Hochleistungs-NdFeB-Magnet

Hochleistungs-NdFeB-Magnet ist ein Permanentmagnet aus NdFeB und anderen Seltenerdelementen (REEs). Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Elektrofahrzeuge (EV), Windkraftanlagen, medizinische Geräte und mehr. Es wird auch in der Magnetresonanztomographie (MRT) und in modernen Kommunikationsgeräten verwendet. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften, wie einem hohen magnetischen Energieprodukt, einer hohen Curie-Temperatur, einer niedrigen Koerzitivfeldstärke und einer hohen magnetischen Anisotropie, ist es ein gefragtes Material für viele Anwendungen.

Trotz seiner Dominanz in der Produktion hatte China Schwierigkeiten, in der Wertschöpfungskette aufzusteigen und seine Magnete in westliche Märkte zu exportieren, wobei die fortschrittlichsten gesinterten NdFeB-Magnete immer noch von den japanischen Unternehmen Sumitomo Special Metals und Hitachi Metals hergestellt werden. Der Grund dafür ist, dass die Midstream-Herstellung von NdFeB-Magneten erhebliches Kapital erfordert, dessen Investition sich nicht alle Unternehmen leisten können.

Dies könnte erklären, warum Peking den Großteil seiner inländischen NdFeB-Magnetproduktion einschränkt. Anstatt einen erheblichen Teil seiner Produktion ins Ausland zu verkaufen, hat das Unternehmen den Großteil seiner Produktion in die Befriedigung der chinesischen Inlandsnachfrage nach Elektrofahrzeugen und Windkraft investiert.

Unter der Annahme, dass es keinen technologischen Durchbruch gibt, wird die prognostizierte Nachfrage nach Hochleistungs-NdFeB-Magneten aus Elektrofahrzeugen und Windkraftanlagen bis 2025 wahrscheinlich das Angebot übersteigen. Angesichts der Tatsache, dass Peking wahrscheinlich keinen wesentlichen Teil seiner eigenen aufkeimenden Produktion in den Westen exportieren wird, könnte die daraus resultierende Knappheit ausgeprägte Folgen haben Auswirkungen auf den Einsatz sauberer Energie, insbesondere in Ländern wie den Vereinigten Staaten und Deutschland, die NdFeB-Magnete in ihren Elektrofahrzeug- und Windkraftanlagen verwenden.

Zur Rückgewinnung von Seltenerdmetallen aus NdFeB-Magnetschrott wurden verschiedene metallurgische Verfahren auf unterschiedlichem Technologieniveau entwickelt, wie z. B. Wasserstoffdekrepitation, chemischer Dampftransport, Flüssigmetallextraktion und pyrometallurgische Schlackenextraktion. Diese Methoden wurden jedoch alle für den Umgang mit relativ sauberem und homogenem Pre-Consumer-NdFeB-Magnetschrott entwickelt. Die Rückgewinnung von REEs aus komplexem Post-Consumer-NdFeB-Schrott, wie z. B. geschredderten Magnetabfällen, ist anspruchsvoller und muss in der Praxis noch umgesetzt werden.

NdFeB-gebundene Magnete werden typischerweise durch Extrudieren einer Mischung aus NdFeB-Pulver und einem Polymer wie Polyphenylensulfid (PPS) oder Polyamid (Nylon) hergestellt. Während PPS-Bindemittel bessere mechanische Eigenschaften bieten, bietet Nylon eine überlegene thermische Beständigkeit und einen besseren Korrosionsschutz.

Die aktuelle Studie untersucht die Möglichkeit, NdFeB-gebundene Magnete mithilfe eines Hybridsystems aus einem Extruder, der PPS mit einer BAAM-Maschine kombiniert, herzustellen. Die Ergebnisse zeigen, dass die neu hergestellten Verbundmagnete bessere magnetische, mechanische und mikrostrukturelle Eigenschaften aufweisen als herkömmliche spritzgegossene kommerzielle Produkte.

Die Verbesserung der Zugspannungs-Dehnungs-Kurve der hergestellten Verbundmagnete wird auf eine verbesserte Mikrostruktur des NdFeB-Nylon-Verbundwerkstoffs und seine effektive Verteilung zurückgeführt. Die Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass die neu hergestellten Verbundmagnete als Ersatz für herkömmliche spritzgegossene NdFeB-Magnete in einer Vielzahl von Endanwendungen eingesetzt werden könnten. Abschließend wird die Fähigkeit der von BAAM hergestellten Verbundmagnete hervorgehoben, unter rauen Bedingungen ohne Verschlechterung ihrer magnetischen und mechanischen Eigenschaften zu arbeiten. Diese Fähigkeit zeigt das Potenzial des vorgeschlagenen Hybridsystems zur Entwicklung fortschrittlicher Magnete für den industriellen Einsatz.