Senz Magnet - Globálny výrobca trvalých magnetov & Dodávateľ viac ako 20 rokov.
VysokoBr NdFeB magnety: Uvoľnenie sily vysokej remanencie v pokročilých magnetických aplikáciách
2025-12-01
Úvod
V oblasti permanentných magnetov sú neodýmovo-železo-bórové (NdFeB) magnety už dlho základným kameňom moderných technológií a sú oslavované pre svoj výnimočný magnetický výkon. Spomedzi rôznych druhov NdFeB magnetov sa High Br NdFeB magnety – definované svojou vysokou remanenciou (Br) – stali kľúčovou súčasťou posúvania hraníc možností v odvetviach od elektroniky a automobilového priemyslu až po obnoviteľné zdroje energie a letecký priemysel. Remanencia alebo zvyšková hustota magnetického toku predstavuje magnetickú indukciu zostávajúcu v materiáli po odstránení vonkajšieho magnetického poľa. Pre High Br NdFeB magnety je tento parameter výrazne zvýšený v porovnaní so štandardnými NdFeB triedami, čo im umožňuje generovať silnejšie magnetické polia v kompaktných rozmeroch. Tento článok sa ponára do základných vlastností, výrobných procesov, kľúčových výhod, rôznych aplikácií, výziev a budúcich vyhliadok High Br NdFeB magnetov a zdôrazňuje ich kľúčovú úlohu pri podpore technologických inovácií a udržateľnosti .
1. Základné vlastnosti magnetov NdFeB s vysokým obsahom Br
1.1 Magnetické vlastnosti
Charakteristickým znakom magnetov NdFeB s vysokým obsahom Br je ich výnimočná remanencia. Štandardné magnety NdFeB zvyčajne vykazujú remanenciu (Br) v rozmedzí od 1,0 T do 1,4 T, zatiaľ čo magnety s vysokým obsahom Br tento rozsah prekračujú a často dosahujú 1,45 T až 1,6 T alebo viac, v závislosti od zloženia a výrobných techník. Táto vysoká hodnota Br sa premieta do silnejšieho vnútorného magnetického poľa, čo umožňuje magnetu udržať si vyššiu úroveň magnetizácie aj bez prítomnosti vonkajšieho poľa. Okrem vysokej remanencie si tieto magnety zachovávajú aj priaznivú koercivitu (HcJ) a maximálny energetický produkt (BH)max – dva ďalšie kritické magnetické parametre. Koercivita, teda odolnosť voči demagnetizácii, zabezpečuje, že magnet si zachováva svoje magnetické vlastnosti aj v náročných podmienkach, ako sú vysoké teploty alebo vonkajšie magnetické rušenie. Magnety NdFeB s vysokým obsahom Br majú zvyčajne koercivitu medzi 800 kA/m a 1200 kA/m, čím vyvažujú potrebu stability s vysokou remanenciou. Maximálny energetický produkt, ktorý meria schopnosť magnetu ukladať magnetickú energiu, sa pohybuje od 35 MGOe do 55 MGOe pre triedy s vysokým obsahom Br, vďaka čomu sú ideálne pre aplikácie vyžadujúce vysokú hustotu výkonu .
1.2 Fyzikálne a chemické vlastnosti
VysokoBr NdFeB magnety sa skladajú z ternárnej zliatiny neodýmu (Nd), železa (Fe) a bóru (B) s typickým zložením 25 – 35 % Nd, 60 – 70 % Fe a 1 – 2 % B. Na zlepšenie magnetického výkonu a stability sa často pridávajú stopové prvky, ako je dysprosium (Dy), terbium (Tb), kobalt (Co) a gálium (Ga). Dysprosium a terbium zlepšujú koercitivitu zjemnením štruktúry zŕn a znížením magnetokryštalického anizotropného poľa, zatiaľ čo kobalt zvyšuje teplotnú stabilitu a odolnosť proti korózii. Gálium na druhej strane pomáha pri procese spekania, podporuje zhutňovanie a znižuje pórovitosť. Fyzicky sú vysokoBr NdFeB magnety husté, s typickou hustotou 7,4 – 7,6 g/cm³, a vykazujú vysokú tvrdosť (HV 500 – 600), vďaka čomu sú odolné voči opotrebovaniu, ale aj krehké a náchylné na odštiepenie, ak sa s nimi nezaobchádza opatrne. Chemicky sú náchylné na koróziu, najmä vo vlhkom alebo kyslom prostredí, kvôli prítomnosti neodýmu, ktorý je vysoko reaktívny. To si vyžaduje povrchové úpravy, ako je nikelovanie (Ni-Cu-Ni), zinkovanie, epoxidový náter alebo hliníkový náter, aby sa magnet chránil pred oxidáciou a degradáciou .
