Sejarah magnet permanen tanah jarang untuk motor

Unsur tanah jarang (magnet permanen tanah jarang) adalah 17 unsur logam di tengah tabel periodik (nomor atom 21, 39, dan 57-71) yang memiliki sifat berpendar, konduktif, dan magnetik yang tidak biasa sehingga membuatnya tidak cocok dengan logam yang lebih umum seperti Besi) sangat berguna ketika paduan atau dicampur dalam jumlah kecil. Secara geologis, unsur tanah jarang tidak terlalu langka. Endapan logam ini ditemukan di banyak bagian dunia, dan beberapa unsur hadir dalam jumlah yang kira-kira sama dengan tembaga atau timah. Namun, unsur tanah jarang tidak pernah ditemukan dalam konsentrasi yang sangat tinggi dan sering bercampur satu sama lain atau dengan unsur radioaktif seperti uranium. Sifat kimia unsur tanah jarang membuatnya sulit untuk dipisahkan dari bahan sekitarnya, dan sifat ini juga membuatnya sulit untuk dimurnikan. Metode produksi saat ini membutuhkan bijih dalam jumlah besar dan menghasilkan limbah berbahaya dalam jumlah besar untuk mengekstraksi logam tanah jarang dalam jumlah kecil saja, dengan limbah dari metode pemrosesan termasuk air radioaktif, fluorin beracun, dan asam.

Magnet permanen paling awal yang ditemukan adalah mineral yang menyediakan medan magnet yang stabil. Hingga awal abad ke-19, magnet bersifat rapuh, tidak stabil, dan terbuat dari baja karbon. Pada tahun 1917, Jepang menemukan baja magnet kobalt, yang melakukan perbaikan. Kinerja magnet permanen terus meningkat sejak penemuannya. Untuk Alnicos (paduan Al/Ni/Co) pada tahun 1930-an, evolusi ini dimanifestasikan dalam jumlah maksimum peningkatan produk energi (BH)max, yang sangat meningkatkan faktor kualitas magnet permanen, dan untuk volume magnet tertentu, kepadatan energi maksimum dapat Dikonversi menjadi daya yang dapat digunakan pada mesin yang menggunakan magnet.

Magnet ferit pertama secara tidak sengaja ditemukan pada tahun 1950 di laboratorium fisika milik Philips Industrial Research di Belanda. Seorang asisten salah mensintesisnya - dia seharusnya menyiapkan sampel lain untuk dipelajari sebagai bahan semikonduktor. Ditemukan bahwa itu sebenarnya magnet, sehingga diteruskan ke tim peneliti magnet. Karena kinerjanya yang baik sebagai magnet dan biaya produksi yang lebih rendah. Dengan demikian, itu adalah produk yang dikembangkan Philips yang menandai awal peningkatan pesat dalam penggunaan magnet permanen.

Pada 1960-an, magnet tanah jarang pertama(magnet permanen tanah jarang)terbuat dari paduan unsur lantanida, yttrium. Mereka adalah magnet permanen terkuat dengan magnetisasi saturasi tinggi dan ketahanan yang baik terhadap demagnetisasi. Meskipun mahal, rapuh dan tidak efisien pada suhu tinggi, mereka mulai mendominasi pasar karena aplikasinya menjadi lebih relevan. Kepemilikan komputer pribadi meluas pada 1980-an, yang berarti tingginya permintaan magnet permanen untuk hard drive.

Paduan seperti samarium-kobalt dikembangkan pada pertengahan 1960-an dengan generasi pertama logam transisi dan tanah jarang, dan pada akhir 1970-an, harga kobalt naik tajam karena pasokan yang tidak stabil di Kongo. Pada saat itu, magnet permanen (BH)max samarium-cobalt tertinggi adalah yang tertinggi dan komunitas riset harus mengganti magnet tersebut. Beberapa tahun kemudian, pada tahun 1984, pengembangan magnet permanen berbasis Nd-Fe-B pertama kali diusulkan oleh Sagawa et al. Menggunakan teknologi metalurgi serbuk di Sumitomo Special Metals, menggunakan proses pemintalan lelehan dari General Motors. Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, (BH)max telah meningkat selama hampir satu abad, mulai dari ≈1 MGOe untuk baja dan mencapai sekitar 56 MGOe untuk magnet NdFeB selama 20 tahun terakhir.

Keberlanjutan dalam proses industri baru-baru ini menjadi prioritas, dan unsur-unsur tanah jarang, yang telah diakui oleh negara-negara sebagai bahan baku utama karena risiko pasokan yang tinggi dan kepentingan ekonomi, telah membuka area untuk penelitian magnet permanen baru yang bebas dari tanah jarang. Salah satu arah penelitian yang mungkin adalah melihat kembali magnet permanen yang paling awal dikembangkan, magnet ferit, dan mempelajarinya lebih lanjut menggunakan semua alat dan metode baru yang tersedia dalam beberapa dekade terakhir. Beberapa organisasi sekarang sedang mengerjakan proyek penelitian baru yang berharap dapat menggantikan magnet tanah jarang dengan alternatif yang lebih hijau dan lebih efisien.