Nam châm đất hiếm và quá trình phát triển

Nam châm đất hiếm và quá trình phát triển

- Nam châm đất hiếm có ở đâu?

Chắc hẳn các bạn nếu quan tâm đến nam châm đất hiếm đều thắc mắc chúng có ở đâu sau đây chúng  tôi sẽ chia sẻ một ít thông tin về nam châm đất hiếm để mọi người có thế nắm rõ hơn. Từ khoảng 600 năm trước Công nguyên, một nhà triết học Hy Lạp cổ đại quan sát thấy rằng đá nam châm (magnetite) có thể thu hút sắt. Trung Quốc cổ đại đã phát minh ra la bàn, trong đó có ảnh hưởng lớn đến lịch sử nhân loại và thăm dò toàn cầu. Tài liệu tham khảo bằng văn bản đầu tiên sử dụng la bàn trong ngày chuyển hướng Trung Quốc năm 1086, và sau đó được sử dụng bởi các thủy thủ châu Âu. Tuy nhiên, la bàn đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ trước đó cho mục đích tâm linh và tôn giáo. Các la bàn cổ xưa được xây dựng sử dụng đá nam châm, nam châm vĩnh cửu tự nhiên, căn lề tự với từ trường của Trái đất.

Trong 100 năm qua, nam châm vĩnh cửu khác nhau đã được phát triển và đã đạt được thành công thương mại lớn. Từ ferrite, lọc sắt, SmCo 5 , Sm 2 Co 17 để Nd2Fe14B nam châm, các sản phẩm năng lượng tối đa, (BH) max , đã được tăng từ một vài MGOe đến hơn 50 MGOe, như được thể hiện trong hình dưới đây.

- Những yêu cầu cơ bản cho một nam châm đất hiếm tốt:

+ Bão hòa từ hóa cao

+ Lĩnh vực bất đẳng hướng cao

+ Nhiệt độ Curie cao

+ Sức đề kháng cao để khử từ

- Những phiên bản sau này của nam châm đất hiếm

Trong những năm 1930, nam châm thép MK đã được phát triển, trong đó có chứa lượng hợp kim cứng sắt, niken và nhôm. Tiếp tục nghiên cứu của MK thép và thêm coban, đồng và titan dẫn đến sự phát triển của lọc sắt và thành công thương mại của mình trong năm 1950. Nam châm alnico có cảm ứng còn rất cao, ổn định nhiệt tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn, nhưng kháng từ nội tại của nó (lên đến 2 KOE) là tương đối thấp so với nam châm khác phát triển trong những năm sau đó. Các sản phẩm năng lượng tối đa lọc sắt có thể cao như 9 MGOe. 

Nam châm ferrite cứng cũng đã được phát triển trong những năm 1950. Ferrite cứng thường được gọi là nam châm gốm hoặc nam châm ferrite, mà mở rộng đáng kể các ứng dụng nam châm do chi phí thấp của nguyên liệu và quá trình sản xuất cũng như chống ăn mòn tuyệt vời. Nam châm gốm thương mại ngày nay có một sản phẩm năng lượng tối đa lên đến 4 MGOe và cao hơn kháng từ nội tại (lên đến 4 KOE) so với lọc sắt. Nam châm gốm vẫn được sử dụng rộng rãi ngày nay do chi phí thấp. Để biết thêm thông tin về nam châm gốm, vui lòng truy cập châm gốm trang.

Trong năm 1960, Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Không quân Mỹ liệu đã chứng minh rằng SmCo 5 có tính chất từ tuyệt vời, mà đã trở thành thế hệ đầu tiên của nam châm đất hiếm. SmCo5 nam châm đã trở thành thương mại hóa trong năm 1970. Các sản phẩm năng lượng tối đa hiện nay SmCo 5 nam châm có thể đạt ít nhất 20 MGOe, cao hơn nhiều so với lọc sắt và nam châm gốm. Một mạnh mẽ hơn Sm 2 Co 17 nam châm đã được phát triển và thương mại hóa trong những năm 1970 và trở thành thế hệ thứ hai của nam châm đất hiếm. Hiện đại Sm 2 Co 17 nam châm có một năng lượng tối đa sản phẩm lên đến 33 MGOe. Cả hai SmCo 5 và Sm 2 Co 17   nam châm có sự ổn định nhiệt tuyệt vời do nhiệt độ Curie cao và kháng từ bên trong rất cao. Sm-Co nam châm có sức đề kháng ăn mòn cao. Không có lớp phủ bề mặt là cần thiết đối với hầu hết các ứng dụng.

Thế hệ thứ ba của nam châm đất hiếm, Nd 2 Fe 14 B, được phát minh vào những năm 1980, là nam châm mạnh nhất hiện nay với một sản phẩm năng lượng tối đa hơn 50 MGOe. Dù 2 Fe 14 B có cảm ứng còn rất cao nhưng kháng từ bên trong hơi thấp hơn so với nam châm SmCo. Các nguyên tố đất hiếm nặng như dysprosium (Dy), thường được thêm vào để tăng độ kháng nội tại cho các ứng dụng nhiệt độ cao hơn. Lớp phủ bề mặt, chẳng hạn như mạ niken, được khuyến khích để bảo vệ Nd 2 Fe 14 B không bị ăn mòn nam châm.