1.3 Teplotná stabilita
Teplota má významný vplyv na magnetické vlastnosti magnetov NdFeB a typy s vysokým obsahom Br nie sú výnimkou. Curieova teplota (Tc) – teplota, pri ktorej magnet stráca svoje feromagnetické vlastnosti – je pre štandardné magnety NdFeB približne 310 °C a typy s vysokým obsahom Br majú zvyčajne podobnú alebo mierne nižšiu Curieovu teplotu (300 – 310 °C) vďaka ich optimalizovanému zloženiu pre remanenciu. Prevádzkový teplotný rozsah magnetov NdFeB s vysokým obsahom Br je však určený ich teplotným koeficientom koercitivity (αHcJ), ktorý udáva, o koľko koercivita klesá so zvyšujúcou sa teplotou. Typy s vysokým obsahom Br s pridaným dyspróziom alebo terbiom vykazujú lepšiu teplotnú stabilitu s prevádzkovými teplotami v rozmedzí od -40 °C do 120 °C alebo vyšších (až do 150 °C pre špeciálne typy). Mimo tohto rozsahu môže koercitivita magnetu klesnúť na úroveň, pri ktorej dochádza k demagnetizácii, čo obmedzuje jeho výkon. Preto je nevyhnutné vybrať vhodný druh magnetu High Br NdFeB na základe špecifických teplotných požiadaviek aplikácie .
2. Výrobné procesy magnetov NdFeB s vysokým obsahom Br
2.1 Príprava surovín
Výroba magnetov High Br NdFeB začína starostlivým výberom a prípravou surovín. Hlavnými zložkami sú vysoko čistý neodým (99,5 % alebo viac), železo (čistota 99,9 %) a bór (zvyčajne vo forme feroboru, FeB, s 18 – 20 % B). Stopové prvky, ako je dysprosium, terbium, kobalt a gálium, sa pridávajú v presných množstvách, aby sa dosiahli požadované magnetické vlastnosti. Suroviny sa odvážia podľa požadovaného zloženia a dôkladne sa premiešajú vo vysokoenergetickom guľovom mlyne alebo prúdovom mlyne, čím sa vytvorí homogénny prášok. Proces mletia zmenšuje veľkosť častíc na približne 3 – 5 μm, čo je rozhodujúce pre dosiahnutie požadovaných magnetických vlastností počas následného spracovania. Aby sa zabránilo oxidácii, miešanie a mletie sa často vykonáva v inertnej atmosfére (napr. argón alebo dusík) alebo vo vákuu .
2.2 Proces spekania
Spekanie je kľúčovým krokom pri výrobe magnetov High Br NdFeB, pretože zhutňuje prášok do pevného magnetu s optimalizovanými magnetickými vlastnosťami. Mletý prášok sa pomocou lisu lisuje do zeleného výlisku. Počas lisovania sa aplikuje magnetické pole na zarovnanie magnetických domén častíc prášku, čo zvyšuje remanenciu výsledného magnetu. Sila magnetického poľa počas lisovania sa zvyčajne pohybuje od 1,5 T do 2,0 T, čo zabezpečuje, že častice sú zarovnané pozdĺž ľahkej osi magnetizácie. Zelený výlisek sa potom speká vo vákuovej peci alebo peci s ochrannou atmosférou (argón) pri teplote 1050 – 1150 °C počas 2 – 4 hodín. Spekanie spôsobuje, že sa častice prášku spoja difúziou, čím sa znižuje pórovitosť a zvyšuje hustota. Po spekaní sa magnet podrobí procesu popúšťania, ktorý zahŕňa zahrievanie na 500 – 600 °C počas 1 – 2 hodín a následné pomalé ochladzovanie. Popúšťanie zlepšuje koercivitu a magnetickú stabilitu uvoľnením vnútorného napätia a zjemnením štruktúry zŕn .
