1. Magnetismus
Experimente zeigen, dass jede Substanz in einem äußeren Magnetfeld mehr oder weniger magnetisiert werden kann, der Magnetisierungsgrad jedoch unterschiedlich ist. Je nach den Eigenschaften des Materials im äußeren Magnetfeld kann es in fünf Kategorien eingeteilt werden: paramagnetisches Material, diamagnetisches Material, ferromagnetisches Material, ferrimagnetisches Material und antiferromagnetisches Material. Paramagnetische und diamagnetische Materialien werden als schwach magnetische Materialien bezeichnet, ferromagnetische und ferrimagnetische Materialien als stark magnetische Materialien.
2. Magnetische Materialien
Weichmagnetisches Material: Die maximale Magnetisierung kann bereits mit dem kleinsten äußeren Magnetfeld erreicht werden. Es handelt sich um ein magnetisches Material mit geringer Koerzitivfeldstärke und hoher Permeabilität. Weichmagnetische Materialien lassen sich leicht magnetisieren und auch wieder entmagnetisieren. Beispiele: Weichferrit, amorphe nanokristalline Legierung.
Hartmagnetische Werkstoffe: Auch Permanentmagnete genannt. Sie sind schwer magnetisierbar und können nach der Magnetisierung nur schwer wieder entmagnetisiert werden. Ihr Hauptmerkmal ist die hohe Koerzitivfeldstärke. Zu ihnen gehören Permanentmagnete aus Seltenen Erden, Permanentmagnete aus Metall und Permanentferrite.
Funktionale magnetische Materialien: hauptsächlich magnetostriktive Materialien, magnetische Aufzeichnungsmaterialien, magnetoresistive Materialien, magnetische Blasenmaterialien, magnetooptische Materialien und magnetische Dünnschichtmaterialien.
3. NdFeB-Permanentmagnetmaterial
Das gesinterte NdFeB-Permanentmagnetmaterial wird mittels Pulvermetallurgie hergestellt. Die geschmolzene Legierung wird zu Pulver verarbeitet und in einem Magnetfeld zu einem Pressling gepresst. Der Pressling wird unter Schutzgas oder Vakuum gesintert, um eine Verdichtung zu erreichen und die Koerzitivfeldstärke des Magneten zu verbessern. In der Regel ist eine Alterungswärmebehandlung erforderlich. Anschließend erfolgt eine Weiterverarbeitung und Oberflächenbehandlung, um das fertige Produkt zu erhalten.
Gebundenes Neodym-Eisen-Bor besteht aus Permanentmagnetpulver, das mit gut wickelbarem Gummi oder hartem und leichtem Kunststoff, Gummi und anderen Bindemitteln vermischt und je nach Benutzeranforderungen direkt zu Permanentmagnetteilen in verschiedenen Formen geformt wird.
Heißgepresstes NdFeB kann ähnliche magnetische Eigenschaften wie gesintertes NdFeB erreichen, ohne dass schwere Seltenerdelemente hinzugefügt werden müssen. Es weist hohe Dichte, hohe Orientierung, gute Korrosionsbeständigkeit, hohe Koerzitivfeldstärke und nahezu fertige Formgebung auf. Die Vorteile liegen jedoch darin, dass die mechanische Leistung nicht gut ist und die Verarbeitungskosten aufgrund des Patentmonopols höher sind.
4. Remanenz Br
Es bezeichnet die magnetische Induktionsstärke eines gesinterten Neodym-Eisen-Bor-Magneten, wenn dieser in einem geschlossenen Kreislauf durch ein externes Magnetfeld magnetisiert wird, bis die Technologie gesättigt ist und das externe Magnetfeld anschließend aufgehoben wird. Einfach ausgedrückt kann es als die magnetische Kraft des Magneten nach der Magnetisierung verstanden werden. Die Einheiten sind Tesla (T) und Gauss (Gs), 1Gs = 0,0001T.
5. Koerzitivfeldstärke Hcb
Wenn der Magnet in umgekehrter Richtung magnetisiert ist, wird die zur Reduzierung der magnetischen Induktionsintensität erforderliche umgekehrte Magnetfeldstärke als magnetische Koerzitivkraft bezeichnet. Die Magnetisierung des Magneten ist zu diesem Zeitpunkt jedoch nicht Null, sondern das angelegte umgekehrte Magnetfeld und die Magnetisierung des Magneten heben sich gegenseitig auf. Wird das äußere Magnetfeld entfernt, behält der Magnet weiterhin bestimmte magnetische Eigenschaften. 1A/m = (4π/1000)Oe, 1 Oe = (1000/4π) A/m.
