<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIKHOA/VIỆN KỸ THUẬT HOÁ HỌC</b>

<b>---</b> <b></b>

<b>---TIỂU LUẬN</b>

<b>Đề tài: CHẾ TẠO NAM CHÂM ĐẤT HIẾM VĨNH CỬU</b>

<i><b>Giáo viên hướng dẫn: TS. Bùi Thị Vân AnhSinh viên thực hiện: Hoàng Văn TiếnMSSV: 20191124</b></i>

<i><b>Lớp KTHH10-K64</b></i>

<b>Lời mở đầu</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>Một loại vật liệu quan trọng không thể thiếu được trong hầu hết các thiết bị chuyển đổi các dạng năng lượng như năng lượng gió, nước thành năng lượng điện là nam châm đất hiếm vĩnh cửu.Nam châm đất hiếm vĩnh cửu được sử dụng ở dạng đơn giản trong các thiết bị như: động cơ, máy phát, khởi động điện từ, loa điện động… và trong các linh kiện công nghệ cao như: các cảm biến, đĩa ghi từ mật độ cao, vi khởi động điện từ v.v…</b>

<b>Vật liệu từ cứng được sử dụng làm nam châm vĩnh cửu, ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống và kỹ thuật. Có rất nhiều loại nam châm vĩnh cửu được phát hiện, nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực với nhiều mục đích khác nhau. Trong thế giới phong phú của các loại nam châm vĩnh cửu, nam châm đất hiếm đang giữ một vai trò quan trọng hàng đầu do các phẩm chất từ rất tốt của nó. Ngày nay, hai họ nam châm chứa đấthiếm được sử dụng nhiều nhất là Sm-Co và Nd-Fe-B.</b>

<b>Trong những năm gần đây, có rất nhiều phương pháp để chế tạo nam châm đất hiếm. Về cơ bản, các phương pháp đều có những ưu điểm khác nhau xong khơng thể phủ nhận chúng đóng góp để xây dựng nên một ngành nam châm đất hiếm ngày càng phong phú và phát triển.</b>

<b>Mặc dù em đã rất cố gắng trong việc tiếp cận các nguồn thông tin tham khảo, cũng như phân tích, đánh giá vấn đề, tuy nhiên, nội dung của bài tiểu luận không thể tránh khỏi những thiếu sót,do hạn chế về việc tiếp cận thông tin thực tế từ doanh nghiệp, hạn chế về kiến thức, cũng như thời gian. Vì vậy, chúng em rất mong nhận được những đánh giá, nhận xét, góp ý từ TS. Bùi Thị Vân Anh</b>

<b>Em xin chân thành cảm ơn !</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Lời mở đầu...1

Chương 1: Tổng quan về nam châm đất hiếm...4

I. Các khái niệm cơ bản...4

II. Lịch sử...4

III. Phân loại...5

IV. Tính chất...5

V. Ứng dụng...8

1. Ứng dụng của nguyên tố đất hiếm...8

2. Ứng dụng của nam châm đất hiếm...9

VI. Thị trường...11

Chương 2 Nam châm RE-Co...13

I. Chế tạo hợp kim RE-Co...13

1. Phương pháp nấu chảy trực tiếp...14

2. Quá trình khuyếch tán khử...14

3. Đồng khử...20

II. Chế tạo nam châm RE-Co...25

1. Nam châm thiêu kết...25

2. Nam châm cứng kết tủa...28

3. Nam châm liên kết...30

Chương 3: Chế tạo nam châm Neodymi – Sắt – Bo...33

I. Tổng quan về nam châm Nd-Fe-B...33

1. Nam châm Nd-Fe-B là gì ?...33

2. Đặc điểm nam châm vĩnh cửu NdFeB...33

3. Ứng dụng nam châm vĩnh cửu Nd-Fe-B...33

II. Sản xuất hợp kim Nd- Fe- B...34

1) Nóng chảy trực tiếp...34

2) Đồng khử...34

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

III. Sản xuất nam châm Nd-Fe-B...42

1. Kéo sợi nóng chảy...42

2. Hợp nhất...43

3. Nam châm ép nóng...44

4. Nam châm thiêu kết...45

Chương 4 Công nghệ chế tạo nam châm đất hiếm thiêu kết trên dây chuyền báncông nghiệp...48

