Onder welke omstandigheden kunnen ferrietmagneten of samarium-kobaltmagneten NdFeB-magneten vervangen? Wat zijn de verschillen in prijs en prestaties?

2. Wanneer moet u NdFeB vervangen door ferrietmagneten?

2.1 Kostengedreven toepassingen

• Economisch voordeel : ferrietmagneten zijn 60–90% goedkoper dan NdFeB-magneten vanwege de ruime beschikbaarheid van grondstoffen (ijzeroxide, strontium/bariumcarbonaat) en het eenvoudige keramische sinterproces.
• Massaproductie : Ideaal voor producten met een groot volume en een lage marge, zoals consumentenelektronica (luidsprekers, koelkastafdichtingen), speelgoed en autosensoren.
• Voorbeeld : Een ferrietmagneet kost 0,01–0,10 per eenheid in bulk, tegenover 1–10 voor NdFeB van vergelijkbare grootte.

2.2 Temperatuurstabiliteit

• Werkingsbereik : Ferrietmagneten blijven stabiel van -40°C tot 250°C , waardoor ze geschikt zijn voor onderdelen onder de motorkap van auto's en industriële motoren die worden blootgesteld aan hittecycli.
• Beperking van NdFeB : NdFeB-magneten verliezen 0,12% van hun magnetisatie per °C boven 60 °C, waardoor thermische stabilisatie in omgevingen met hoge temperaturen vereist is.

2.3 Corrosiebestendigheid

• Inherente duurzaamheid : ferrietmagneten hebben geen coating nodig, wat de productiecomplexiteit en -kosten verlaagt. NdFeB-magneten, die gevoelig zijn voor roest, moeten worden gecoat met epoxy, nikkel of zink, wat de kosten met 10-30% verhoogt.

2.4 Vereisten voor lage prestaties

• Magnetische sterkte : ferrietmagneten hebben een laag energieproduct ( 4–5 MGOe ), voldoende voor toepassingen zoals:
  • Magnetische scheiders : scheiden van ijzerdeeltjes in de mijnbouw (waar velden met een hoge gradiënt niet nodig zijn).
  • Luidsprekers : aansturing van spreekspoelen in budgetaudiosystemen.
  • Koelkastdeuren : Eenvoudige vergrendelingsmechanismen.

3. Wanneer NdFeB vervangen moet worden door SmCo-magneten

3.1 Omgevingen met hoge temperaturen

• Thermische prestaties : SmCo-magneten (kwaliteiten SmCo5 en Sm2Co17) werken tot 300–550°C (Curietemperatuur: 700–800°C), wat de limiet van NdFeB van 80–200°C ruimschoots overtreft.
• Toepassingen:
  • Lucht- en ruimtevaart : Actuatoren in straalmotoren of satellietcomponenten.
  • Medisch : MRI-machine-gradiëntspoelen (hoewel NdFeB hier de boventoon voert vanwege de kosten).
  • Industrieel : Hogesnelheidsmotoren en -generatoren bij het boren naar olie en gas.

3.2 Corrosiebestendigheid

• Natuurlijke duurzaamheid : SmCo-magneten zijn bestand tegen oxidatie en chemische degradatie zonder coatings, in tegenstelling tot NdFeB, dat corrodeert in vochtige of zoute omgevingen.
• Gebruiksvoorbeeld : maritieme sensoren, offshore windturbines en medische implantaten (bijv. pacemakers).

3.3 Demagnetisatieweerstand

• Hoge coërciviteit : SmCo-magneten hebben een coërciviteit ( 20–32 kOe ) die vergelijkbaar is met die van NdFeB ( 10–15 kOe voor standaardkwaliteiten ), waardoor ze bestand zijn tegen omgekeerde magnetische velden of mechanische spanning.
• Toepassingen : Tractiemotoren voor elektrische voertuigen, waarbij een hoog koppel en duurzaamheid van cruciaal belang zijn.

3.4 Stralingsweerstand

• Toepassingen in de ruimte : SmCo-magneten worden bij voorkeur gebruikt in satellieten vanwege hun stabiliteit bij kosmische straling, in tegenstelling tot NdFeB, dat na verloop van tijd afbreekt.

4. Kostenvergelijking: NdFeB vs. ferriet vs. SmCo

5. Prestatie-afwegingen

5.1 Magnetische sterkte versus kosten

• NdFeB : ongeëvenaarde sterkte-kostenverhouding voor toepassingen met hoge prestaties (bijv. motoren voor elektrische voertuigen, windturbines).
• Ferriet : Zwak, maar voldoende voor toepassingen met lage krachten (bijv. koelkastafdichtingen).
• SmCo : Gemiddelde sterkte, maar gerechtvaardigd in extreme omgevingen (bijv. lucht- en ruimtevaart).

5.2 Thermische stabiliteit

• NdFeB : Vereist selectie van de graad (bijv. N42SH voor 150°C) of thermische stabilisatie, wat de kosten verhoogt.
• SmCo : Geen graadaanpassingen nodig bij hoge temperaturen, wat het ontwerp vereenvoudigt.

5.3 Broosheid en bewerkbaarheid

• NdFeB : bros, maar kan met nauwe toleranties worden bewerkt (±0,05 mm).
• Ferriet : Zeer bros, beperkt tot eenvoudige vormen (tolerantie ±0,1 mm).
• SmCo : Meest bros, vatbaar voor afbrokkeling tijdens behandeling of montage.

6. Toepassingsspecifieke aanbevelingen

6.1 Vervang NdFeB door ferriet wanneer :

• Budget is van cruciaal belang (bijv. consumentenelektronica, speelgoed).
• Bedrijfstemperatuur ≤250°C (bijv. automobielsensoren).
• Corrosiebestendigheid is niet kritisch (bijv. droge binnenomgevingen).
• Een magnetische sterkte ≥4 MGOe is voldoende (bijv. magnetische scheiders).

6.2 Vervang NdFeB door SmCo wanneer :

• Bedrijfstemperatuur > 200 °C (bijv. actuatoren in de lucht- en ruimtevaart).
• Corrosie- of stralingsbestendigheid is verplicht (bijvoorbeeld bij maritieme sensoren en ruimtesystemen).
• Het risico op demagnetisatie is groot (bijvoorbeeld bij motoren van elektrische voertuigen onder omgekeerde velden).

7. Toekomstige trends

• NdFeB : Vooruitgang op het gebied van korrelgrensdiffusie (GBD) en gerecyclede zeldzame aardmetalen zijn gericht op het verlagen van de kosten en het verbeteren van de thermische stabiliteit.
• Ferriet : Innovaties op het gebied van gerecyclede inhoud (bijvoorbeeld de Duitse mix van 20% gerecycled ferriet) kunnen de kosten nog verder verlagen.
• SmCo : De volatiliteit van de kobaltprijs en risico's in de toeleveringsketen kunnen de groei beperken, maar de vraag op het gebied van defensie en lucht- en ruimtevaart blijft sterk.

8. Conclusie

Ferriet- en SmCo-magneten bieden in specifieke scenario's een haalbaar alternatief voor NdFeB:

• Ferriet : het meest geschikt voor kostengevoelige, laagpresterende of gematigde temperatuurtoepassingen.
• SmCo : Ideaal voor omgevingen met hoge temperaturen, corrosieve omgevingen of omgevingen die gevoelig zijn voor straling, waar NdFeB faalt.

NdFeB is nog steeds de belangrijkste keuze voor compacte toepassingen met hoge sterkte, maar ontwikkelingen in de materiaalkunde en veranderende marktbehoeften zullen de rol van deze magneten in verschillende sectoren blijven herdefiniëren.