Magnesy spiekane z neodymu, żelaza i boru (NdFeB) obecnie stanowią około 80% światowego rynku magnesów NdFeB, co wynika z ich wyjątkowych właściwości magnetycznych. Produkowane metodą metalurgii proszków – w tym rozdrabnianie, prasowanie, spiekanie i obróbkę mechaniczną – magnesy spiekane charakteryzują się wysoką remanencją, koercyjnością oraz produktem energetycznym, dzięki czemu są idealne do zastosowań wymagających silnych pól magnetycznych. Na przykład w silnikach wysokiej klasy, turbinach wiatrowych czy precyzyjnej elektronice, magnesy NdFeB spiekane takie jak model N52 (jak ten prezentowany przez
Magnet AIM ) oferują nieosiągalną wcześniej siłę, przy wartości produktu energetycznego dochodzącego nawet do 52 MGOe.
AIM Magnet, wiodący producent założony w 2006 roku, doskonale to obrazuje, posiadając roczną zdolność produkcyjną wynoszącą 500 ton, wspartą przez 300+ maszyn o zaawansowanej technologii. Certyfikaty ISO, ROSH i REACH potwierdzające jakość firmy podkreślają niezawodność magnesów spiekanych, które umocniły jej pozycję lidera rynku w sektorach wymagających rozwiązań wysokiej wydajności. Wstaw obraz: Proces produkcji magnesów NdFeB spiekanych lub produkt klasy N52.
Pomimo powszechności magnesów spiekanych, magnesy neodymowe klejone stają się najszybciej rozwijającym się segmentem, co napędza elastyczność projektowania oraz opłacalność. Magnesy klejone wytwarza się poprzez mieszanie proszku NdFeB z polimerowymi substancjami wiążącymi (np. epoksydową żywicą, nylonem) i formowanie ich metodą wtryskiwania lub prasowania na zimno – umożliwiając skomplikowane geometrie, cienkościenne struktury oraz funkcje zintegrowane, dostosowujące się do zmieniających się potrzeb przemysłu.
Główne czynniki wzrostu dla magnesów klejonych obejmują:
-
Wszechstronność projektu : Mogą być formowane w skomplikowane kształty, takie jak komponenty magnetyczne wykorzystywane w modułach ładowania bezprzewodowego (np. magnesy MagSafe) czy miniatюрne czujniki, co odpowiada ofercie AIM Magnet obejmującej spersonalizowane rozwiązania magnetyczne .
-
Lekkość : W zastosowaniach elektronicznych i motoryzacyjnych magnesy spiecone są o 30-50% lżejsze niż ich odpowiedniki spiekane, wspierając trendy projektowania lekkich konstrukcji.
-
Niższe koszty produkcji : Proces formowania eliminuje obróbkę po procesie, zmniejszając czas produkcji i koszty.
Chociaż magnesy spiecone charakteryzują się gorszymi parametrami magnetycznymi (iloczyn energii zwykle 8–15 MGOe), to ich elastyczność sprzyja prognozowanemu wzrostowi średniorocznie o 7–9% do roku 2030. Wstaw obraz: Proces wtryskiwania magnesów spieczonych lub zastosowanie produktu w elektronice użytkowej.
Podwójny charakter rynku odzwierciedla równowagę między wydajnością a elastycznością. Magnesy spiekane zachowują swoje znaczenie w zastosowaniach wysokoprądowych (np. silniki przemysłowe, urządzenia medyczne MRI), podczas gdy magnesy klejone znajdują swe zastosowanie w elektronice użytkowej, czujnikach samochodowych i urządzeniach miniaturyzowanych. Model kompleksowego rozwiązania oferowanego przez AIM Magnet – zapewniający zarówno produkty standardowe, jak i dostosowane do indywidualnych potrzeb
magnesy neodymowe – pokazuje, jak producenci wykorzystują obie technologie, by sprostać różnorodnym wymaganiom.
