نعلم جميعًا أن المواد الخام الرئيسية للمغناطيس الدائم المصنوع من النيوديميوم والحديد والبورون هي النيوديميوم والحديد والبورون. ومع ذلك، تُضاف عناصر أخرى كثيرة إلى هذه المواد، ولكل منها دور مختلف في المغناطيس. غالبًا ما يصمم المصنّعون تركيبات المنتجات بناءً على احتياجات المستخدمين، مما يجعل تركيبة المواد الخام سرًا محفوظًا بعناية.
تُشبه العناصر الاثني عشر تقريبًا في مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون المُلبّدة التوابل المختلفة التي نضيفها إلى الطبق. إنّ الجمع العلمي والمنهجي لهذه العناصر، ذات الخصائص والوظائف الجوهرية المختلفة، هو ما يُنتج درجات وخصائص مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون المتنوعة. يُعدّ فهم أهمية كل عنصر أمرًا بالغ الأهمية لفهم أداء وتكاليف تصنيع الدرجات المختلفة بشكل أفضل. فيما يلي، نُقدّم بإيجاز قيمة هذه العناصر.
لتسهيل الفهم، يمكننا تقسيم العناصر المكونة لمغناطيس NdFeB إلى ثلاث فئات:
◇ أولاً، العناصر الرئيسية RE (Ce، Gd، Nd، Dy، إلخ)، Fe، وB، وهي المسؤولة بشكل أساسي عن تكوين حبيبات الطور الرئيسي RE2Fe14B.
◇ ثانيًا، العناصر الثانوية مثل الألومنيوم والكوبالت والغاليوم والزركونيوم هي المسؤولة بشكل رئيسي عن تحسين طلاء حدود الحبيبات على حبيبات الطور الرئيسية.
◇ ثالثًا، يتم إدخال عناصر الشوائب، مثل الكربون والأكسجين، بشكل لا مفر منه في المواد الخام والإنتاج.
يظهر أدناه مخطط توضيحي لأنواع عناصر NdFeB.
في عملية الإنتاج، ولضمان تحقيق التركيبات المختلفة لأفضل أداء، نحتاج عادةً إلى فحص ومعالجة المواد الخام قبل استخدامها لتلبية متطلبات أساسية محددة. مع ذلك، ونظرًا لاختلاف عمليات الإنتاج التي يتبعها مصنّعو المواد الخام، غالبًا ما تحدث اختلافات. على سبيل المثال، قد تتراوح نسبة البراسيوديميوم إلى النيوديميوم من 20:80 إلى 25:75، وقد يكون تركيز غادولينيوم الحديد أقل من 75%، وقد يتقلب محتوى البورون في حديد البورون بشكل ملحوظ بين الدفعات المختلفة. لذا، يجب علينا مراعاة المحتوى الفعلي المذكور في تقرير فحص الجودة لكل دفعة قبل استخدام المواد الخام.
لكل عنصر في مغناطيس NdFeB خصائصه الفريدة، مثل:
◇ يؤدي إدخال عنصري La و Ce إلى تقليل المغناطيسية المتبقية (Br) والإكراه المغناطيسي (Hcj) للمغناطيس، لكنهما غير مكلفين للغاية، مما يقلل التكاليف؛;
◇ إن استبدال PrNd النقي لتكوين REFeB يتمتع بمغناطيسية تشبع عالية جدًا ويمكن استخدامه لإعداد مغناطيسات ذات مغناطيسية متبقية فائقة الارتفاع؛;
◇ يمكن أن يؤدي إدخال عناصر Tb إلى زيادة Hcj للمغناطيس بشكل كبير، ولكنه مكلف للغاية؛;
◇ عناصر الغادولينيوم رخيصة نسبياً، ومركب REFeB المتكون منها له أعلى درجة حرارة كوري، مما يسمح بتحضير مغناطيس مقاوم لدرجات الحرارة العالية، ولكنه يقلل بشكل كبير من البروم.
لفهم كيفية دمج العناصر لتصنيع المغناطيسات ذات الأداء المطلوب بأقل تكلفة، نحتاج إلى فهم خصائص كل عنصر في NdFeB.
تمثل تكلفة المواد ما بين 80% و90% أو أكثر من التكلفة الإجمالية، وهي ممثلة بشكل أساسي في فئتي "التكلفة العالية" و"التكلفة المنخفضة". يشير الرمز "-" إلى كميات ضئيلة جدًا مضافة أو أسعار منخفضة، مما يؤثر بشكل طفيف على التكلفة الإجمالية. تُضاف مادتا اللانثانوم والسيريوم بشكل رئيسي لخفض التكلفة؛ ففي السنوات الأخيرة، ومع التطورات التكنولوجية المستمرة، ازداد استخدام مغناطيس السيريوم في المغناطيسات عالية الجودة.
من خلال اكتساب فهم عميق لخصائص هذه العناصر وتوضيح تأثير إضافتها على عمليات التلبيد وكثافة التلبيد وعمليات التقادم وأداء المنتج، يمكننا توجيه إنتاج منتجات NdFeB بفعالية عالية من حيث التكلفة.
