCo (آلومینیوم-نیکل-کبالت) دسته‌ای از آهنرباهای دائمی هستند که به دلیل پایداری دمایی استثنایی، مقاومت در برابر خوردگی و چگالی شار مغناطیسی بالا مشهورند. این آهنرباها که اولین بار در دهه ۱۹۳۰ تجاری شدند، تا زمان ظهور آهنرباهای خاکی کمیاب مانند NdFeB و SmCo، بازار آهنرباهای دائمی را در دست داشتند. امروزه، آهنرباهای AlNiCo در کاربردهایی که نیاز به عملکرد قابل اعتماد در دماهای شدید یا محیط‌های خشن دارند، مانند هوافضا، حسگرهای نظامی، پیکاپ‌های گیتار برقی و ابزار دقیق، ضروری هستند. این مقاله به فرآیند پیچیده تولید آهنرباهای AlNiCo می‌پردازد و دو روش اصلی را برجسته می‌کند.—
ریخته‌گری
و
پخت و پز
—و تأثیرات مربوطه آنها بر خواص مواد.