I. Mô tả công nghệ chế tạo nam châm trên dây chuyền bán công nghiệp...48

Sơ đồ tổng thể chế tạo nam châm đất hiếm...49

II. Nấu luyện kim loại...49

III. Công nghệ nghiền sơ bộ trong từ trường...56

Kết luận...83

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>Chương 1: Tổng quan về nam châm đất hiếmI.Các khái niệm cơ bản</b>

<b>Đất hiếm gồm 17 nguyên tố hóa học thuộc bảng tuần hồn của Mendeleev, trong đó </b>

có scandi, ytri và 15 nguyên tố của nhóm Lanthan có hàm lượng lớn trong Trái Đất. 17 nguyên tố đất hiếm gồm xeri (Ce), dysprosi (Dy), erbi (Er), europi (Eu), gadolini (Gd), holmi (Ho), lanthan (La), luteti (Lu), neođim (Nd), praseođim (Pr), prometi (Pm),samari (Sm), scandi (Sc), terbi (Tb), tuli (Tm), ytterbi (Yb) và ytri (Y).

Trữ lượng đất hiếm trên thế giới khoảng 87,7 triệu tấn. Trong đó, tập trung chủ yếu ởcác nước như: Trung Quốc (27 triệu tấn); Liên Xô trước đây (19 triệu tấn); Mỹ (13 triệu tấn), Australia (5,2 triệu tấn); Ấn Độ (1,1 triệu tấn), Canada (0,9 triệu tấn); Nam Phi (0,4 triệu tấn); Brazil (0,1 triệu tấn); các nước còn lại (21 triệu tấn). Nhu cầu hằng năm chỉ cần 125.000 tấn thì 700 năm nữa mới cạn kiệt loại khoáng sản này. Việt Namcũng là một trong những nước sở hữu nguồn tài nguyên đất hiếm, kết quả nghiên cứu, tìm kiếm thực hiện từ năm 1958 đến nay đã phát hiện được nhiều điểm tụ khoáng đất hiếm ở Bắc Nậm Xe, Nam Nậm Xe, Đông Pao (Lai Châu), Mường Hum (Lào Cai) và Yên Phú (Yên Bái).

<b>Nam châm là một vật liệu hoặc vật thể tạo ra từ trường. Từ trường này là vơ hình </b>

nhưng chịu trách nhiệm cho tính chất đáng chú ý nhất của nam châm: tạo ra một lực kéo các vật liệu sắt từ khác, như sắt, và hút hoặc đẩy các nam châm khác.

<b>Nam châm đất hiếm là tên gọi của các loại nam châm vĩnh cửu được làm từ các hợp </b>

chất hoặc hợp kim của các nguyên tố đất hiếm và kim loại chuyển tiếp.

<b>II.Lịch sử</b>

Từ khoảng 600 năm trước Công nguyên, một nhà triết học Hy Lạp cổ đại quan sát thấy rằng đá nam châm (magnetite) có thể thu hút sắt. Trung Quốc cổ đại đã phát minh ra la bàn, trong đó có ảnh hưởng lớn đến lịch sử nhân loại và thăm dị tồn cầu.Tài liệu tham khảo bằng văn bản đầu tiên sử dụng la bàn trong ngày chuyển hướng Trung Quốc năm 1086, và sau đó được sử dụng bởi các thủy thủ châu Âu. Tuy nhiên, la bàn đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ trước đó cho mục đích tâm linh và tơn giáo

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Hợp chất SmCo5 được phát minh bởi Karl J. Strnat (U.S. Air Force Materials Laboratory) lần đầu tiên vào năm 1966 với tích năng lượng từ cực đại (BH)max đạt 18 MGOe.

Hợp chất Sm2Co17 được Karl J. Strnat và Dr. Alden Ray phát minh năm 1972 với tích năng lượng từ cực đại tới 30 MGOe.