2.3 Obrábanie a povrchová úprava
Po spekaní a popúšťaní sa magnety High Br NdFeB opracujú, aby sa dosiahol požadovaný tvar, veľkosť a tolerancia. Vzhľadom na ich vysokú tvrdosť a krehkosť sa obrábanie zvyčajne vykonáva pomocou diamantových nástrojov, ako sú diamantové píly, brúsky a lapovacie stroje. Medzi bežné obrábacie procesy patrí rezanie, brúsenie, vŕtanie a leštenie. Presné obrábanie je nevyhnutné na zabezpečenie toho, aby magnety spĺňali prísne rozmerové požiadavky rôznych aplikácií, ako sú elektromotory a magnetické senzory. Po obrábaní sa magnety povrchovo upravia, aby sa chránili pred koróziou. Ako už bolo spomenuté, medzi bežné povrchové úpravy patrí nikelovanie, zinkovanie, epoxidový náter a hliníkový náter. Nikelovanie (Ni-Cu-Ni) je jednou z najpoužívanejších úprav vďaka svojej vynikajúcej odolnosti proti korózii, priľnavosti a elektrickej vodivosti. Epoxidový náter je uprednostňovaný pre aplikácie v náročných prostrediach, pretože poskytuje hrubšiu a odolnejšiu bariéru proti vlhkosti a chemikáliám .
2.4 Kontrola a testovanie kvality
Kontrola kvality je kritickým aspektom výrobného procesu magnetov High Br NdFeB, ktorý zabezpečuje, aby magnety spĺňali špecifikované magnetické a fyzikálne vlastnosti. V rôznych fázach výroby sa vykonávajú rôzne testy vrátane testovania surovín, práškových testov, testov zelených kompaktných materiálov, testov spekaných magnetov a testov konečného produktu. Magnetické vlastnosti, ako je remanencia (Br), koercivita (HcJ), maximálny energetický produkt (BH)max a pravouhlosť (Hk/HcJ), sa merajú pomocou hysteréziografu alebo permeametra. Fyzikálne vlastnosti, ako je hustota, tvrdosť a rozmery, sa kontrolujú pomocou hustomeru, testera tvrdosti a súradnicového meracieho stroja (CMM). Odolnosť proti korózii sa hodnotí testovaním v soľnej hmle, testovaním vlhkosti a imerzným testovaním. Okrem toho sa vykonáva mikroštrukturálna analýza pomocou skenovacej elektrónovej mikroskopie (SEM) a röntgenovej difrakcie (XRD), aby sa zabezpečila optimálna štruktúra zŕn a fázové zloženie. Všetky magnety, ktoré nespĺňajú normy kvality, sa zamietnu alebo prepracujú .
3. Kľúčové výhody magnetov NdFeB s vysokým obsahom Br
3.1 Vysoká hustota magnetickej energie
Jednou z najvýznamnejších výhod magnetov High Br NdFeB je ich vysoká hustota magnetickej energie, ktorá je výsledkom ich výnimočnej remanencie a maximálneho energetického produktu. V porovnaní s inými permanentnými magnetmi, ako sú feritové magnety, samárium-kobaltové (SmCo) magnety a alnico magnety, ponúkajú magnety High Br NdFeB oveľa vyššiu hustotu energie, čo umožňuje navrhovanie menších, ľahších a výkonnejších zariadení. Napríklad magnet High Br NdFeB s (BH)max 50 MGOe dokáže generovať magnetické pole, ktoré je niekoľkonásobne silnejšie ako feritový magnet s (BH)max 5 MGOe, pričom zaberá iba zlomok objemu. Táto vysoká hustota energie je obzvlášť výhodná v aplikáciách, kde sú priestor a hmotnosť kritickými obmedzeniami, ako napríklad v elektrických vozidlách (EV), prenosnej elektronike a leteckých komponentoch .