6. Intrinsische Koerzitivfeldstärke Hcj
Die Stärke des umgekehrten Magnetfelds, die erforderlich ist, um die Magnetisierung des Magneten auf Null zu reduzieren, wird als intrinsische Koerzitivfeldstärke bezeichnet. Die Klassifizierung der Magnettypen basiert auf ihrer intrinsischen Koerzitivfeldstärke. Niedrige Koerzitivfeldstärke N, mittlere Koerzitivfeldstärke M, hohe Koerzitivfeldstärke H, ultrahohe Koerzitivfeldstärke UH, extrem hohe Koerzitivfeldstärke EH, höchste Koerzitivfeldstärke TH.
7. Maximales magnetisches Energieprodukt (BH)max
Es stellt die magnetische Energiedichte dar, die durch den Raum zwischen den beiden Magnetpolen des Magneten erzeugt wird, d. h. die magnetostatische Energie pro Volumeneinheit des Luftspalts, die dem Maximalwert des Produkts aus B und H entspricht, und seine Größe gibt direkt Aufschluss über die Leistung des Magneten. Unter den gleichen Bedingungen, d. h. bei gleicher Größe, gleicher Polzahl und gleicher Magnetisierungsspannung, können die magnetischen Teile mit hohem magnetischen Energieprodukt eine höhere Oberflächenmagnetisierung erreichen, jedoch bei gleichem (BH)max-Wert die Werte von Br und Hcj. Es hat folgende Auswirkungen auf die Magnetisierung:
Hoher Br, niedriger Hcj: Bei gleicher Magnetisierungsspannung kann ein höherer Oberflächenmagnetismus erzielt werden;
Br ist niedrig, Hcj ist hoch: Um den gleichen Oberflächenmagnetismus zu erhalten, ist eine höhere Magnetisierungsspannung erforderlich.
8.SI-System und CGS-System
Das Internationale Einheitensystem und das Gaußsche Einheitensystem sind wie der Unterschied zwischen „Meter“ und „Meile“ in der Längeneinheit. Zwischen dem Internationalen Einheitensystem und dem Gaußschen Einheitensystem besteht eine komplexe Umrechnungsbeziehung.
9. Curietemperatur
Dies ist die Temperatur, bei der ein magnetisches Material zwischen ferromagnetisch und paramagnetisch wechselt. Liegt die Temperatur unter der Curietemperatur, wird das Material ferromagnetisch. Das Magnetfeld des Materials lässt sich dann nur schwer verändern. Liegt die Temperatur über der Curietemperatur, wird die Substanz paramagnetisch, und das Magnetfeld des Magneten kann sich leicht mit dem umgebenden Magnetfeld verändern.
Die Curietemperatur stellt die theoretische Arbeitstemperaturgrenze magnetischer Materialien dar. Die Curietemperatur von NdFeB liegt bei etwa 320–380 Grad Celsius. Die Höhe des Curiepunkts hängt mit der Kristallstruktur zusammen, die beim Sintern des Magneten entsteht. Erreicht die Temperatur die Curietemperatur, bewegen sich die Moleküle im Magneten heftig und entmagnetisieren sich irreversibel. Nach der Entmagnetisierung kann der Magnet zwar wieder magnetisiert werden, die Magnetkraft nimmt jedoch deutlich ab und erreicht nur noch etwa 50% des ursprünglichen Wertes.
10. Betriebstemperatur
Die maximale Betriebstemperatur von gesintertem NdFeB liegt deutlich unter seiner Curietemperatur. Die Magnetkraft nimmt bei steigender Temperatur ab, stellt sich jedoch nach dem Abkühlen größtenteils wieder ein.
Die Beziehung zwischen Arbeitstemperatur und Curietemperatur: Die Curietemperatur ist etwa höher, die Arbeitstemperatur des magnetischen Materials ist relativ höher und die Temperaturstabilität ist besser. Die Zugabe von Kobalt, Terbium, Dysprosium und anderen Elementen zu den gesinterten Neodym-Eisen-Bor-Rohstoffen kann deren Curietemperatur erhöhen, sodass Produkte mit hoher Koerzitivfeldstärke (H, SH, …) im Allgemeinen Dysprosium enthalten.
Die maximale Betriebstemperatur von gesintertem NdFeB hängt von seinen magnetischen Eigenschaften und der Wahl der Betriebspunkte ab. Bei demselben gesinterten NdFeB-Magneten gilt: Je dichter der Arbeitsmagnetkreis, desto höher die maximale Betriebstemperatur des Magneten und desto stabiler die Leistung des Magneten. Daher ist die maximale Betriebstemperatur des Magneten kein bestimmter Wert, sondern ändert sich mit dem Schließgrad des Magnetkreises.
11. Ausrichtung des Magnetfelds
Magnetische Materialien werden in zwei Typen unterteilt: isotrope und anisotrope Magnete. Isotrope Magnete haben in jeder Richtung die gleichen magnetischen Eigenschaften und können beliebig angezogen werden; anisotrope Magnete haben in verschiedenen Richtungen unterschiedliche magnetische Eigenschaften. Die Richtung, in der die besten magnetischen Eigenschaften erzielt werden, wird als Orientierungsrichtung des Magneten bezeichnet.
