Cum să faci un magnet NdFeB

Cum se fabricează magnetii de neodim?

Magnetul de neodim sinterizat este pregătit prin topirea materiilor prime sub vid sau într-o atmosferă inertă într-o cuptor de topire prin inducție, apoi procesat în traseu în bandă și răcit pentru a forma banda de aliat Nd-Fe-B. Benzile de aliaj sunt măcinate pentru a forma un praf fin cu diametrul de câțiva microni. Praful fin este ulterior compactat într-un câmp magnetic de orientare și sinterizat în corpuri dense. Corpurile sunt apoi prelucrate pentru a obține formele specifice, tratate la suprafață și magnetizate.

Greutate

Greutatea materiei prime calificate este direct legată de acuratețea compoziției magnetului. Purețea materiei prime și stabilitatea compoziției chimice reprezintă fundamentul calității produsului. Magnetul de neodim sinterizat selectează de obicei un aliaj de pământuri rare precum Praseodim‑Neodim Pr-Nd Mischmetal, La-Ce Mischmetal, și aliaj Dy-Fe Dysprosium Iron din motive de cost. Elemente cu punct de topire înalt, bor, molibden sau niobiu sunt adăugate în mod ferrosferic. Stratul de rugină, incluziunile, oxidele și murdăria de pe suprafața materiei prime trebuie îndepărtate cu ajutorul mașinii de microșocuri. În plus, materia primă ar trebui să aibă dimensiunea potrivită pentru a îndeplini eficiența în procesul ulterior de topire. Neodimul posedă o presiune de vapori scăzută și proprietăți chimice active, astfel încât metalul rar existent suferă un anumit grad de volatilizare și oxidare în timpul procesului de topire; prin urmare, procesul de cântărire al magnetului de neodim sinterizat ar trebui să ia în calcul adăugarea unui metal rar suplimentar pentru a asigura acuratețea compoziției magnetului.

Topire și Turnare în bandă

Topirea și turnarea în bandă sunt cruciale pentru compoziție, stare cristalină și distribuția fazei, influențând astfel procesul ulterior și performanța magnetică. Materiile prime sunt încălzite până la stare lichidă prin topire prin inducție de frecvență medie și joasă sub vid sau atmosferă inertă. Turnarea poate fi procesată când topirea aliajului realizează omogenizare, evacuare și spațierea nisipului. O microstructură bună a matriții turnate ar trebui să prezinte cristale cilindrice bine dezvoltate și de dimensiuni fine, apoi faza Nd‑bogată ar trebui să se distribuie de-a lungul graniței granular. În plus, microstrucura matriței turnate ar trebui să fie lipsită de faza α-Fe. Diagrama de faze Re-Fe indică faptul că aliajul ternar de pământuri rare este inevitabil să producă faza α-Fe în timpul răcirii lente. Proprietățile magnetice moi la temperatura camerei a fazei α-Fe vor deteriora serios performanța magnetică a magnetului, astfel încât trebuie inhibată prin răcire rapidă. Pentru a obține efectul dorit de răcire rapidă pentru a inhiba producerea fazei α-Fe, Showa Denko K. K. a dezvoltat Tehnologia de Turnare în Bandă și a devenit în scurt timp tehnologie standard în industrie. Distribuția uniformă a fazei bogate în Nd și efectul inhibitor asupra fazei α-Fe pot reduce eficient conținutul total de pământuri rare, ceea ce este favorabil pentru fabricarea magnetului cu performanță înaltă și reducerea costurilor.

Decrepitația cu hidrogen

Comportamentul de hidrogenare al metalelor de pământuri rare, al aliajilor sau al compușilor intermetalici și proprietățile fizico-chimice ale hidridului au fost întotdeauna probleme importante în aplicațiile pământurilor rare. Ingotul de aliaj Nd-Fe-B, de asemenea, prezintă o tendință foarte puternică de hidrogenare. Atomi de hidrogen intră în locul interstițial dintre faza principală a intermetallicului și faza de graniță de granule bogată în Nd și formează un compus interstițial. Apoi distanța interatomică crește iar volumul rețelei se extinde. Stresul intern rezultat va produce fisuri la granița de granule (franțare intergranulară), fractură de cristale (franțare transcristalină) sau fractură ductilă. Aceste decrepitații vin însoțite de crăpături și sunt cunoscute ca decrepitație cu hidrogen. Procesul de decrepitație cu hidrogen al magnetului de neodim sinterizat este, de asemenea, menționat ca proces HD. Crăpăturile la granița granulelor și fractura cristalină generate în timpul procesului de decrepitație cu hidrogen au făcut Praful de curs NdFeB este foarte fragil și are un avantaj major pentru procesul ulterior de măcinare cu jet. În plus, procesul de decrepitație cu hidrogen este de asemenea favorabil pentru ajustarea dimensiunii medii a pulberii fine.