3.2 Kompaktná veľkosť a nízka hmotnosť
Vysoká hustota magnetickej energie magnetov High Br NdFeB umožňuje miniaturizáciu magnetických zariadení. Použitím menšieho a ľahšieho magnetu High Br NdFeB namiesto väčšieho a ťažšieho magnetu iného typu môžu výrobcovia znížiť celkovú veľkosť a hmotnosť svojich produktov bez kompromisov vo výkone. To je obzvlášť dôležité v elektronickom priemysle, kde spotrebitelia požadujú menšie a prenosnejšie zariadenia, ako sú smartfóny, notebooky a nositeľné technológie. V elektrických vozidlách môže zníženie veľkosti a hmotnosti motora a iných magnetických komponentov zlepšiť energetickú účinnosť vozidla a predĺžiť jeho dojazd. Podobne v leteckom priemysle ľahké magnety prispievajú k úspore paliva a zvýšeniu nosnosti .
3.3 Vynikajúci výkon v slabých magnetických poliach
VysokoBr NdFeB magnety vykazujú vynikajúci výkon aj v slabých vonkajších magnetických poliach, vďaka čomu sú ideálne pre aplikácie, kde magnet nie je vystavený silnému vonkajšiemu poľu. Ich vysoká remanencia zabezpečuje, že si zachovajú silné magnetické pole aj po odstránení vonkajšieho poľa, čo je kľúčové pre aplikácie, ako sú magnetické senzory, magnetické separátory a zdravotnícke pomôcky. Napríklad v magnetickom senzore používanom na detekciu polohy pohyblivej časti môže vysokoBr NdFeB magnet generovať jasný a stabilný signál aj v prítomnosti slabého vonkajšieho magnetického rušenia. V magnetických separátoroch umožňuje vysoká remanencia efektívne oddelenie magnetických materiálov od nemagnetických materiálov, a to aj pri nízkych intenzitách magnetického poľa .
3.4 Nákladová efektívnosť
Napriek svojmu pokročilému výkonu sú magnety High Br NdFeB relatívne cenovo dostupné v porovnaní s inými vysokovýkonnými magnetmi, ako sú napríklad magnety zo samária a kobaltu. Magnety zo samária a kobaltu ponúkajú vynikajúcu teplotnú stabilitu a odolnosť proti korózii, ale sú oveľa drahšie kvôli vzácnosti a vysokej cene samária a kobaltu. Na druhej strane magnety High Br NdFeB používajú ako primárnu zložku železo, ktoré je hojné a lacné, vďaka čomu sú pre väčšinu aplikácií ekonomickejšou voľbou. Okrem toho pokroky vo výrobných technológiách viedli k zlepšeniu efektivity výroby a výťažnosti, čím sa ďalej znížili náklady na magnety High Br NdFeB. Táto cenovo efektívnosť ich sprístupnila širokej škále priemyselných odvetví, čo viedlo k ich širokému prijatiu .
4. Rôzne aplikácie magnetov NdFeB s vysokým obsahom Br
4.1 Elektronický priemysel
Elektronický priemysel je jedným z najväčších spotrebiteľov magnetov High Br NdFeB vďaka ich vysokému magnetickému výkonu a kompaktným rozmerom. Používajú sa v širokej škále elektronických zariadení vrátane smartfónov, tabletov, notebookov, fotoaparátov a slúchadiel. V smartfónoch sa magnety High Br NdFeB používajú v reproduktore, vibračnom motore a module kamery. Reproduktor vyžaduje silné magnetické pole na pohon membrány, čím vytvára čistý a hlasný zvuk, zatiaľ čo vibračný motor používa magnet na generovanie vibrácií pre haptickú spätnú väzbu. Vo fotoaparátoch sa magnety používajú v mechanizme automatického zaostrovania na presný pohyb objektívu. Magnety High Br NdFeB sa tiež používajú v pevných diskoch (HDD) a diskoch SSD na ovládanie pohybu čítacej/zapisovacej hlavy, čím sa zabezpečuje rýchle a presné ukladanie a vyhľadávanie údajov. Okrem toho sa používajú vo výkonových induktoroch, transformátoroch a magnetických senzoroch, čím sa zlepšuje účinnosť a výkon elektronických obvodov .