Nam châm Nd2Fe14B được phát minh vào năm 1983 bởi đồng thời 2 nước là Mỹ (J. J. Croat) và Nhật Bản (M. Sagawa)

<b>III.Phân loại </b>

Có hai nhóm nam châm đất hiếm, khác nhau về độ mạnh, tính chất vật lý và từ tính:

Nam châm Neodymi(NdFeB)

Nam châm Samari Coban(SmCo)Năng

<b>IV.Tính chất </b>

Tính chất từ của vật liệu được quy định bởi tính chất từ nội tại và tính chất từ ngoại lai. Tính chất từ nội tại bao gồm từ độ bão hịa M , nhiệt độ Curie T tính dị <small>sC,</small>hướng từ. Tính chất từ ngoại lai bao gồm lực kháng từ H , từ độ dư M , độ vng <small>cr</small>đường trễ và tích năng lượng cực đại (BH)<small>max</small>

* Tính chất từ nội tại

Tính chất từ nội tại như từ độ bão hòa, nhiệt độ Curie T và tính dị hướng<small>C</small>từ v.v. được xác định bởi thành phần hóa học và cấu trúc tinh thể. Hay có thểnói mômen từ của các nguyên tử và tương tác giữa chúng trong mạng tinh thểđã tạo lên tính chất từ nội tại cho vật liệu.

Sự xuất hiện từ độ bão hòa trong tinh thể sắt từ là do tương tác trao đổigiữa các nguyên tử thành phần làm cho các mômen từ định hướng song songnhau, năng lượng tương tác này được đánh giá qua hằng số trao đổi.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Dị hướng từ tinh thể cũng là một thơng số rất quan trọng với tính chất từnội tại của vật liệu từ cứng, bởi nó là một yếu tố quyết định lực kháng từ caohay thấp. Dị hướng từ tinh thể là năng lượng liên quan đến sự định hướng củacác mômen từ và đối xứng tinh thể của vật liệu. Do tính dị hướng của cấu trúctinh thể, sẽ có sự khác nhau về khả năng từ hóa khi ta từ hóa theo các phươngkhác nhau, dẫn đến việc vật liệu có phương dễ từ hóa, gọi là trục dễ (từ hóa) vàphương khó từ hóa (gọi là trục khó). Năng lượng dị hướng từ tinh thể là nănglượng cần thiết để quay mơmen từ trục khó sang trục dễ. Năng lượng từ hóatheo trục dễ là nhỏ nhất, trong khi năng lượng từ hóa theo trục khó là lớn nhất.Diện tích giới hạn bởi đường cong từ hóa khó và từ hóa dễ là đại lượng đặctrưng cho năng lượng dị hướng từ tinh thể của mẫu. Nói một cách khác nănglượng dị hướng là năng lượng cần thiết do từ trường ngoài cung cấp để chuyểndời mơ men từ hướng từ hóa dễ sang hướng từ hóa khó.

Bản chất của hiện tượng dị hướng từ tinh thể là do tương tác trao đổicùng với đối xứng trường tinh thể và tương tác spin-quỹ đạo. Để nghiên cứu dịhướng từ trong vật liệu RE<small>2</small>Fe<small>14</small>B cần phải sử dụng hàm Hamiltonian chứa các sốhạng trường tinh thể H cũng như các số hạng trao đổi H<small>CRex</small>

* Tính chất từ ngoại lai

Tính chất từ ngoại lai như lực kháng từ H , từ độ dư M , độ vng đường<small>cr</small>trễ và tích năng lượng cực đại (BH) được xác định bởi cấu trúc tinh thể và vi<small>max</small>cấu trúc, tức là hình dạng, kích thước hạt, tính đồng nhất và sự phân bố củachúng trong vật liệu.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Hình 1: . Các đường cong đặc trưng: từ độ và cảm ứng từ phụ thuộc vào từ trường ngoài của vật liệu sắt từ

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Lực kháng từ Hc là giá trị từ trường ngược cần đặt vào để triệt tiêu từ độ dư. Lực kháng từ được xác định từ đường cong từ trễ của vật liệu (hình 1). Cơ chế tạo lực kháng từ liên quan đến cơ chế từ hóa và đảo từ của vật liệu, hay nói cách khác là liên quan đến sự thay đổi củacấu trúc từ và bị ảnh hưởng mạnh bởi cấu trúc hạt của vật liệu. Yếu tố lớn nhất chi phối lực kháng từ là dị hướng từ tinh thể và tùy từng loại vật liệu mà lực kháng từ có thể phụ thuộc khác nhau vào yếu tố này. Đối với các vật liệu từ có cấu trúc đơn đơmen, cấu trúc đơn đơmen là cấu trúc khơng có vách đơmen nên khơng có các q trình dịch chuyển vách hay hãm các vách đơmen trong q trình từ hóa. Vì thế, q trình từ hóa và khử từ trong vật từcó cấu trúc đơn đơmen là q trình quay kết hợp các mơmen từ. Vì thế, lực kháng từ tạo ralà do đóng góp bởi 3 yếu tố dị hướng: dị hướng từ tinh thể, dị hướng từ hình dạng và dị hướng từ do sự bất đồng nhất cấu trúc.

