Nam châm vĩnh cửu và cách chế tạo

Nam châm vĩnh cửu là gì ?
Nam cham là vật chất tích điện trong toàn bộ các phần của vật, có 1 cực bắc và 1 cực nam ở hai đầu và xunh quang được bao quanh bởi các đường sức từ hướng đi từ cực bắc đến cực nam. Có nam châm vĩnh cửu và nam châm điện.
Nam châm vĩnh cửu được tạo ra bằng cách cho dòng điện chạy qua dây dẫn quấn quanh một vật bằng gang hoặc thép hoặc cho vật bằng gang hoặc thép tiếp xúc với một nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu khác, khi ngắt dòng điện hoặc ngưng cho tiếp xúc, vật vẫn bị nhiễm điện và trở thành nam châm vĩnh cửu.
Nam châm điện được tạo ra bằng cách quấn một hay nhiều vòng dây dẫn các điện với nhau xung xuanh một kim loại (thường dùng Cr, Fe, Cu, Zn, Pb, Sn, Mn) và cho dòng điện chạy qua, khi ngắt dòng điện, từ lực của nam châm điện cũng mất theo.
Độ mạnh của nam châm vĩnh cửu và nam châm điện tùy thuộc vào cường độ dòng điện dùng để tạo nam châm hoặc độ mạnh của nam châm vĩnh cửu mà vật tiếp xúc.
Các kim loại Cr, Fe có ái lực từ cao với nam châm, những kim loại khác cũng có ái lực nhưng rất yếu.
Cách tạo ra nam châm vĩnh cửu ?
Phương pháp phổ biến để chế tạo nam châm Neodymi là kỹ thuật luyện kim bột và thiêu kết.
Ban đầu hợp kim NdFeB được tạo ra bằng cách nấu chảy các đơn chất thành phần trong lò cao (thông thường Nd và B thường được bù thêm vài % so với thành phần danh định do các chất này dễ bị ôxy hóa hoặc bay hơi). Trong quá trình nấu chảy, hợp kim được nấu trong môi trường bảo vệ để tránh ôxy hóa. Sau đó, hợp kim được nghiền thành bột mịn, sau đó được trộn với keo epoxy, ép thành hình sản phẩm, sau đó nung thiêu kết ở nhiệt độ cao trong môi trường bảo vệ. Quá trình ép có thể được hỗ trợ bởi từ trường để tạo dị hướng đơn trục. Quá trình nung thiêu kết được thực hiện ở nhiệt độ cao trong môi trường bảo vệ để tạo pha hợp chất, sau đó hạ về nhiệt độ thấp (1 vài trăm độ) để ổn định pha. Sau đó, nam châm được nạp từ trong từ trường cao và phủ keo bảo vệ.
Có thể thay thế công đoạn thiêu kết bằng kỹ thuật ép nóng. Người ta ép các bột trong từ trường ở nhiệt độ cao nhằm tạo ra pha và định hướng nam châm (tạo ra nam châm dị hướng).
Gần đây, người ta còn tiến hành tạo ra các nam châm đất hiếm giá thành rẻ với kiểu nam châm kết dính. Các bột hợp kim mịn được tạo ra sau khi nghiền các mảnh vụn hợp kim được chế tạo bằng công nghệ nguội nhanh, sau đó chộn keo epoxy và ép định hướng trong từ trường. Kỹ thuật này có ưu điểm là đơn giản và kinh tế hơn, nhưng sản phẩm cho phẩm chất thấp hơn nhiều so với nam châm vĩnh cửu thiêu kết.