4.2 Automobilový priemysel
Automobilový priemysel zažíva rýchly prechod smerom k elektrifikácii a magnety High Br NdFeB zohrávajú v tomto prechode kľúčovú úlohu. Sú kľúčovou súčasťou elektromotorov elektrických vozidiel (EV), hybridných elektrických vozidiel (HEV) a plug-in hybridných elektrických vozidiel (PHEV). Vysoká remanencia a hustota energie magnetov High Br NdFeB umožňuje elektromotorom generovať viac výkonu s menšou a ľahšou konštrukciou, čím sa zlepšuje zrýchlenie vozidla, maximálna rýchlosť a energetická účinnosť. Napríklad typický motor elektromobilu používa niekoľko kilogramov magnetov High Br NdFeB, ktoré sú usporiadané v rotore a vytvárajú silné magnetické pole. Statorové vinutia interagujú s týmto magnetickým poľom a vytvárajú krútiaci moment, ktorý poháňa vozidlo dopredu. Magnety High Br NdFeB sa používajú aj v iných automobilových komponentoch, ako sú systémy posilňovača riadenia, senzory ABS a elektrické brzdy. V systémoch posilňovača riadenia magnety pomáhajú zabezpečiť presné a citlivé riadenie, zatiaľ čo v senzoroch ABS detekujú rýchlosť kolies, aby sa zabránilo šmyku .
4.3 Priemysel obnoviteľných zdrojov energie
Odvetvie obnoviteľných zdrojov energie, najmä veterná a solárna energia, sa vo veľkej miere spolieha na magnety High Br NdFeB pre efektívnu výrobu energie. Vo veterných turbínach sa magnety High Br NdFeB používajú v synchrónnych generátoroch s permanentnými magnetmi (PMSG), ktoré premieňajú rotačnú energiu lopatiek turbíny na elektrickú energiu. PMSG ponúkajú vyššiu účinnosť, nižšie nároky na údržbu a menšie rozmery v porovnaní s tradičnými indukčnými generátormi vďaka vysokému magnetickému výkonu magnetov High Br NdFeB. Magnety sú namontované na rotore generátora a pri otáčaní rotora vytvárajú rotujúce magnetické pole, ktoré indukuje elektrický prúd vo vinutiach statora. Magnety High Br NdFeB sa tiež používajú v solárnych sledovačoch, ktoré upravujú polohu solárnych panelov tak, aby maximalizovali absorpciu slnečného žiarenia. Magnety pomáhajú poháňať motory, ktoré otáčajú solárne panely, čím zabezpečujú presné a efektívne sledovanie. Okrem toho sa používajú v systémoch na ukladanie energie, ako sú batérie a superkondenzátory, na zlepšenie hustoty energie a účinnosti nabíjania/vybíjania .
4.4 Letecký a obranný priemysel
Letecký a obranný priemysel vyžaduje vysokovýkonné materiály, ktoré odolávajú extrémnym podmienkam, a magnety High Br NdFeB sú na tento účel veľmi vhodné. Používajú sa v rôznych leteckých a obranných aplikáciách vrátane leteckých motorov, satelitných systémov, radarových systémov a systémov navádzania rakiet. V leteckých motoroch sa magnety High Br NdFeB používajú v elektrických ovládačoch, senzoroch a generátoroch, čím poskytujú spoľahlivý výkon pri vysokých teplotách, vysokých tlakoch a vibráciách. V satelitných systémoch sa magnety používajú v systémoch riadenia polohy na úpravu orientácie satelitu, ako aj v komunikačných systémoch na zlepšenie prenosu a príjmu signálu. Radarové systémy používajú magnety High Br NdFeB v anténnych a vysielacích/prijímacích komponentoch, čím sa zlepšuje dosah, rozlíšenie a citlivosť radaru. V systémoch navádzania rakiet sa magnety používajú v gyroskopoch a akcelerometroch na poskytovanie presných navigačných a zameriavacích informácií .
