By
Der Neodym-Magnet, auch als NdFeB-Magnet bezeichnet, ist ein tetragonales Kristallsystem aus Neodym, Eisen und Bor (Nd2Fe14B). Er wurde erstmals 1982 von Herrn Sagawa von Sumitomo Special Metals entdeckt. Dieser Magnet hat ein magnetisches Energieprodukt oder BHmax, das größer ist als das der Samarium-Kobalt-Magnete. Viele Jahre nach seiner Entdeckung hatte er den höchsten BHmax-Wert der Welt. Darüber hinaus entwickelte Sumitomo Special Metals das Verfahren zur Herstellung von NdFeB-Magneten im Pulvermetallurgieverfahren. Dann kam Allgemein Motoren' Erfolg bei der Entwicklung des Schmelzspinnverfahrens, mit dem NdFeB-Magnete in Massenproduktion hergestellt werden konnten.
NdFeB gilt neben Holmium-Absolute-Zero-Magneten als der stärkste heute bekannte Permanentmagnet. Unter den Seltenerdmagneten sind sie in elektronischen Geräten wie Festplatten, Mobiltelefonen, Kopfhörern und batteriebetriebenen Werkzeugen sehr verbreitet. Ihre magnetischen Eigenschaften sind wirklich außergewöhnlich und in Branchen, die starke, aber kompakte Magnete benötigen, sehr gefragt. Ihre breite Verwendung weist auf die bedeutende Rolle hin, die NdFeB-Magnete in modernen elektronischen Produkten und der technologischen Entwicklung spielen.
Je nach Herstellungsverfahren werden NdFeB-Magnete als gesinterte oder gebundene Magnete klassifiziert. Sie haben bereits in vielen Bereichen andere Magnettypen ersetzt. Anwendungen, die starke und kompakte Magnete erfordern. Dazu sind starke Permanentmagnete erforderlich, unter anderem in Elektromotoren in Akkuwerkzeugen, Festplattenlaufwerken und magnetischen Befestigungselementen.
Das Energieministerium hat erkannt, dass Ersatzstoffe für die Seltenerdmetalle der Permanentmagnettechnologie gefunden werden müssen, und Mittel für die erforderliche Forschung bereitgestellt. Das Programm Rare Earth Alternatives in Critical Technologies (REACT) der Advanced Research Projects Agency for Energy (ARPA-E) wurde speziell für die Suche nach Ersatzmaterialien konzipiert. ARPA-E stellte 31.6 2011 Millionen US-Dollar für das Programm Rare Earth Alternatives bereit.
Angesichts der Rolle, die Neodym in Permanentmagneten für Windturbinen spielt, wurde Neodym als Hauptziel für den geopolitischen Wettbewerb in einer Welt der erneuerbaren Energien dargestellt. Diese Perspektive wurde kritisiert, weil sie die Tatsache übersieht, dass die meisten Windturbinen keine Permanentmagnete verwenden, und weil sie den Einfluss wirtschaftlicher Anreize auf die Produktionsausweitung unterschätzt.
NdFeB-Dauermagnetmaterial hat sich mit seinen überlegenen magnetischen Eigenschaften und niedrigen Kosten seit seiner Entdeckung schnell zum absoluten Marktführer auf dem Markt für Seltenerd-Dauermagnete entwickelt. Es trägt 90 % zum Produktionswert von Seltenerd-Dauermagnetmaterialien weltweit bei. Darüber hinaus wurde seine Leistung durch kontinuierliche Verbesserungen des Herstellungsprozesses und der Produktionstechnologie ständig verbessert und seine Anwendungsbereiche werden Schritt für Schritt erweitert. Daher markiert der Anwendungsbereich von NdFeB-Dauermagnetmaterial den Modernisierungsgrad. NdFeB-Dauermagnetmaterial war schon immer ein aufstrebender Sektor in der Seltenerdmaterialindustrie.
Was ist Permanentmagnetmaterial?
Permanentmagnetisches Material ist ein Funktionsmaterial, das unter Einwirkung eines äußeren Magnetfelds bis zur Sättigung magnetisiert werden kann und seine magnetischen Eigenschaften behält, nachdem das äußere Magnetfeld entfernt wurde. Es kann auch als hartmagnetisches Material bezeichnet werden. Bereits während der Zeit der Streitenden Reiche in China wurde bei der Erfindung des „Sinan“ (dem Prototyp eines Kompasses) die Rolle des Magneten zur Orientierung und Richtungsbestimmung genutzt.