Szybka elektryfikacja sektora motoryzacyjnego stanowi kluczowy czynnik rozwoju magnesów NdFeB klejonych, z prognozowanym wzrostem o 9,2% CAGR w latach 2024–2030. Pojazdy elektryczne (EV) wymagają lekkich i wydajnych komponentów magnetycznych do silników, falowników i czujników – dziedzin, w których magnesy klejone odgrywają istotną rolę.
-
Silniki EV : Magnesy spiekane umożliwiają budowę kompaktowych, wydajnych silników o zintegrowanej konstrukcji. Na przykład, silniki stojana typu hairpin w pojazdach elektrycznych korzystają z możliwości formowania skomplikowanych kształtów magnesów spiekanych, co zmniejsza straty energii i poprawia gęstość momentu obrotowego.
-
Miniaturyzacja układu napędowego : W miarę jak producenci pojazdów elektrycznych zmniejszają rozmiary komponentów, możliwość formowania magnesów spiekanych wspiera tworzenie zintegrowanych zespołów napędowych typu „3 w 1” (silnik, falownik, reduktor), dostosowując się do trendów branżowych.
-
Optymalizacja kosztów : Formowanie wtryskowe pozwala na masową produkcję przy minimalnych odpadach, co stanowi kluczowy czynnik dla producentów OEM dążącychcych do obniżenia kosztów produkcji pojazdów elektrycznych.
Doświadczenie firmy AIM Magnet w produkcji narzędzi magnetycznych – w tym
z wyłączeniem: oraz elementów specjalnych – umożliwia sprostanie wymaganiom łańcucha dostaw samochodowych.
Wstaw obraz: Magnes spiekany w silniku lub układzie napędowym pojazdu elektrycznego.
Poza komponentami układu napędowego, magnesy spiekane znajdują zastosowanie także w:
-
Czujniki ADAS : Enkodery magnetyczne i czujniki pozycji w systemach jazdy autonomicznej wymagają precyzyjnych, kompaktowych magnesów. Magnesy spiecone odporne są na rozmagnesowanie, co czyni je odpowiednimi dla trudnych warunków (np. wahania temperatury).
-
Systemy wnętrzowe : Silniczki do szyb, zamków drzwiowych i ustawiaczy luster wykorzystują magnesy spiecone do cichobieżnych i niskoprzypadkowych rozwiązań. Doświadczenie firmy AIM Magnet w elektronice użytkowej przenosi się również na te podsystemy motoryzacyjne.
Wiodący producenci samochodów współpracują z dostawcami magnesów, aby rozwijać technologię magnesów spieczonych, koncentrując się na:
-
Materiały wiążące o wysokiej odporności na temperaturę : Opracowywanie materiałów do zastosowań pod maską (np. wentylatory chłodzenia silnika).
-
Integracja projektu : Wspólne projektowanie komponentów magnetycznych z systemami pojazdów. Usługi OEM/ODM firmy AIM Magnet – w tym koncepcja projektowa i prototypowanie – wspierają tego typu partnerstwa.
Magnesy NdFeB, w szczególności wersje spiekane, polegają na ciężkich ziemach rzadkich (HREEs), takich jak dysproz i terb, aby zapewnić koercję i stabilność termiczną. Jednak HREE napotykają zmienność cen i ryzyko łańcucha dostaw, stanowiąc do 30% kosztów magnesów spiekanych – co stymuluje rozwój technologii mających na celu ograniczenie ich użycia.
Dyfuzja przez granice ziaren to innowacyjna technika umożliwiająca skierowane osadzanie HREE na granicach ziaren magnesu, minimalizując zawartość HREE przy jednoczesnym zachowaniu koercji. Proces ten obejmuje:
- Nanoszenie cienkiej warstwy HREE (np. DyF3) na powierzchni spiekanego magnesu.
- Wprowadzanie atomów HREE do granic ziaren poprzez obróbkę cieplną, zwiększając anizotropię magnetyczną bez konieczności dodawania HREE do całej objętości materiału.
