Hogyan készítsünk NdFeB mágneset

Hogyan készülnek a neodímium mágnesek?

Szinterelt neodímium mágnes készül az alapanyagok vákuumban vagy inert atmoszférában történő olvasztásával indukciós olvasztóban, majd a szalagkészítőben feldolgozva és lehűtve Nd-Fe-B ötvözet szalagot képezve. Az ötvözet szalagokat finom porrá őrlik, amelynek átmérője néhány mikron. A finom port ezután irányított mágneses térben tömörítik, majd szinterezik sűrű testekké. A testeket ezután a kívánt formákra megmunkálják, felületkezelik és mágnesessé teszik.

Súlyozás

Az alkalmas nyersanyag súlyozása közvetlenül összefügg a mágnes összetételének pontosságával. A nyersanyag tisztasága vagy a kémiai összetétel stabilitása a termékminőség alapja. A szinterelt neodímium mágnes általában ritkaföldfém ötvözetet választ, mint például Praseodímium-Neodímium mischmetal, Lantán-Cézium mischmetal, és Dysprosium Vas Dy-Fe ötvözetet költség okokból. Magas olvadáspontú elemként Bór, Molibdén vagy Nióbium kerül hozzáadásra ferroötvözet formájában. A rozsda réteg, a szennyeződés, az oxid és a szennyeződés a nyersanyag felületén mikrohomokfúvó géppel szükséges eltávolítani. Emellett a nyersanyagnak megfelelő méretűnek kell lennie, hogy megfeleljen a későbbi olvasztási folyamat hatékonyságának. A neodímium alacsony párolgási nyomással és aktív kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, ezért a ritkaföldfémek egy bizonyos mértékű volatilizációs veszteséget és oxidációs veszteséget szenvednek az olvasztási folyamat során, ezért a szinterelt neodímium mágnes súlyozási folyamatában figyelembe kell venni további ritkaföldfém hozzáadását a mágnes összetételének pontosságának biztosítása érdekében.

Olvasztás és szalagöntés

Olvasztás és szalagöntés alapvető a összetétel, kristályállapot és fáziseloszlás szempontjából, így befolyásolja a későbbi folyamatokat és a mágneses teljesítményt. A nyersanyagot közepes és alacsony frekvenciájú indukciós olvasztással hevítik, vákuum vagy inert atmoszférában. Az öntés akkor végezhető el, amikor az ötvözet olvadék homogenizálódott, kiürült és szennyeződésektől megtisztult. Egy jó öntött öntvény mikrostruktúrájának jól növő és finom méretű oszlopos kristályokat kell tartalmaznia, majd az Nd- gazdag fázisnak a szemcseszegély mentén kell eloszlani. Emellett az öntött öntvény mikrostruktúrájának mentesnek kell lennie α-Fe fázistól. A Re-Fe fázis diagramja azt mutatja, hogy a ritkaföldfém-triáris ötvözet elkerülhetetlenül α-Fe fázist eredményez lassú hűtés során. Az α-Fe fázis szobahőmérsékleti lágy mágneses tulajdonságai súlyosan rontják a mágnes teljesítményét, ezért gyors hűtéssel kell gátolni a keletkezését. Annak érdekében, hogy a kívánt gyors hűtési hatás elérésével gátoljuk az α-Fe fázis képződését, a Showa Denko K. K. kifejlesztette a Szalagöntési Technológiát, amely hamarosan az ipar rutintechnológiájává vált. Az Nd- gazdag fázis egyenletes eloszlása és az α-Fe fázisra gyakorolt gátló hatás hatékonyan csökkenti a ritkaföldfémek össztartalmát, ez kedvező a magas teljesítményű mágnes gyártásában és a költségek csökkentésében.

Hidrogén dekrepitáció

A ritka földfémek, ötvözetek vagy intermetálkompoundok hidrogénezési viselkedése és a hidrid fizikai-kémiai tulajdonságai mindig fontos kérdés volt a ritka földek alkalmazásában. A Nd-Fe-B ötvözetöntvény is nagyon erős hidrogénezési hajlamot mutat. A hidrogénatomok az intermetálkompound fő fázis és a Nd-ban gazdag szemcseszél közötti intersticiális helyre lépnek be, és intersticiális vegyületet képeznek. Ezután megnő az atomközi távolság és bővül a rácstérfogat. A keletkező belső feszültség repedéseket okoz a szemcseszélben (intergranuláris törés), kristálytörést (transzkrisztalláris törés) vagy ductilis törést. Ezek a repedések ropogással járnak, ezért hidrogén repedésnek (hidrogén decrepitation) nevezik őket. A szinterelt neodímium mágnes hidrogén repedésének folyamata is HD folyamatként ismert. A hidrogén repedés során keletkező szemcseszél repedések és kristálytörések kialakulása Az NdFeB tanfolyam por rendkívül törékeny és rendkívül előnyös a későbbi szórómalmi folyamat szempontjából. A szórómalmi folyamat hatékonyságának növelése mellett a hidrogén repedésképződéses folyamat is kedvező az finom por átlagos szemcseméretének beállításához.