4.5 Lekársky priemysel
Ďalšou dôležitou oblasťou použitia magnetov High Br NdFeB je medicínsky priemysel, kde ich vysoký magnetický výkon a biokompatibilita (pri správnom povlaku) robia ideálnymi pre rôzne zdravotnícke pomôcky. Používajú sa v prístrojoch magnetickej rezonancie (MRI), ktoré sa spoliehajú na silné magnetické polia na vytváranie detailných snímok ľudského tela. Magnety High Br NdFeB sa používajú v hlavnom magnete prístrojov MRI, kde generujú statické magnetické pole s silou 1,5 T, 3,0 T alebo vyššie, ktoré zarovnáva protóny v telesných tkanivách. Keď sa aplikuje rádiofrekvenčný impulz, protóny vysielajú signály, ktoré detekuje prístroj MRI, čím sa vytvárajú snímky vnútorných orgánov a štruktúr. Magnety High Br NdFeB sa tiež používajú v lekárskych pumpách, ako sú inzulínové pumpy a zariadenia na podporu komorovej systoly (VAD), na presné ovládanie čerpacieho mechanizmu. Okrem toho sa používajú v zariadeniach na magnetickú terapiu, ktoré využívajú magnetické polia na liečbu rôznych stavov, ako je bolesť, zápal a artritída .
5. Výzvy a riešenia pri používaní vysokobrómových NdFeB magnetov
5.1 Odolnosť proti korózii
Ako už bolo spomenuté, magnety High Br NdFeB sú náchylné na koróziu v dôsledku prítomnosti neodýmu, ktorý je vysoko reaktívny. Korózia môže viesť k degradácii magnetických vlastností magnetu, ako aj k tvorbe hrdze a iných produktov korózie, ktoré môžu poškodiť magnet a okolité komponenty. Na riešenie tohto problému boli vyvinuté rôzne technológie povrchovej úpravy. Niklovanie (Ni-Cu-Ni) je bežná úprava, ktorá poskytuje ochrannú bariéru proti vlhkosti a kyslíku a zároveň zlepšuje priľnavosť a elektrickú vodivosť magnetu. Epoxidový povlak je ďalšou účinnou úpravou, ktorá ponúka vynikajúcu odolnosť proti korózii v náročných prostrediach, ako sú námorné a chemické aplikácie. Okrem toho výskumníci skúmajú nové metódy povrchovej úpravy, ako je atómová vrstvová depozícia (ALD) a fyzikálna depozícia z pár (PVD), ktoré môžu poskytnúť tenšie a rovnomernejšie povlaky so zvýšenou odolnosťou proti korózii. Ďalším prístupom je modifikácia zloženia magnetu pridaním prvkov, ako je kobalt, chróm alebo hliník, čo môže zlepšiť vnútornú odolnosť magnetu proti korózii .
5.2 Teplotná stabilita
VysokoBr NdFeB magnety majú relatívne nízke Curieove teploty v porovnaní s inými magnetmi, ako sú napríklad samárium-kobaltové magnety, čo obmedzuje ich rozsah prevádzkových teplôt. Pri vysokých teplotách sa koercivita magnetu znižuje, čím sa zvyšuje riziko demagnetizácie. Na zlepšenie teplotnej stability výrobcovia často pridávajú do zloženia magnetu dysprosium alebo terbium. Tieto prvky zvyšujú magnetokryštalické anizotropné pole, čo zvyšuje koercivitu a znižuje teplotný koeficient koercivity. Dysprosium a terbium sú však zriedkavé a drahé, čo môže zvýšiť cenu magnetu.
ReviewsNumber of comments: {{ page.total }}
I want to comment?
{{item.nickname ? (item.nickname.slice(0, 2) + '*****') : item.source === 1 ? 'mall buyer' : '--'}}
{{item.comment_time}}
Review in the {{item.country}}
Reviews
Merchant
{{replyItem.nickname ? (replyItem.nickname.slice(0, 2) + '*****') : replyItem.source === 1 ? 'mall buyer' : '--'}}
{{replyItem.parent_nickname ? (replyItem.parent_nickname.slice(0, 2) + '*****') : '--'}}
{{replyItem.is_merchant_reply === 1 ? replyItem.reply_time : replyItem.comment_time}}
Review in the {{replyItem.country}}
Reviews
No customer reviews
Odporúča sa pre vás
žiadne dáta
Spojte sa s nami
Kontakt: Iris Yang & Jianrong Shan
Tel: +86-18368402448
E-mail:
iris@senzmagnet.com
Adresa: Izba 610, 6. poschodie, budova zahraničného obchodu, č. 336 Shengzhou Avenue, Shanhu Street, Shengzhou City, Shaoxing City, Zhejiang Province, 312400
Copyright © 2025 Shengzhou Senz Magnet Co., Ltd. |
Mapa stránok
|
Zásady ochrany osobných údajov