Редкоземельные магниты и электродвигатели

     Редкоземельные магниты широко применяются в электродвигателях электромобилей, однако практически ни один из таких двигателей не подвергается переработке. Аналогичная ситуация наблюдается с двигателями жёстких дисков компьютеров, бытовой техники и аккумуляторных инструментов — все они также содержат редкоземельные магниты.

     Несмотря на своё название, не все редкоземельные магниты являются редкими: например, неодим чрезвычайно популярен и широко используется. Тем не менее извлечение таких магнитов из двигателей может оказаться непростой задачей. «Стандартный процесс измельчения и сепарации, применяемый к электронным отходам, существенно затрудняет извлечение редкоземельных элементов», — отмечает Аллан Уолтон, руководитель группы магнитных материалов Бирмингемского университета (Великобритания).

Неодимовые магниты — одни из самых сильных постоянных магнитов. Они относятся к классу редкоземельных магнитов (на основе сплава неодим‑железо‑бор, NdFeB) и при сопоставимых размерах могут быть в 10 раз сильнее обычных ферритовых магнитов. Именно поэтому их активно применяют там, где нужна максимальная сила сцепления при минимальных габаритах — например, в миниатюрных динамиках, наушниках и жёстких дисках. Они чувствительны к температуре и могут потерять магнитные свойства при перегреве. У неодимовых магнитов есть так называемая точка Кюри (для разных марок она варьируется примерно от 310 до 400 °C): при достижении этой температуры материал резко теряет намагниченность. Кроме того, даже при умеренном нагреве (выше 80–100 °C для некоторых марок) сила магнита заметно снижается, что важно учитывать при проектировании устройств. Из‑за склонности к коррозии их почти всегда покрывают защитным слоем. Чистый неодим активно окисляется, а сплав NdFeB тоже подвержен коррозии, поэтому неодимовые магниты обычно покрывают никелем, цинком или эпоксидной смолой. Без такого покрытия во влажной среде магнит может со временем разрушиться, а образующаяся ржавчина дополнительно ускоряет деградацию магнитных свойств.

     Редкоземельные магниты отличаются хрупкостью: они могут распадаться на мелкие частицы, которые быстро окисляются, в результате чего остаётся практически бесполезный остаток. Однако команда из Бирмингемского университета надеется изменить существующий подход, чтобы наладить переработку неодима — наиболее распространённого редкоземельного магнита, используемого в электродвигателях. В рамках предлагаемого метода все компоненты, содержащие магниты на основе неодима и предназначенные для утилизации, помещают в контейнер, который затем заполняют водородом. В результате реакции водорода с неодимом магниты увеличиваются в объёме, образуя размагниченный порошок.

     После перемешивания и просеивания порошка, а также удаления водорода извлечённый материал можно напрямую использовать для производства новых магнитов. По данным компании Hypromag, такой процесс может требовать на 15 % меньше энергии по сравнению с изготовлением аналогичных изделий с нуля. Для содействия коммерциализации проекта компания Hypromag заключила партнёрство с Bentley. При этом даже в автомобилях с бензиновым двигателем повсеместно используются магниты — в системе электроусилителя руля, механизмах автоматического подъёма стёкол, а также в многочисленных динамиках аудиосистемы.

Читайте больше интересных статей здесь!