Ta metoda zmniejsza zużycie HREE o 30-70%, obniżając koszty. Adopcja przez AIM Magnet zaawansowanego sprzętu, takiego jak roboty wizyjne i maszyny do cięcia laserowego z konturowaniem, umożliwia wdrożenie GBD oraz innych innowacji, zapewniając produkty konkurencyjne pod względem kosztów. Wstaw obraz: schemat procesu GBD lub produkt magnesu z obniżonym użyciem HREE.
-
Powłoka cienkowarstwowa : Powłoki neodymowo-cynkowe (Nd-Zn) poprawiają odporność na korozję, wydłużając żywotność magnesów.
-
Optymalizacja mikrostruktury : Nano-kompozytowe magnesy oraz uszlachetnianie ziarna poprawiają właściwości bez użycia HREE, co jest zgodne z podejściem badawczym AIM Magnet oraz jego skupieniem na materiałach dla nowych źródeł energii.
-
Zastosowania wysokiej klasy : W lotnictwie i urządzeniach medycznych mogą nadal być wymagane spiekane magnesy bogate w HREE ze względu na niezawodność.
-
Produkty masowe : W elektronice konsumenckiej i komponentach motoryzacyjnych coraz częściej stosuje się magnesy o obniżonym zawartości HREE. Asortyment firmy AIM Magnet – od spiekanych stopni N52 po rozwiązania z tworzywami – obsługuje oba segmenty.
Zasoby metali ziem rzadkich napotykają krytyczne wyzwania:
-
Koncentracja geograficzna : Powyżej 90% przetwarzania metali ziem rzadkich odbywa się w Chinach, co wiąże się z ryzykiem geopolitycznym.
-
Obawy dotyczące środowiska : Tradycyjne górnictwo generuje znaczne ilości odpadów, co powoduje wezwanie do poszukiwania alternatyw bardziej zrównoważonych.
-
Cele gospodarki kołowej : Inicjatywy globalne napędzają popyt na produkcję magnesów w systemie zamkniętym.
Przeróbka mechanochemiczna umożliwia recykling zużytych magnesów NdFeB poprzez:
-
Drobiarka i oczyszczanie : Zgniatanie używanych magnesów i usuwanie zanieczyszczeń.
-
Zabieg mechanochemiczny : Mielnie energochłonne i odczynniki niszczą strukturę, oddzielając metale ziem rzadkich.
-
Resynteza : Odtwarzanie proszku NdFeB z odzyskanych metali ziem rzadkich do produkcji nowych magnesów.
Ta metoda umożliwia odzyskanie powyżej 90% metali ziem rzadkich i zmniejsza zużycie energii o 50%. Certyfikaty ROSH i REACH firmy AIM Magnet świadczą o jej zaangażowaniu w przyjazne dla środowiska praktyki, pozwalając na wdrażanie technologii recyklingu. Wstaw obraz: Schemat procesu recyklingu mechanochemicznego lub produktu z odzyskanego magnesu.
-
Globalne Sieci Recyklingu : Firmy takie jak AIM Magnet badają możliwości nawiązania partnerstw w celu utworzenia systemów zbierania zużytych produktów magnetycznych.
-
Zaangażowanie polityczne : Rządy wprowadzają regulacje (np. rozszerzoną odpowiedzialność producenta) promujące recykling metali ziem rzadkich.
Wraz z postępem technologii recyklingu, magnesy NdFeB pochodzące z recyklingu będą:
-
Najpierw dotrzeć do segmentów średnich : Elektronika konsumencka i silniki przemysłowe mogą na początku zastosować magnesy pochodzące z recyklingu.
-
Zapewnić stabilność kosztów : Ograniczenie zależności od wydobywanych metali ziem rzadkich może ustabilizować ceny.
-
Wzmacnianie zrównoważoności marki : Magnes AIM może wykorzystywać materiały recyklingowe, aby zwiększyć atrakcyjność dla klientów dbających o środowisko.