Tích năng lượng cực đại (BH) là năng lượng từ lớn nhất có thể dự trữ trong một đơn vị <small>max</small>thể tích, liên quan đến khả năng sản sinh từ trường của vật liệu từ. Tích năng lượng cực đại (BH)<small>max</small> là một tham số quan trọng dùng để đánh giá phẩm chất VLTC. Tích năng lượng từ cực đại được xác định trên đường cong khử từ B(H) (hình 1.6). Tích năng lượng từ là tham số dẫn xuất, phụ thuộc vào các tính chất từ nội tại của vật liệu, thường mang ý nghĩa ứng dụng.

Từ dư M là giá trị từ độ còn giữ được khi ngắt từ trường (H = 0), thường được ký hiệu là M<small>rr</small>hoặc I . Từ dư không phải là thơng số mang tính chất nội tại của vật liệu mà chỉ là thông số <small>r</small>dẫn xuất, phụ thuộc vào các cơ chế từ trễ, các phương từ hố, hình dạng vật liệu từ... Tỉ số giữa từ dư và từ độ bão hòa M<small>r</small>/M<small>s</small> được gọi là từ độ rút gọn hoặc hệ số chữ nhật của đường cong từ trễ (giá trị M<small>r</small>/M<small>s</small> càng gần 1 thì đường cong từ trễ càng tiến tới dạng hình chữ nhật

<b>Nam châmM (kG)<small>r</small>Hci (kOe)BHmax (MGOe)T<small>C</small>(°C)</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>1. Ứng dụng của nguyên tố đất hiếm</b>

Đất hiếm được gọi là "vitamin của nền cơng nghiệp hiện đại" vì là thành phần không thể thiếu trong sản xuất các loại thiết bị và linh kiện trong công nghệ thông tin, y khoa, giao thơng, hóa lọc dầu, luyện kim, quân sự và nhiều lĩnh vực khác

xeri Chất xúc tác tự động, Chất xúc tác hóa học, đánh bóng thủy tinh, hợp Praseodymium Nam châm công suất cao, sắc tố gốm màu vàng, Autocat

Gadolini Chất tương phản hình ảnh cộng hưởng từ, thanh lò phản ứng hạt nhânterbi Phốt pho để chiếu sáng, nam châm nhiệt độ cao công suất caochứng khó tiêu Nam châm nhiệt độ cao cơng suất cao, laser

ytterbi Công nghệ sợi quang, tấm pin năng lượng mặt trời

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b> nguyên tố đất hiếmỨng dụng hiện tại</b>

<b>2. Ứng dụng của nam châm đất hiếm</b>

<b>2.1Ứng Dụng Nam Châm Đất Hiếm Trong Công Nghệ Truyền Thông Vi Sóng</b>

Trong cơng nghệ radar, liên lạc vệ tinh, công nghệ đo từ xa điều khiển từ xa, theo dõi điện tử, cơng nghệ đối phó điện tử, ống điện tử từ tính, ống sóng di chuyển từ tính, ống tia âm cực, bộ cách ly ferit vi sóng, bộ tuần hoàn , v.v. Tất cả các thiết bị này đều sử dụngnam châm vĩnh cửu để tạo ra từ trường không đổi nhằm điều khiển chuyển động của chùm tia điện tử nhằm đạt được dao động tần số cao hoặc siêu cao, chức năng khuếch đại, thu và hiển thị tín hiệu vi sóng.

<b>2.2 Ứng Dụng Nam Châm Đất Hiếm Trong Kỹ Thuật Điện</b>

Khoảng 1/3 sản lượng của nam châm vĩnh cửu đất hiếm được sử dụng để sản xuất các động cơ nam châm vĩnh cửu khác nhau. Có nhiều loại, cách sử dụng và nhiều loại động cơ nam châm vĩnh cửu và động cơ có cơng suất khác nhau. Chúng được sử dụng rộng rãitrong khoa học và công nghệ hiện đại và các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân.ưu điểm của động cơ nam châm vĩnh cửu là không cần cuộn dây kích thích hoặc bộ kích thích, tiết kiệm đồng, tiết kiệm điện, trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ và công suất riêng cao. Sự xuất hiện của nam châm vĩnh cửu đất hiếm hiệu suất cao, đặc biệt là nam châm vĩnh cửu NdFeB , đã thúc đẩy sự phát triển của động cơ nam châm vĩnh cửu.