Bei quadratischen gesinterten NdFeB-Magneten weist nur die Orientierungsrichtung die höchste magnetische Feldstärke auf, die beiden anderen Richtungen sind deutlich schwächer. Wird das magnetische Material während des Herstellungsprozesses orientiert, handelt es sich um einen anisotropen Magneten. Gesintertes NdFeB wird üblicherweise durch Magnetfeldorientierung geformt und gepresst und ist dann anisotrop. Daher muss die Orientierungsrichtung vor der Produktion festgelegt werden, um die zukünftige Magnetisierungsrichtung zu bestimmen. Die Pulvermagnetfeldorientierung ist eine der Schlüsseltechnologien zur Herstellung von Hochleistungs-NdFeB. (Die Bindung von NdFeB ist isotrop und anisotrop.)
12. Magnetisch
Es bezieht sich auf die magnetische Induktionsintensität an einem bestimmten Punkt auf der Oberfläche des Magneten (der Oberflächenmagnetismus in der Mitte und am Rand des Magneten ist nicht derselbe). Es handelt sich um den Wert, der vom Gaussmeter gemessen wird, das eine bestimmte Oberfläche des Magneten berührt, und nicht um die allgemeine magnetische Leistung des Magneten.
13. Magnetischer Fluss
Angenommen, in einem gleichmäßigen Magnetfeld mit der magnetischen Induktionsstärke B gibt es eine Ebene mit der Fläche S, die senkrecht zur Richtung des Magnetfelds steht. Das Produkt aus der magnetischen Induktionsstärke B und der Fläche S ist der magnetische Fluss, der durch diese Ebene verläuft und als magnetischer Fluss bezeichnet wird. Er wird mit „Φ“ bezeichnet und hat die Einheit Weber (Wb). Der magnetische Fluss ist eine physikalische Größe, die die Verteilung des Magnetfelds darstellt. Er ist ein Skalar, hat aber positive und negative Werte, die nur seine Richtung darstellen. Φ=B·S, wenn zwischen der vertikalen Ebene von S und B ein Winkel θ besteht, dann ist Φ=B·S·cosθ.
14. Galvanisieren
Das gesinterte Neodym-Eisen-Bor-Permanentmagnetmaterial wird mittels Pulvermetallurgie hergestellt. Es handelt sich um ein chemisch aktives Pulvermaterial. Es weist winzige Poren und Hohlräume auf, die an der Luft leicht korrodieren und oxidieren. Daher ist vor der Verwendung eine sorgfältige Oberflächenbehandlung erforderlich. Galvanisieren ist eine weit verbreitete Methode zur Metalloberflächenbehandlung.
Die am häufigsten verwendeten Beschichtungen von Neodym-Eisen-Bor-Magneten sind Verzinkung und Vernickelung. Sie unterscheiden sich deutlich in Aussehen, Korrosionsbeständigkeit, Lebensdauer und Preis:
Polierunterschied: Die Vernickelung ist der Verzinkung beim Polieren überlegen und sieht heller aus. Wer hohe Ansprüche an das Aussehen des Produkts hat, entscheidet sich in der Regel für die Vernickelung, während einige Magnete nicht sichtbar sind und die allgemeine Verzinkung das Aussehen des Produkts relativ gering beeinträchtigt.
Unterschied in der Korrosionsbeständigkeit: Zink ist ein aktives Metall und kann mit Säure reagieren, daher weist es eine geringe Korrosionsbeständigkeit auf; nach einer vernickelten Oberflächenbehandlung ist seine Korrosionsbeständigkeit höher.
Unterschiedliche Lebensdauer: Aufgrund der unterschiedlichen Korrosionsbeständigkeit ist die Lebensdauer einer Verzinkung geringer als die einer Vernickelung. Der Hauptgrund dafür ist, dass die Oberflächenbeschichtung nach längerem Gebrauch leicht abfällt und der Magnet oxidiert, was wiederum die magnetische Leistung beeinträchtigt.
Härteunterschied: Die Vernickelung ist höher als die Verzinkung. Während des Gebrauchs können Kollisionen, die zu Ecken und Absplitterungen des starken Neodym-Eisen-Bor-Magneten führen, weitgehend vermieden werden.
Preisunterschied: Das Verzinken ist in dieser Hinsicht sehr vorteilhaft und die Preise sind von niedrig bis hoch gestaffelt wie beim Verzinken, Vernickeln, Epoxidharz usw.
15. Einseitiger Magnet
Magnete haben zwei Pole, werden aber in manchen Arbeitspositionen einseitige Magnete benötigt. Daher muss eine Seite des Magneten mit Eisenblechen abgedeckt werden, um die von den Eisenblechen abgedeckte Seite magnetisch abzuschirmen. Solche Magnete werden zusammenfassend als einseitige Magnete bezeichnet. Es gibt keinen echten einseitigen Magneten.
