Hoe worden neodymiummagneten gemaakt?

Wanneer mensen een neodymiummagneet vasthouden, zien zij meestal alleen het eindproduct: een kleine schijf, blokmagneet of potmagneet met een indrukwekkende houdkracht. Achter dit ogenschijnlijk eenvoudige product gaat echter een complex productieproces schuil dat begint diep in de aardkorst.

Van de winning van zeldzame aardmetalen tot het aanbrengen van een beschermende coating bestaat de productie van een neodymiummagneet uit een reeks nauwkeurige industriële stappen.

Van grondstof tot magneet

Neodymiummagneten worden vervaardigd uit een legering van:

• neodymium (Nd)
• ijzer (Fe)
• borium (B)

Samen vormen deze elementen het materiaal dat bekendstaat als NdFeB.

Voordat een magneet ontstaat, moeten deze grondstoffen eerst worden gewonnen, gezuiverd en verwerkt tot een materiaal dat geschikt is voor magnetische toepassingen.

De winning van neodymium

Neodymium behoort tot de groep van de zeldzame aardmetalen.

Deze elementen worden gewonnen uit mineralen zoals:

• bastnäsiet
• monaziet

Belangrijke mijngebieden bevinden zich onder andere in:

• China
• Australië
• Verenigde Staten
• Myanmar
• Vietnam

Na winning wordt het erts verwerkt om de verschillende zeldzame aardmetalen van elkaar te scheiden.

Dit is een technisch uitdagend proces omdat de elementen sterk op elkaar lijken.

Zuivering van het materiaal

Na de winning wordt neodymium verder gezuiverd totdat een zeer hoge zuiverheid wordt bereikt.

Voor de productie van hoogwaardige magneten zijn minimale verontreinigingen van groot belang.

Zelfs kleine afwijkingen kunnen invloed hebben op de uiteindelijke magnetische eigenschappen.

Het maken van de legering

Het gezuiverde neodymium wordt samengevoegd met ijzer en borium.

Door verhitting ontstaat een speciale legering die de basis vormt voor de uiteindelijke magneet.

Deze legering bezit nog geen bruikbare magnetische eigenschappen, maar bevat wel de juiste materiaalsamenstelling.

Vermalen tot poeder

Na afkoeling wordt het materiaal vermalen tot een zeer fijn poeder.

Dit poeder vormt de basis voor de volgende productiestappen.

De korrelgrootte wordt nauwkeurig gecontroleerd omdat deze invloed heeft op de uiteindelijke prestaties van de magneet.

Persen onder hoge druk

Het poeder wordt vervolgens in een mal geplaatst.

Tijdens het persen wordt vaak een sterk magnetisch veld toegepast zodat de kristalstructuren zich zoveel mogelijk in dezelfde richting oriënteren.

Deze uitlijning is essentieel voor de hoge magnetische prestaties van neodymiummagneten.

Na het persen ontstaat een zogenaamde "groene magneet" die nog relatief kwetsbaar is.

Sinteren

De geperste onderdelen worden verhit tot hoge temperaturen.

Dit proces wordt sinteren genoemd.

Tijdens het sinteren versmelten de afzonderlijke poederdeeltjes gedeeltelijk met elkaar waardoor een zeer compact en hard materiaal ontstaat.

De uiteindelijke mechanische eigenschappen van de magneet worden grotendeels tijdens deze stap bepaald.

Slijpen en bewerken

Na het sinteren worden de magneten op maat gebracht.

Omdat het materiaal zeer hard en bros is, gebeurt dit met speciale slijp- en bewerkingsmethoden.

Hierdoor ontstaan de bekende vormen zoals:

• schijfmagneten
• blokmagneten
• ringmagneten
• staafmagneten

De afmetingen moeten vaak tot op honderdsten van millimeters nauwkeurig worden geproduceerd.

Het aanbrengen van een coating

Het basismateriaal van een neodymiummagneet is gevoelig voor corrosie.

Daarom wordt vrijwel altijd een beschermende coating aangebracht.

Veel voorkomende afwerkingen zijn:

• Ni-Cu-Ni (nikkel-koper-nikkel)
• epoxy
• rubber
• kunststof
• goud
• rosé-goud
• gunmetal

Deze coatings beschermen de magneet tegen vocht, beschadigingen en slijtage.

Magnetiseren

Opmerkelijk genoeg is de magneet na al deze stappen nog niet magnetisch.

De laatste productiestap bestaat uit magnetiseren.

Dit gebeurt met behulp van een extreem krachtig extern magnetisch veld.

Tijdens dit proces worden de magnetische domeinen binnen het materiaal definitief uitgelijnd.

Pas daarna ontstaat de permanente magneet die wij kennen.

Kwaliteitscontrole

Na het magnetiseren worden de producten gecontroleerd op:

• afmetingen
• coatingkwaliteit
• magnetische prestaties
• polariteit
• houdkracht

Alleen magneten die voldoen aan de gestelde specificaties worden vrijgegeven voor gebruik.

Conclusie

De productie van een neodymiummagneet is een technisch hoogwaardig proces dat begint bij de winning van zeldzame aardmetalen en eindigt met het magnetiseren van een nauwkeurig geproduceerd eindproduct. Iedere stap, van poedermetallurgie en sinteren tot coaten en magnetiseren, draagt bij aan de uitzonderlijke prestaties waar neodymiummagneten wereldwijd om bekendstaan.