Cara membuat magnet NdFeB

Bagaimana Magnet Neodymium Dibuat?

Magnet Neodymium tersinter disediakan oleh bahan mentah yang dicairkan di bawah vakum atau atmosfera lengai dalam relau peleburan aruhan, kemudian diproses dalam penuang jalur dan disejukkan untuk membentuk jalur aloi Nd-Fe-B. Jalur aloi dihaluskan untuk membentuk serbuk halus dengan diameter beberapa mikron. Serbuk halus kemudiannya dimampatkan dalam medan magnet orientasi dan disinter menjadi badan padat. Badan-badan itu kemudian dimesin kepada bentuk tertentu, dirawat permukaan dan dimagnetkan.

Penimbangan

Penimbangan bahan mentah yang layak secara langsung berkaitan dengan ketepatan komposisi magnet. Ketulenan atau bahan mentah dan kestabilan komposisi kimia adalah asas kualiti produk. Magnet Neodymium tersinter biasanya memilih aloi nadir bumi seperti Praseodymium-Neodymium Pr-Nd mischmetal, Lanthanum-Cerium La-Ce mischmetal, dan aloi Dysprosium Iron Dy-Fe sebagai bahan atas sebab kos. Unsur takat lebur tinggi Boron, Molibdenum, atau Niobium ditambah dalam cara feroaloi. Lapisan karat, kemasukan, oksida, dan kotoran pada permukaan bahan mentah perlu dikeluarkan oleh mesin mikropancutan. Di samping itu, bahan mentah harus dalam saiz yang sesuai untuk memenuhi kecekapan dalam proses peleburan berikutnya. Neodymium mempunyai tekanan wap yang rendah dan sifat kimia yang aktif, maka logam nadir bumi wujud pada tahap tertentu kehilangan perwap dan kehilangan pengoksidaan semasa proses peleburan, oleh itu, proses penimbangan magnet Neodymium tersinter harus mempertimbangkan untuk menambah logam nadir bumi tambahan untuk memastikan ketepatan komposisi magnet.

Peleburan dan Penuangan Jalur

Peleburan dan penuangan jalur adalah penting untuk komposisi, keadaan kristal, dan pengagihan fasa, dengan itu memberi kesan kepada proses dan prestasi magnet berikutnya. Bahan mentah dipanaskan ke keadaan cair melalui peleburan aruhan frekuensi sederhana dan rendah di bawah vakum atau atmosfera lengai. Penuangan boleh diproses apabila leburan aloi merealisasikan penghomogenan, ekzos, dan pelakuran. Mikrostruktur jongkong tuang yang baik harus memiliki kristal kolumnar yang tumbuh dengan baik dan bersaiz halus, maka fasa kaya-Nd harus diedarkan di sepanjang sempadan butir. Di samping itu, mikrostruktur jongkong tuang harus bebas daripada fasa α-Fe. Gambar rajah fasa Re-Fe menunjukkan bahawa aloi terner nadir bumi tidak dapat dielakkan untuk menghasilkan fasa α-Fe semasa penyejukan perlahan. Sifat magnet lembut suhu bilik fasa α-Fe akan merosakkan prestasi magnet magnet dengan serius, jadi mesti dihalang oleh penyejukan pantas. Untuk memenuhi kesan penyejukan pantas yang dikehendaki untuk menghalang pengeluaran fasa α-Fe, Showa Denko K. K., membangunkan Teknologi Penuangan Jalur dan tidak lama kemudian menjadi teknologi rutin dalam industri. Pengagihan seragam fasa kaya-Nd dan kesan penghalang pada fasa α-Fe boleh mengurangkan jumlah kandungan nadir bumi secara berkesan yang sesuai untuk mengeluarkan magnet prestasi tinggi dan pengurangan kos.

Penguraian Hidrogen

Tingkah laku penghidrogenan logam nadir bumi, aloi, atau sebatian antara logam dan sifat fizikokimia hidrida sentiasa menjadi isu penting pada aplikasi nadir bumi. Jongkong aloi Nd-Fe-B juga mempamerkan kecenderungan penghidrogenan yang sangat kuat. Atom hidrogen memasuki tapak interstisial antara fasa utama sebatian antara logam dan fasa sempadan butir kaya-Nd dan membentuk sebatian interstisial. Kemudian jarak antara atom meningkat dan isipadu kekisi berkembang. Tegasan dalaman yang terhasil akan menghasilkan keretakan sempadan butir (rekahan antara butir), rekahan kristal (rekahan transkristalin), atau rekahan mulur. Penguraian ini datang dengan keretakan dan oleh itu dikenali sebagai penguraian hidrogen. Proses penguraian hidrogen magnet Neodymium tersinter juga dirujuk sebagai proses HD. Keretakan sempadan butir dan rekahan kristal yang dijana dalam proses penguraian hidrogen dibuat serbuk kasar NdFeB sangat rapuh dan sangat berfaedah kepada proses pengilangan jet berikutnya. Selain meningkatkan kecekapan proses pengilangan jet, proses penguraian hidrogen juga sesuai untuk melaraskan saiz serbuk purata serbuk halus.