Măcinare cu jet

Măcinarea cu jet s-a dovedit a fi cea mai practică și eficientă soluție în procesul de pulberi. Măcinarea cu jet utilizează un jet de gaze inerte de mare viteză pentru a accelera pulberea grosieră la o viteză supersonică și a impacta pulberea una asupra alteia. Scopul de bază al procesului de pulberi este de a obține o mărime medie adecvată a particulei și distribuția mărimii particulelor. Diferența acestor caracteristici se manifestă la scări macroscopice, influențând direct umplerea pulberii, orientarea, comprimarea, demoldarea și microstructura generată în procesul de sinterizare, apoi influenând sensibil performanța magnetică, proprietățile mecanice, termo‑electricitatea și stabilitatea chimică a magnetului de neodim sinterizat. Microstructura ideală este o fază principală fină și uniformă în jurul granulelor, înconjurată de o etapă auxiliară netedă și subțire. În plus, direcția de magnetizare ușoară a granulelor principale ar trebui să fie aranjată cât mai coerent posibil cu direcția de orientare. Viduriile, granulele mari sau faza magnetică moale vor duce la o scădere semnificativă a coercivității inerente. Remanența și pătrunderea în curba demagnetizării vor scădea în același timp în timp ce direcția de magnetizare ușoară a granulelor se abate de la direcția de orientare. Prin urmare, aliajul ar trebui pulverizat până la particule monocrystaline cu diametrul cuprins între 3 și 5 microni.

Compacare

Compactarea prin orientarea câmpului magnetic se referă la utilizarea interacțiunii dintre pulberea magnetică și câmpul magnetic extern pentru a alinia pulberea de-a lungul direcției ușoare de magnetizare și a o face compatibilă cu direcția finală de magnetizare. Compactarea prin orientarea câmpului magnetic este cea mai comună cale de a fabrica magnet anisotropic. Aliatul Nd-Fe-B a fost măcinat în particule monocrystaline în procesul anterior de măcinare cu jet. Particula monocrystalină este o anizotropie uniaxială și fiecare are doar o singură direcție de magnetizare ușoară. Pulberea magnetică se va transforma din multifază în domeniu unic sub acțiunea câmpului extern câmp magnetic după umplerea lejeră în matriță, apoi ajustarea direcției ușoare de magnetizare a axei c pentru a fi compatibilă cu direcția câmpului magnetic extern prin rotire sau mișcare. Axa c a pulberii de aliaj își menține în mare parte starea de aranjare în timpul procesului de compactare. Părțile compacte ar trebui să beneficieze de tratament de demagnetizare înainte de demontare. Cel mai important indicator al procesului de compactare este gradul de orientare. Gradul de orientare al magneților de Neodimiu sinterizați este determinat de diverși factori, inclusiv intensitatea câmpului magnetic de orientare, mărimea particulelor, densitatea aparentă, metoda de compactare, presiunea de compactare, etc.

Sinterizare

Densitatea părții compacte poate atinge peste 95% din densitatea teoretică după procesul de sinterizare tratat sub vid înalt sau într-o atmosferă inertă pură. Prin urmare, golurile în magnetul de Neodimiu sinterizat sunt închise, ceea ce asigură uniformitatea densității fluxului magnetic și stabilitatea chimică. Deoarece proprietățile magnetice permanente ale magneților de Neodimiu sinterizați sunt strâns legate de microstructura proprie, tratamentul termic după procesul de sinterizare este, de asemenea, critic pentru ajustarea performanței magnetice, în special a retentivității intrinsece. Faza granulară bogată în Nd acționează ca fază lichidă care poate promova reacția de sinterizare și repara defectele superficiale pe palma principală a fazei. Temperatura de sinterizare a magnetului de Neodimiu este în mod obișnuit cuprinsă între 1050 și 1180 de grade Celsius. Temperatura excesivă va conduce la creșterea granulelor și la scăderea retentivității intrinsece. Pentru obținerea unei retentivități intrinsece ideale, a unor curburi de demagnetizare patrulateră și a unei pierderi ireversibile la temperaturi înalte, magnetul de Neodimiu sinterizat necesită, de obicei, o tratament de întărire în două etape la 900 și 500 de grade Celsius.

Prelucrare

În plus față de forma obișnuită cu dimensiuni moderate, magnetul de Neodimiu sinterizat este dificil de obținut direct forma și precizia dimensională dorite dintr-o singură etapă din cauza limitărilor tehnice în procesul de compactare orientată magnetic, astfel încât prelucrarea este un proces inevitabil pentru magnetul de Neodimiu sinterizat. Ca material ceramic-metalic tipic, magnetul de Neodimiu sinterizat este destul de dur și fragil, deci există numai tăiere, găurire și frecare pot fi aplicabile procesului său de prelucrare între tehnologiile de frecare obișnuite. Fierăstrăul de tăiere folosește de obicei lamă acoperită cu diamant sau cu CBn. Tăierea cu sârmă și tăierea cu laser sunt potrivite pentru prelucrarea magnetului cu formă specială, dar sunt acuzate de eficiență scăzută de producție și costuri mari de prelucrare în același timp. Procesul de găurire al magnetului de Neodimiu sinterizat este în principal adoptat cu diamant și laser. Este necesar să se selecteze procesul de trepansare când gaura interioară a magnetului inel este mai mare de 4 mm. Ca subprodus în procesul de trepansare, nucleul trepanat poate fi utilizat pentru fabricarea altui magnet potrivit mai mic, sporind astfel semnificativ rata de utilizare a materialului. Piulița pentru frecare de copiere este produsă pe baza suprafeței de frecare.