Jet őrlés

A jet milling a porfeldolgozás legpraktikusabb és leghatékonyabb megoldásának bizonyult. A jet milling inert gáz magas sebességű sugárzását használja arra, hogy a durva port szuperszonikus sebességre gyorsítsa, és a port egymásnak csapódjon. A porfeldolgozás alapvető célja a megfelelő átlagos részecskeméret és részecskeméret-eloszlás keresése. A fent említett jellemzők különböző makroszkópos tulajdonságokat mutatnak, amelyek közvetlenül befolyásolják a por töltését, orientációját, tömörítését, formázását és a szinterelés során keletkező mikrostruktúrát, ezáltal érzékenyen hatva a mágneses teljesítményre, mechanikai tulajdonságokra, termoelectricitásra és a szinterelt Neodímium mágnes kémiai stabilitására. Az ideális mikrostruktúra finom és egységes fő fázis szemcséje, amelyet sima és vékony másodlagos fázis vesz körül. Emellett a fő fázis szemcséjének könnyű mágnesezhetőségi irányát a lehető leginkább összhangban kell elhelyezni az orientációs iránnyal. A hézagok, nagy szemcsék vagy lágy mágneses fázis jelentősen csökkentik a belső coercivitást. A remanencia és a szögletesség a demagnetizációs görbén egyidejűleg csökken, miközben a szemcsék könnyű mágnesezhetőségi iránya eltér az orientációs iránytól. Ezért az ötvözeteket szilárd kristályszemcsékre kell aprítani, amelyek átmérője 3-5 mikron között van.

Sűrítés

A mágneses tér orientációs tömörítést arra használják, hogy a mágneses por és a külső mágneses tér közötti kölcsönhatást kihasználva a port az egyszerű mágnesezési irány mentén igazítsák, és ez összhangban legyen a végső mágnesezési iránnyal. A mágneses tér orientációs tömörítés a leggyakoribb módszer az anizotróp mágnes gyártására. A Nd-Fe-B ötvözetet korábban jet őrlési folyamat során egyszemcsés kristályrészecskékre törték. Az egyszemcsés kristályrészecske uniaxiális anizotrópiával rendelkezik, és mindegyiknek csak egy egyszerű mágnesezési iránya van. A mágneses por külső hatására egy többdoménes állapotból egydoménes állapotba alakul. A mágneses tér a formába lazán betöltés után, majd az egyszerű mágnesezési irány c-tengelyének beállítása az külső mágneses tér irányával való összhang érdekében forgatással vagy mozgatással. Az ötvözetpor c-tengelyének elrendezése alapvetően megmaradt a tömörítési folyamat során. A tömörített részeket demagnetizációs kezeléssel kell ellátni a formázás előtt. A tömörítési folyamat legfontosabb mutatója az orientáció mértéke. A szinterelt neodímium mágnesek orientációs fokát különböző tényezők befolyásolják, beleértve az orientációs mágneses tér erősségét, részecskeméretet, látszólagos sűrűséget, tömörítési módszert, tömörítési nyomást stb.

Szintrés

A tömörített alkatrész sűrűsége a feldolgozott szinterezési folyamat után elérheti a több mint 95% elméleti sűrűséget magas vákuumban vagy tiszta inert atmoszférában. Ezért a szinterelt neodímium mágnesben lévő üregek zártak, ami biztosítja a mágneses fluxus sűrűségének egyenletességét és kémiai stabilitását. Mivel a szinterelt neodímium mágnesek állandó mágneses tulajdonságai szorosan kapcsolódnak saját mikrostruktúrájukhoz, a szinterezés utáni hőkezelés szintén kritikus a mágneses teljesítmény, különösen a belső coercitás beállításában. Az Nd- gazdag szemhatárfázis folyadékfázisként szolgál, amely képes elősegíteni a szinterezési reakciót és helyreállítani a felületi hibákat a fő fázis szemében. A neodímium mágnes szinterezési hőmérséklete általában 1050 és 1180 Celsius-fok között mozog. A túl magas hőmérséklet szemnövekedéshez vezet és csökkenti a belső coercitást. Az ideális belső coercitás, a demagnetizációs görbe négyzetessége és a magas hőmérsékleten irreverzibilis veszteség eléréséhez a szinterelt neodímium mágnes általában kétlépcsős temperálási hőkezelést igényel 900 és 500 Celsius-fokon.

Gépi megmunkálás

A szabványos méretű, közepes méretű szinterelt Neodímium mágnes mellett a mágneses mező irányításának összetömörítési folyamatában fennálló technikai korlátok miatt nehéz az első próbálkozásra a kívánt alakot és méretpontosságot elérni, ezért a megmunkálás elkerülhetetlen folyamat a szinterelt Neodímium mágnes esetében. Mint tipikus cermet anyag, a szinterelt Neodímium mágnes meglehetősen kemény és törékeny, így csak vágás, fúrás és csiszolás lehetséges. alkalmazható a hagyományos megmunkálási technológiák között a megmunkálási folyamatában. A penge vágás általában gyémántbevonatú vagy CBN-bevonatú pengét használ. A huzalszabás és lézeres vágás jól alkalmas speciális alakú mágnes megmunkálására, de egyidejűleg alacsony gyártási hatékonysággal és magas feldolgozási költségekkel vádolják. A szinterelt Neodímium mágnes fúrási folyamata elsősorban gyémántot és lézert alkalmaz. Szükséges a trepanning folyamat kiválasztása, amikor a gyűrű mágnes belső lyuka nagyobb, mint 4 mm. A trepanning folyamat melléktermékeként keletkező trepanned magot más, kisebb mágnesek gyártására lehet felhasználni, ezáltal jelentősen növelve az anyag kihasználtsági arányát. A másolási köszörűkő a köszörülő felület alapján készül.