Hoe worden moderne magneten gemaakt?

De moderne magneet is een vervaardigd product ontwikkeld vanuit een natuurlijk voorkomende kracht. De moderne magneet is krachtig en lichtgewicht. Het kan in grote volumes en in zowel unieke als standaardvormen worden gemaakt. De wetenschap heeft een aantal mineralen ontdekt die de sterkte van magneten vergroten en omdat deze mineralen niet overvloedig aanwezig zijn en zich als steenkool over de aarde verspreiden, worden ze "zeldzame aardemineralen" genoemd en produceren ze "zeldzame aardemagneten". Veel van deze minerale afzettingen bevinden zich in Azië en daar vindt de meeste magneetproductie plaats. Deze afhankelijkheid van Azië voor de meest voorkomende en bruikbare magneten van vandaag heeft geleid tot inspanningen in andere landen om andere mineralen en stoffen te ontwikkelen die ook goed presteren. Moderne magneten zijn gemaakt van een "cocktail" van mineralen, waaronder ijzer, neodymium, samarium, kobalt en kobalt-nikkel. Het productieproces voor deze "Rare Earth Magnets" is van oudsher gepatenteerd en vervolgens in licentie gegeven door grote bedrijven zoals Sumitomo. Aangezien deze patenten aflopen, kan er buiten Azië groei zijn in de magneetproductie. Magneten zijn zo cruciaal voor elektronische producten dat de productie ervan voor het grootste deel van de wereld als een strategisch belang wordt beschouwd.

Hier is hoe ze worden gemaakt.

1. Gedolven metalen worden gecombineerd in een specifieke combinatie en vervolgens gesmolten tot ingots met behulp van een vacuümoven. Het materiaal heeft geen inherent magnetisme en is in dit stadium niet of slechts in geringe mate magnetisch.

2. De ingots worden vermalen tot een superfijn poeder met korrels van 3 tot 7 micron groot. Zie dit poeder als miljoenen kleine magneten die wachten om uitgelijnd en geactiveerd te worden.

3. Het poeder wordt in een pers gedaan en in een vorm geperst, terwijl een magnetisch veld wordt aangelegd met behulp van elektrische stroom. Vormen zoals staven, blokken en strips kunnen worden geproduceerd. De toevoeging van een "elektromagnetisch veld zorgt ervoor dat alle kleine, poedervormige korrels in dezelfde richting worden uitgelijnd, waardoor de "polariteit" wordt gecreëerd die nodig is om de magneet te laten werken en de kracht die hij kan uitoefenen aanzienlijk te vergroten. Hoewel deze stroom sterk genoeg is om de deeltjes uit te lijnen, is onze geperste poeder Ingot nog geen magneet.

4. Ongeacht hoeveel kracht er wordt uitgeoefend, de poedervormige metalen in het recept moeten worden verwarmd tot net onder het smeltpunt om volledig in elkaar op te gaan. Dit staat bekend als "sinteren".

5. De hete metalen staaf wordt vervolgens "afgekoeld" door een proces dat "afschrikken" wordt genoemd. Hierna is de magneet extreem hard en bros. Verdere bewerkingen zoals op lengte knippen, afronden van randen voor spanningsverlichting of het maken van unieke vormen vinden plaats. Omdat de magneet zo hard is als koolstofgereedschapstaal, vereist dit speciaal gereedschap zoals diamanten frezen en slijpmachines.

6. Omdat ze zo broos en roestgevoelig zijn, zijn bijna alle magneten gecoat. Dit kan een metalen coating zijn zoals nikkel, rubber of PTFE-kunststoffen. Een donkere magneet is bedekt met rubber of plastic, een heldere met nikkel.

7. Ten slotte wordt de magneet door een elektromagnetisch veld geleid dat de zeldzame aardmineralen opnieuw magnetiseert. Magneten worden meestal "opgeladen" tot een sterkte die 3 keer zo groot is als waarvoor de magneet is geschikt.

8. De magneet wordt vervolgens door testen "geclassificeerd" en verpakt voor verzending en verkoop.

Het industriële proces om magneten in grote volumes te produceren is erg duur. De moderne magneet is een handelsartikel en ze worden met miljarden gemaakt. Omdat deze processen niet flexibel zijn, worden de meeste magneten gemaakt in standaard vormen en maten. De magneet heeft de kwantumsprong gemaakt van het kompas, dat verkenning van onze planeet in 500 v.Chr. mogelijk maakte, tot een essentieel onderdeel van de elektronica waarmee we het universum en onze toekomst kunnen verkennen.