<b>2.3Ứng Dụng Nam Châm Đất Hiếm Trong Dụng Cụ Và Thiết Bị Định Giờ</b>

Theo thống kê, 10-15% nam châm vĩnh cửu được sử dụng để sản xuất các dụng cụ điện từ và các thiết bị đo thời gian khác nhau. Lõi sắt của động cơ bước của đồng hồ điện tử thường được làm bằng nam châm vĩnh cửu liên kết .

<b>2.4Ứng Dụng Nam Châm Đất Hiếm Trong Thiết Bị Điện Âm</b>

Khoảng 15% nam châm vĩnh cửu đất hiếm được sử dụng để chế tạo các thiết bị điện âm. Thiết bị điện âm là một thuật ngữ chung cho loa, micrơ, xe bán tải, thiết bị trợ thính, tai nghe âm thanh nổi, máy thu điện thoại và cảm biến điện âm. Nguyên tắc của các thiết bị điện âm về cơ bản là giống nhau. Khi một dòng điện chạy qua cuộn dây âm thanh trong khe hở khơng khí, dưới tác động của từ trường khe hở khơng khí, nó sẽ daođộng và làm cho tấm giấy rung động và tạo ra âm thanh.

<b>2.5Ứng Dụng Nam Châm Đất Hiếm Trong Máy Từ Tính</b>

<b>2.6Ứng Dụng Nam Châm Đất Hiếm Trong Kỹ Thuật Giao Thông Vận Tải</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Đoàn tàu được sản xuất theo nguyên tắc lực đẩy lẫn nhau của các cực từ giống nhauđược gọi là đoàn tàu đệm từ . Các bánh xe của đồn tàu này khơng tiếp xúc với đườngray. Nó dựa vào lực đẩy từ trường để nâng cơ thể lên. Loại tàu này khi vận hành có tốcđộ cao, tốc độ có thể đạt tới 500km/h, tốc độ chung của đồn tàu là dưới 300km/h.Ngồi ra, khơng có ma sát và khơng có tiếng ồn. Nó là một cơng cụ vận chuyển lý tưởngtrong tương lai.

<b>2.7Ứng Dụng Nam Châm Đất Hiếm Trong Công Nghệ Tách Từ</b>

Kỹ thuật tách chất sắt từ ra khỏi chất không sắt từ hoặc nguyên tử (ion) từ tính hoặcphân tử từ tính ra khỏi nguyên tử (ion) hoặc phân tử không từ tính bằng phương pháptừ tính được gọi là cơng nghệ tách từ. Công nghệ tách từ đã được áp dụng trong chếbiến khoáng sản, chế biến nguyên liệu, xử lý nước, xử lý rác thải, cơng nghiệp hóachất, cơng nghiệp thực phẩm và phạm vi ứng dụng của nó sẽ được mở rộng từng ngày.

<b>2.8Ứng Dụng Nam Châm Đất Hiếm Trong Cơng Nghệ Từ Hóa</b>

Từ trường được sử dụng để từ hóa chất nhằm thay đổi trạng thái liên kết của chất bị từ hóa, hoặc cấu hình của nguyên tử và electron, thúc đẩy phản ứng hóa học của chất, thúc đẩy quá trình đốt cháy nhiên liệu hoặc thay đổi dạng tinh thể hoặc điểm đông đặccủa chất. Công nghệ này được gọi là công nghệ từ hóa.Cơng nghệ từ hóa ngày càng được mọi người cơng nhận và đánh giá cao. Ví dụ, nước cứng đã được từ hóa khơng cịn đóng cặn và tưới bằng nước được từ hóa có thể thúc đẩy sự phát triển của sinh vật. Có báo cáo rằng uống nước từ hóa có thể điều trị bệnh.

<b>2.9Ứng Dụng Nam Châm Đất Hiếm Trong Trị Liệu Từ Tính Và Thiết Bị Thể Hình</b>

Nam châm vĩnh cửu đất hiếm đã được sử dụng cho các thiết bị thể dục và trị liệu từ tính, chẳng hạn như tấm hoặc bóng từ tính y tế tĩnh, máy trị liệu từ tính, cốc nước trị liệu từ tính, giày trị liệu từ tính, mũ, dây chuyền, v.v. của thiết bị chẩn đoán bệnh ở người được gọi là MRI đã được phát triển.