Pengilangan Jet

Pengilangan jet telah terbukti sebagai penyelesaian yang paling praktikal dan cekap dalam proses serbuk. Pengilangan jet menggunakan jet gas lengai berkelajuan tinggi untuk mempercepatkan serbuk kasar ke kelajuan supersonik dan memberi kesan kepada serbuk antara satu sama lain. Tujuan asas proses serbuk adalah untuk mencari saiz zarah purata dan pengagihan saiz zarah yang sesuai. Perbezaan ciri-ciri di atas mempamerkan ciri-ciri yang berbeza dalam skala makroskopik yang secara langsung memberi kesan kepada pengisian serbuk, orientasi, pemadatan, penyahacuan dan mikrostruktur yang dijana dalam proses pensinteran, maka dengan itu secara sensitif mempengaruhi prestasi magnet, sifat mekanikal, termoelektrik, dan kestabilan kimia magnet Neodymium tersinter. Mikrostruktur ideal adalah butir fasa utama yang halus dan seragam dikelilingi oleh fasa tambahan yang licin dan nipis. Selain itu, arah pemagnetan mudah butir fasa utama harus disusun di sepanjang arah orientasi sebagai konsisten yang mungkin. Kekosongan, butir-butir besar, atau fasa magnet lembut akan menyebabkan penurunan yang ketara dalam koersiviti intrinsik. Remanen dan kesegian lengkung penyahmagnetan akan menurun serentak manakala arah pemagnetan mudah butir menyimpang dari arah orientasi. Oleh itu, aloi harus dihancurkan kepada zarah hablur tunggal antara 3 hingga 5 mikron dalam diameter.

Pemadatan

Pemadatan orientasi medan magnet dirujuk untuk menggunakan interaksi antara serbuk magnet dan medan magnet luaran untuk menjajarkan serbuk di sepanjang arah pemagnetan mudah dan menjadikannya konsisten dengan arah pemagnetan akhir. Pemadatan orientasi medan magnet adalah laluan yang paling biasa untuk mengeluarkan magnet anisotropik. Aloi Nd-Fe-B telah dihancurkan menjadi zarah hablur tunggal dalam proses pengilangan jet sebelumnya. Zarah hablur tunggal adalah anisotropi uniaxial dan setiap daripada mereka hanya mempunyai satu arah pemagnetan mudah. Serbuk magnet akan berubah menjadi domain tunggal daripada berbilang domain di bawah tindakan luaran medan magnet selepas diisi longgar ke dalam acuan, kemudian laraskan paksi-c arah pemagnetan mudahnya agar konsisten dengan arah medan magnet luaran melalui putaran atau pergerakan. Paksi-c serbuk aloi pada asasnya mengekalkan status susunannya semasa proses pemadatan. Bahagian yang dimampatkan harus meneruskan rawatan penyahmagnetan sebelum penyahacuan. Indeks yang paling penting dalam proses pemadatan adalah darjah orientasi. Darjah orientasi magnet Neodymium tersinter ditentukan oleh pelbagai faktor, termasuk kekuatan medan magnet orientasi, saiz zarah, ketumpatan ketara, kaedah pemadatan, tekanan pemadatan, dll.

Sintering

Ketumpatan bahagian yang dimampatkan boleh mencapai lebih daripada 95% daripada ketumpatan teori selepas memproses proses pensinteran di bawah vakum tinggi atau atmosfera lengai tulen. Oleh itu, kekosongan dalam magnet Neodymium tersinter ditutup yang memastikan keseragaman ketumpatan fluks magnet dan kestabilan kimia. Oleh kerana sifat magnet kekal magnet Neodymium tersinter berkait rapat dengan mikrostrukturnya sendiri, rawatan haba selepas proses pensinteran juga kritikal untuk pelarasan prestasi magnet, terutamanya koersiviti intrinsik. Fasa sempadan butir kaya-Nd berfungsi sebagai fasa cecair yang mampu menggalakkan tindak balas pensinteran dan memulihkan kecacatan permukaan pada butir fasa utama. Suhu pensinteran magnet Neodymium biasanya berkisar antara 1050 hingga 1180 darjah Celsius. Suhu yang berlebihan akan menyebabkan pertumbuhan butir dan mengurangkan koersiviti intrinsik. Untuk mendapatkan koersiviti intrinsik yang ideal, kesegian lengkung penyahmagnetan, dan kehilangan tidak dapat balik suhu tinggi, magnet Neodymium tersinter biasanya perlu memproses rawatan haba pembajaan dua peringkat pada 900 dan 500 darjah Celsius.

Pengilangan

Selain bentuk biasa dengan saiz sederhana, magnet Neodymium tersinter sukar untuk secara langsung mencapai bentuk dan ketepatan dimensi yang diperlukan pada satu masa disebabkan oleh batasan teknikal dalam proses pemadatan orientasi medan magnet, oleh itu, pemesinan adalah proses yang tidak dapat dielakkan kepada magnet Neodymium tersinter. Sebagai bahan seramik logam tipikal, magnet Neodymium tersinter adalah agak keras dan rapuh, maka hanya pemotongan, penggerudian, dan pengisaran boleh digunakan untuk proses pemesinan di antara teknologi pemesinan konvensional. Pemotongan bilah biasanya menggunakan bilah bersalut berlian atau bersalut CBN. Pemotongan wayar dan pemotongan laser sangat sesuai untuk pemesinan magnet berbentuk khas, tetapi dituduh kecekapan pengeluaran yang rendah dan kos pemprosesan yang tinggi pada masa yang sama. Proses penggerudian magnet Neodymium tersinter terutamanya menggunakan berlian dan laser. Ia adalah perlu untuk memilih proses trepanning apabila lubang dalam magnet cincin lebih besar daripada 4mm. Sebagai hasil sampingan dalam proses trepanning, teras yang di-trepan boleh digunakan untuk mengeluarkan magnet lain yang lebih kecil dan dengan itu meningkatkan nisbah penggunaan bahan dengan ketara. Roda pengisar untuk pengisaran salinan dihasilkan berdasarkan permukaan pengisaran.