Showa Denko entwickelt Dysprosium freie Magnetlegierung für Fabrikautomation

27/05/2013

Showa Denko (SDK) (TOKYO:4004) gelang die Entwicklung einer neuen Type seiner Neodymium basierten Magnetlegierung, welche in der Fabrikautomation eingesetzt werden kann. Obwohl diese Legierung kein Dysprosium (Chemisches Zeichen Dy) enthält, wird dennoch die gleiche Leistung erzielt, wie mit konventionellen Produkten, in denen Dy hinzugefügt wird um die Hitzebeständigkeit zu erhöhen. SDK hat bereits mit der Serienproduktion dieser neuen Legierung begonnen.

SDK hatte eine DY freie Magnetlegierung für Schwingspulenmotoren von Festplattenlaufwerken (Engl: hard disk drive (HDD) voice coil motor) oder auch für Motoren in der Windstromproduktion bereits auf den Markt gebracht. Nun ist es zudem noch gelungen, eine Dy freie Magnetlegierung für die Fabrikautomation zu entwickeln. Gewöhnlich werden in der Fabrikautomation höhere Anteile an Dysprosium zugesetzt.
Diese neue Technologie erlaubt SDK, den Anteil an Dy für solch anspruchsvollen Anwendungen wie elektronisch-unterstützte Servolenkung und Elektrofahrzeuge herabzusenken. Dadurch wird diese neue Technologie auch dazu beitragen das zukünftige Problem der Ressourcenknappheit zu lösen.

 

Verringerte Mengenanteile an Dysprosium

Die magnetische Kraft eines Magneten ist umgekehrt proportional zu seiner Koerzitivfeldstärke und die Magnetkraft wird mit steigender Temperatur schwächer.
Neodymium basierte Magneten mit hoher Magnetkraft werden in Elektromotoren für Industrieprodukte, Autos und Industrieanlagen verwendet. Dort setzt man Dysprosium zu, um die Hitzebeständigkeit dieser Magnete zu erhöhen. Allerdings ist Dysprosium eines der am seltensten vorkommenden Seltene Erden und es kommt in weltweit nur einigen wenigen Orten vor, wie zum Beispiel in den chinesischen Provinzen Jiangxi, Guandong und Fujian. Obwohl mit steigender Nachfrage nach Neodymium basierten Hochleistungsmagneten für Energiesparanwendungen gerechnet wird, so bereitet die begrenzte Rohstoffverfügbarkeit Sorgen für die Zukunft.

SDK hat vor diesem Hintergrund die Forschung und Entwicklung von Dy freien Magnetlegierungen mit Erfolg  vorangetrieben. Es gelang die Entwicklung einer Dysprosium freien Legierung, die die gleiche Leistung erbringt, wie konventionelle Produkte, in denen 4% Gewichtsanteil an Dy zugesetzt ist (SDK produziert Dy freie Magnetlegierungen bereits in Serie. Diese sind bereits vergleichbar mit 2% Dy versetzten konventionellen Produkten).

 

Vergleich der Dysprosium Anteile in Magneten nach Anwendung (Gewichtsverhältnis)

Geweichtsanteil in konventionellen Produkten (in %) Geweichtsanteil in SDK Produkten (in %) Hauptanwendung der Magnete
1 0 Motoren und Lautsprecher von Kommunikatoinsanlagen
2 0 Schwingspulenmotore für Festplattenlaufwerke; Motoren zur Windstromerzeugung
4 0 Fabrikautomation (Realisierung dieses Mal)
6 2 Elektronisch unterstützte Servolenkung für Fahrzeuge
8 4 Motoren und Stromgeneratoren für Hybridautos und Elektrofahrzeuge

 

Überblick zur neuen Technologie

Neodymium basierte Magnete haben im Allgemeinen zwei Phasen, einmal die Hauptphase (mit Magnetismus) und die Korngrenzphase. Eine dritte Phase, die hauptsächlich aus Eisen besteht, entsteht jedoch in Magneten, wenn die  von SDK neu entwickelte Dy freie Legierung verwendet wird. Diese dritte Phase wird als effektives Mittel angesehen,  um die Koerzitivfeldstärke zu erhöhen.

Hersteller von Permanentmagneten benötigen keine neue Produktionsstätte oder zusätzliche Prozesse, wenn sie SDK’s Legierung verwenden. Darüberhinaus können die Magnethersteller andere Dy bewahrenden Technologien in Kombination mit SDK’s Legierung verwenden, um den Anteil an zugesetzten Dy zu senken.

Mit der neuen Technologie als Grundlage, wird sich SDK auch weiterhin einsetzen um die Menge an zugesetzten Dy zu reduzieren. Nächstes Jahr, wird SDK eine weitere Type der Dy freien Legierung vorstellen, welche ebenfalls die gleiche Leistung erbringt, wie konventionelle Produkte, in denen 6% Dy zugesetzt werden. Somit trägt SDK dazu bei, weiter Energie zu sparen.

SEM_Ordinary_Nd_based_magnet

SEM Bild eines gewönglichen Neodymium basierten Magneten

SEM_new_Nd_based_magnet

SEM Bild des neuen Neodymium basierten Magneten