<b>VI.Thị trường </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Sau khi nhu cầu tiềm ẩn bùng nổ vào năm 2021, chứng kiến sự cụ thể hóa của một sốnhu cầu bị dồn nén từ năm trước, dữ liệu của Adamas Intelligence chỉ ra rằng mức tiêu thụ nam châm NdFeB trên toàn cầu chỉ tăng 1,9% so với cùng kỳ năm ngoái vào năm 2022, do những khó khăn và tác động tiêu cực của kinh tế toàn cầu. những thách thức liên quan đến đại dịch trong khu vực.

Tuy nhiên, từ năm 2023 đến năm 2040, dự báo rằng nhu cầu toàn cầu về nam châm NdFeB sẽ tăng với tốc độ CAGR là 7,5%, được hỗ trợ bởi mức tăng trưởng hai con số từ lĩnh vực xe điện và năng lượng gió, chuyển thành mức tăng trưởng nhu cầu tươngđương đối với các nguyên tố đất hiếm quan trọng (nghĩa là , didymi, dysprosi và terbi) những nam châm này chứa.

Trong cùng thời kỳ, dự báo rằng sản lượng toàn cầu của didymi, dysprosium và terbium (được gọi là đất hiếm nam châm) sẽ tăng chung với tốc độ CAGR chậm hơn là 5,2% do nguồn cung của thị trường ngày càng phải vật lộn để theo kịp tốc độ tăng trưởng nhanh yêu cầu.

Trong số những phát hiện của phân tích mới nhất của tôi:

<small></small> <b>Thị trường oxit đất hiếm nam châm tăng gấp 5 lần vào năm 2040 : Với tổng mức </b>

tiêu thụ oxit đất hiếm nam châm được dự báo sẽ tăng với tốc độ CAGR là 5,2% (so với mức cao hơn là 7,0% đối với nhu cầu) và giá dự kiến sẽ tăng với tốc độ CAGR là 3,3% đến 5,2% so với cùng kỳ, Adamas Intelligence dự báo giá trị tiêu thụ oxit đất hiếm nam châm toàn cầu sẽ tăng gấp 5 lần vào năm 2040, từước tính 10,8 tỷ USD năm nay lên 56,7 tỷ USD vào năm 2040.

<small></small> <b>Nguồn cung thiếu NdFeB hàng năm là 246.000 tấn Dự kiến vào năm 2040: Bị hạn </b>

chế bởi nguồn nguyên liệu đất hiếm nam châm ngày càng khan hiếm, tôi dự báo rằngnguồn cung hợp kim và bột NdFeB thiếu hụt trên toàn cầu sẽ lên tới 60.000 tấn hàng năm vào năm 2030 và 246.000 tấn hàng năm vào năm 2040 – một lượng gần như bằng nhau đến tổng sản lượng hợp kim và bột NdFeB tồn cầu của năm ngối.

<small></small> <b>Lượng cung thiếu ơxít NdPr hàng năm là 90.000 tấn Dự kiến vào năm 2040: Tương </b>

tự, bị hạn chế bởi việc thiếu các nguồn cung cấp sơ cấp và thứ cấp mới từ năm 2023 trở đi, tôi dự báo rằng lượng cung thiếu ơxít didymi (hoặc tương đương ơxít) toàn cầu sẽ tăng lên 19.000 tấn mỗi năm vào năm 2030 và 90.000 tấn mỗi năm vào năm 2040 – một lượng gần bằng tổng sản lượng sơ cấp và thứ cấp tồn cầu của năm

ngối.

<small></small> Nguồn cung cấp thiếu ơxít Dy và Tb hàng năm là 1.800 tấn và 450 tấn dự kiến vào năm 2040: Tương tự như vậy, bị hạn chế bởi việc thiếu các nguồn cung cấp sơ cấp và thứ cấp mới từ năm 2023 trở đi, Adamas Intelligence dự báo rằng tình trạng thiếu hụt nguồn cung tồn cầu đối với ơxít dysprosi và terbi (hoặc các chất tương đương ơxít) sẽ tăng lên 1.800 tấn và 450 tấn hàng năm vào năm 2040 - số lượng gần bằng tổng sản lượng toàn cầu của mỗi oxit năm ngoái. Trong số các khu vực, Trung Quốc thống trị thị trường nam châm đất hiếm, với thị phần khoảng 80% vào năm 2021. Tuy nhiên, Nhật Bản, Hàn Quốc và các quốc gia APAC khác cũng đang bắt kịp Trung Quốc trong việc sản xuất

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

nam châm đất hiếm. Bắc Mỹ và Châu Âu có thể sẽ chiếm thị phần đáng kể trong tương lai gần do các sáng kiến thuận lợi của chính phủ nhằm khuyến khích sản xuất nam châm đất hiếm trong nước. Thị trường dự kiến sẽ chứng kiến sự tăng trưởng lành mạnh ở tất cả các khu vực trong giai đoạn dự báo.