Obwohl magnetische Materialien der Menschheit seit über 2,000 Jahren bekannt sind, begann die Herstellung von Permanentmagneten erst im 1930. Jahrhundert mit der Erfindung magnetisierter Stahlnadeln in China. Bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung und Anwendung magnetischer Materialien begannen im späten 1950. und frühen 1967. Jahrhundert. Anfang des 5. Jahrhunderts wurden hauptsächlich Wolframstahl, Kohlenstoffstahl, Chromstahl und Kobaltstahl als Permanentmagnetmaterialien verwendet. Ende der 1er Jahre wurden Alnico-Permanentmagnetmaterialien erfolgreich entwickelt und dann begann man, Permanentmagnetmaterialien in großem Maßstab anzuwenden. In den 5er Jahren kam Bariumferrit auf den Markt. Die Kosten für Permanentmagnete sanken und gleichzeitig erweiterte sich der Anwendungsbereich von Permanentmagnetmaterialien auf Hochfrequenz. Seltenerd-Kobalt-Permanentmagnete wurden in den 5er Jahren erfolgreich entwickelt; für die Permanentmagnetanwendungen begann eine neue Ära. 2 stellte die United States University of Dayton erfolgreich SmCo17-Dauermagnetstahl her, was den Beginn der Ära der Seltenerd-Dauermagnete markierte. Die Entwicklung der Seltenerd-Dauermagnetmaterialien reichte bisher von der ersten Generation des XNUMX:XNUMX-Typs SmCoXNUMX über die zweite Generation des ausscheidungshärtenden Typs SmXNUMXCoXNUMX bis hin zum Nd-Fe-B-Dauermagnetmaterial der dritten Generation.
Darüber hinaus wurden Cu-Ni-Fe-, Fe-Co-V-, Fe-Co-Mo-, A1MnC- und Mand nBi-Legierungen als Permanentmagnetmaterialien verwendet. Alle diese Legierungen werden aufgrund ihrer schlechten Leistung und niedrigen Kosten in den meisten Fällen selten verwendet. Bis heute werden FeCrCo, AlNiCo, PtCo und einige andere Legierungen in einigen besonderen Fällen immer noch verwendet. Ba, Sr-Ferrit ist heute noch das in der größten Menge verwendete Permanentmagnetmaterial, wird jedoch in vielen Anwendungsbereichen durch Nd-Fe-B-Materialien ersetzt. Derzeit übertrifft die Produktionsmenge an Seltenerd-Permanentmagnetmaterial die von Ferrit-Permanentmagnetmaterial bei weitem, und die Herstellung von Seltenerd-Permanentmagnetmaterial hat sich zu einer großen Industrie entwickelt. Nd-Fe-B ist das am häufigsten verwendete Seltenerd-Permanentmagnetmaterial. NdFeB ist heute das am häufigsten verwendete Seltenerd-Permanentmagnetmaterial der Welt und auch das stärkste magnetische Permanentmaterial, das heute erhältlich ist.
Einführung von NdFeB
NdFeB ist eine permanentmagnetische Verbindung aus seltenen Erden. Zu ihren Elementen gehören das Seltenerdmetall Neodym, das Metallelement Eisen, das Nichtmetallelement Bor sowie eine zugesetzte Menge des Elements Praseodym, Dysprosium, Niob, Aluminium, Gallium, Kupfer und andere. Permanentmagnetische Materialien aus NdFeB zeichnen sich durch hervorragende magnetische Eigenschaften aus, sind leicht und relativ günstig und finden daher in vielen Bereichen Anwendung. Sie werden auch „König der Magnete“ genannt und sind bislang das billigste Magnetmaterial.
Starke NdFeB-Magnete haben ein großes magnetokristallines Anisotropiefeld und eine hochintensive magnetische Polarisation. Ihr theoretisches magnetisches Energieprodukt beträgt 64 MGOe. Ihre magnetischen Eigenschaften sind über 100-mal so stark wie die von Magnetstahl, der im 19. Jahrhundert verwendet wurde, und 10-mal so stark wie die von gewöhnlichem Ferrit und Alnico. Dank der Eigenschaften der extrem hohen Koerzitivfeldstärke und der extrem hohen Energiedichte verringern sich die Abmessungen der magnetischen Materialkomponenten erheblich. Dies wiederum fördert die Miniaturisierung, das geringe Gewicht, die Verdünnung und die hohe Effizienz von Instrumenten, elektroakustischen Motoren, Computern, Mobiltelefonen usw. Aufgrund dieser Vorteile werden viele Produktverbesserungen oder -leistungen gefördert, um einige besondere Spezialgeräte auf den Markt zu bringen. NdFeB hat feine mechanische Eigenschaften und lässt sich leicht schneiden oder bearbeiten. Die Herstellungstechnologie ist vergleichsweise ausgereift, die Curietemperatur dieses Magneten beträgt etwa 580 K und er kann bei Temperaturen von bis zu 150 Grad Celsius eingesetzt werden.
NdFeB enthält keine strategischen Elemente Co und Ni. Die Rohstoffe des Produkts sind ebenfalls reichlich vorhanden. Das hohe Preis-Leistungs-Verhältnis führt zu einem so großen Verkaufsvolumen: Seit dem Aufkommen von NdFeB im Jahr 1983 bis 2006 stieg die Produktion auf 55,540 Tonnen und stieg 2015 sogar noch weiter auf rund 130,000 Tonnen. Gesinterte permanentmagnetische NdFeB-Materialien haben hervorragende magnetische Eigenschaften und werden häufig in elektronischen Geräten, elektrischen Maschinen, medizinischen Behandlungen, Spielzeugen, Verpackungen, Hardwaremaschinen sowie in der Luft- und Raumfahrt verwendet.