Một số công ty chủ chốt trong thị trường Nam châm đất hiếm toàn cầu là Hitachi Metals Group, Shin-Etsu, TDK, VAC, Beijing Zhong Ke San Huan Hi-Tech, Yunsheng Company, YSM, JL MAG, ZHmag, Jingci Material Science, AT&M, NBJJ, Innuovo Magnetics, SGM, Galaxy Magnetic, Zhejiang Zhongyuan Magnetic Industry Limited, Earth-Panda, Magsuper, Daido Electronics và Tianhe Magnetics.

Hitachi Metals Group, Shin-Etsu và TDK là các công ty hàng đầu trên thị trường. Các công ty như Beijing Zhong Ke San Huan Hi-Tech, Yunsheng Company và YSM là một số công ty mới nổi dự kiến sẽ có chỗ đứng vững chắc trên thị trường trong những năm tới.

<b>Chương 2 Nam châm RE-CoI.Chế tạo hợp kim RE-Co</b>

Việc chuẩn bị nam châm Re-Co bao gồm hai giai đoạn chính. Đầu tiên là sự chuẩn bị hợp kim ReCo và tiếp theo là sản xuất nam châm từ hợp kim. Hợp kim ReCo

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

buồng chân không để lấy mẫu ra. Phơi được chế tạo trên có độ dày 20(mm) tương đối giịn và dễ dàng nghiền nhỏ. Trong cơng nghiệp nấu mỗimẻ có khối lượng khoảng 20-100kg. Trong một số trường hợp sau khi nấuphôi được xử lý nhiệt tại nhiệt độ 1000 C trong nhiều giờ nguyên liệu đưa<small>0</small>vào là Fe-Nd và Bo- FeB(fero).

10-Với chất bảo vệ bề mặt để chống oxy hóa khi được thực hiện các cơngđoạn tiếp theo.

Hình2.2: Q trình nấu hợp kim NdFeB trong lị

Kết thúc q trình nấu như vậy ta thu được hợp kim NdFeB làmnguyên liệu để sản sản xuất nam châm dị hướng.Vì quá trình nấu chúng ta đãđịnh hướng được cho các tinh thể kết tinh định hướng. Khi nhiệt độ của hợp

là hình ảnh của hợp kim NdFeB sau khi được nấu.

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Hình vẽ minh họa sản phẩm của khuôn đúc đạt yêu cầu và không đạt u cầu.

<b>Hình a: Khn đúc to, hợp kim lỏng đơng cứng tự nhiên trong mơi trường</b>

khơng khí, vùng ở trong lõi xa thành khn có tốc độ nguội chậm, vì thế quátrình kết tinh xảy ra chậm, các hạt tinh thể vẫn có cấu trúc đẳng hướng.

<b>Hình b : Khn đúc nhỏ được làm mát bằng nước xung quanh khuôn nên</b>

nguội nhanh hợp kim đông cứng nhanh và kết tinh dị hướng dài vng gócvới thành khn.

Sơ đồ cấu tạo và yêu cầu của khuôn đúc hợp kim.

<small>H 2 O</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

H 2 O

5Sơ đồ khuôn đúc dị hướng tinh thể trong chân không

 <i><b>Cấu tạo. 1- Máy bơm nước vào áp lực cao. 2- Khuôn đúc 2 lớp bằngvật liệu có độ nóng chảy cao hơn hợp kim cần đúc. 3- Hệ thống cácvách ngăn tạo dòng chảy cho nước làm mát. 4- Hợp kim ở nhiệt độ</b></i>

<i><b> kết tinh vng góc với thành khn. 5- Buồng chân khơng.</b></i>

Hình2.4 Hợp kim NdFeB sau khi nấu

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<i><b>III.Công nghệ nghiền sơ bộ trong từ trường.</b></i>

Giới thiệu về hệ thống nghiền ba cấp.Sơ đồ máy nghiền hợp kim ba cấp.

<b>Hình ảnh sơ đồ máy nghiền bột NdFeB ba cấp</b>

<small></small> <b>Cấu tạo: (1- Máy nghiền thô.2- Máy nghiền </b>

trung gian,nghiền đĩa.3- Máy nghiền tinh. 4- Hệ thống chân khơng và điều khiển. 5- Bình chứa khí Ar. 6- Cơ cấu bánh xe dịch chuyển. 7- Cầu thang.)

Bước 3 + Tiến hành hút chân không qua thao tác ở cơ cấu điều khiểnsố 4( thời gian hút và áp suất hút phù hợp chú ý quan sát đồng hồ phía trên

<small>b2</small> ^b ⁵<small>6</small>

<small>c</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Bước 4 + Nạp khí Ar từ bình chứa số 5 vào buồng nghiền. Thao tác nàychú ý áp suất khí Ar trong buồng nghiền qua đồng hồ và túi nilon hứng bột

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

bên dưới gầm máy ở cửa ra, quan sát độ phồng của túi.

Bước 5 + Tiến hành nghiền trung gian, kết thúc quá trình nghiền ta thubột trong điều kiện bảo quản.

Bước 6 + Tiến hành nghiền tinh ở máy số 3. Thao tác này thực hiệnnhư ở các bước 3-4-5 nhưng chặt chẽ hơn ở khâu hút khơng khí và nạp Ar vàbảo quản tránh bột nghiền bị cháy do oxy hóa với khơng khí.

Cơng đoạn nghiền thơ

Hình 2.5. Máy nghiền đập cơ học (nghiền thơ)

<i><b>IV.Cấu tạo: 1-Máy nghiền chính. 2- Máng chứa vật liệu cần nghiền. 3- </b></i>

Túi nilon đựng bột sau khi nghiền.Thao tác :

+ Bật công tắc điện cho máy hoạt động.

+ Cho vật liệu vào máng số 2, chú ý lượng vật liệu phải vừa đủ để cho

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

máy hoạt động được liên tục.+ Bột rơi xuống túi nilon số 3.

+ Kết thúc quá trình nghiền, tháo túi để lấy bột.

<b>- Chú ý: Do kích thước hạt sau khi nghiền khơng q nhỏ nên khơng</b>

cần thực hiện nghiền trong chân khơng hoặc khí trơ.Cơng đoạn nghiền trung gian

- Nghiền trung gian là khâu khá quan trọng trong việc chế tạo bột namchâm NdFeB. Quá trình nghiền thường được thực hiện trên máy nghiền đĩa.

+ Máy nghiền đĩa về bề ngồi khơng khác những máy nghiền thôngthường lắm. mà chỉ khác ở những thiết bị nghiền bên trong.

+ Bên trong là đĩa nghiền được quay với tốc độ khá lớn.

+ Đĩa tham gia quá trình nghiền được áp sát nhau, khoảng cách sátnhư thế nào tùy thuộc yêu cầu vào kích thước hạt sản phẩm sau khi nghiền.

+ Đĩa nghiền có thể là một đĩa tĩnh và một đĩa động. Đĩa động quaytròn áp sát đĩa tĩnh. Và cũng có thể là cả hai đĩa cùng quay nhưng chúng quayngược chiều nhau.

Hình 2.6. Máy nghiền đĩa dùng cho nghiền trung gian

- Nghiền trung gian, kích thước hạt đầu vào khoảng 25mm, đầu ra cỡ

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

0,35mm. Sử dụng máy nghiền đĩa, nghiền bi, nghiền rung hoặc phương pháp HĐ ( phương pháp nổ Hydro)

Hình 2.7. Máy nghiền trung gian.

<b>V. Cấu tao: a, là cửa cho bột đã qua nghiền thô vào. b, đường đi của</b>

bột và túi đựng.Thao tác:

<b>+ Mở nắp buồng đổ bột đã qua nghiền thô vào rồi đậy nắp chặt.+ Buộc chặt túi nilon bên dưới ở cửa ra của máy.</b>

<b>+ Hút chân không trong thời gian khoảng 30s, nạp khí Ar cho túi chứa</b>

bột hơi phồng lên (nên thực hiện thao tác này 3 lần để chắc túi chứa đượcđầy khí Ar).

</div>