Ako vyrobiť NdFeB magnet

Ako sa vyrábajú neodymové magnety?

Sinterovaný neodymový magnet sa pripravuje tak, že suroviny sa roztavia vo vákuu alebo inertnej atmosfére v indukčnom tavivom kotli, potom sa spracujú v pásovej liatine a ochladia sa na vytvorenie Nd-Fe-B zliatinového prúža. Zliatinové prúžky sa drvia na jemný prášok s priemerom niekoľko mikrónov. Jemný prášok sa následne zhutní v orientačnom magnetickom poľa a sinteruje sa do hustých telies. Telá sa potom obrábajú do špecifických tvarov, povrchovo upravujú a magnetizujú.

Váženie

Váženie kvalifikovanej suroviny priamo súvisí s presnosťou zloženia magnetu. Čistota suroviny a stabilita chemického zloženia sú základom kvality produktu. Sinterovaný neodymový magnet zvyčajne používa vzácny zemný zliatinový materiál ako Pr-Nd Mischmetal, La-Ce Mischmetal a Dy-Fe zliatina z dôvodu nákladov. Vysokovýhavný prvok Bor, Molybden alebo Niob sú pridávané ferroaliančným spôsobom. Vrstva hrdze, inklúzie, oxidy a nečistoty na povrchu suroviny je potrebné odstrániť mikrotryskovacou strojom. Okrem toho by mala mať surovina vhodnú veľkosť, aby sa zabezpečila účinnosť v následnom topení. Neodým má nízky výparný tlak a aktívne chemické vlastnosti, preto pri tavbe dochádza k určitej miere strát výparov a oxidácie vzácnych zemných kovov, a preto treba pri vážení sinterovaného neodymového magnetu zvážiť pridanie ďalších vzácnych zemných kovov na zabezpečenie presnosti zloženia magnetu.

Tavenie a pásové odlievanie

Tavenie a pásové odlievanie sú rozhodujúce pre zloženie, kryštalický stav a rozloženie fázy, a tým aj pre následné procesy a magnetické vlastnosti. Suroviny sa zohrievajú do roztaveného stavu pomocou stredofrekvenčného a nízkofrekvenčného indukčného tavenia za vákuu alebo inertnej atmosféry. Odlievanie sa môže spracovať, keď zliatinový roztok dosiahne homogenizáciu, exhaust a odstránenie strusky. Dobrý mikroštrukturálny prieťah odliatku by mal mať dobre rastúce a jemnofaktoriálne členové kryštály, pričom Nd-bohatá fáza by sa mala rozložiť cez hranice kryštálov. Okrem toho by mal mikroštruktúra odliatku byť bez α-Fe fázy. Diagram fáz Re-Fe ukazuje, že vzácna zemná ternárna zliatina nevyhnutne spôsobí vytvorenie α-Fe fázy počas pomalého ochladzovania. Posteľne magnetické vlastnosti fázy α-Fe pri izbovej teplote môžu vážne poškodiť magnetické výkony magnetu, a preto ich treba potlačiť rýchlym ochladzovaním. Aby sa dosiahol želaný efekt rýchleho ochladenia na potlačenie vzniku α-Fe fázy, Showa Denko K. K. vyvinula technológiu pásového odlievania a čoskoro sa stala rutinnou technológiou v odvetví. Rovnomerné rozloženie Nd-bohatej fázy a inhibičný účinok na α-Fe fázu môžu účinne znižovať celkový obsah vzácnych zemných kovov, čo je priaznivé pre výrobu vysokovýkonných magnetov a znižovanie nákladov.

Hydrogénová dekrepitácia

Hydrogenačné správanie vzácnych zemných kovov, zliatin alebo medzikovových zlúčenín a fyzikálno-chemické vlastnosti hydridu sú vždy dôležité otázky vo vzorci vzácnych zemí. Távovo Nd-Fe-B zliatina sa tiež prejavuje veľmi silnou hypertézou. Atóny vodíka vstupujú do medzistavového priestoru medzi hlavnou fázou medzi Kovom a Nd-bohatou fazou a vytvárajú medzistavovú zlúčeninu. Potom sa zväčší medzizložný odstup a objem mriežky sa rozšíri. Následné vnútorné napätie spôsobí porušenie zrnených hraníc (medzzrnné praskanie), kryštálové praskanie (transgranulárne praskanie) alebo ťažnú prasknutie. Tieto dekrepitácie sú sprevádzané praskaním a bývajú známe ako hydrogénová dekrepitácia. Proces hydrogénovej dekrepitácie sinterovaného neodymového magnetu sa tiež označuje ako HD proces. Porušenie zrnených hraníc a kryštálové praskanie vznikajúce v procese hydrogénovej dekrepitácie NdFeB prášok na báze kurzu je veľmi krehký a výhodný pre následný proces jetového mletia. Okrem zvýšenia efektívnosti procesu jetového mletia je proces hydrogénovej dekrepitácie tiež priaznivý na úpravu priemernej veľkosti prášku.

Jetové mletie

Jetové mletie sa ukázalo ako najpraktickejšie a najúčinnejšie riešenie v práškovom procese. Jetové mletie využíva vysokorýchlostný lúč inertného plynu na urýchlenie hrubého prášku na nadzvukovú rýchlosť a zrazanie prášku navzájom. Základným cieľom práškového procesu je nájsť vhodnú priemernú veľkosť častíc a rozloženie veľkosti častíc. Rozdiely týchto vlastností sa prejavujú v makroskopických mierkach, čo má priamy vplyv na vyplňovanie práškom, orientáciu, zhutnenie, demodelovánie a mikroštruktúru vzniknutú v procese sinterovania, čím citlivo ovplyvňuje magnetické vlastnosti, mechanické vlastnosti, termoelectrickosť a chemickú stabilitu sinterovaného neodymového magnetu. Ideálna mikroštruktúra je jemná a jednotná hlavná fáza kryštálu obklopená hladkou a tenkou doplnkovou fázou. Navyše, ľahký smer magnetizácie hlavnej fázy by mal byť usporiadaný čo najviac v súlade so smerom orientácie. Dutiny, veľké zrnité častice alebo mäkká magnetická fáza povedú k výraznému zníženiu intrinsic coercivity. Remanencia a štandardná tvrdosť krivky demagnetizácie budú súčasne klesať, zatiaľ čo ľahký smer magnetizácie zrna sa odkloní od smeru orientácie. Preto by zliatiny mali byť podrvené na jednorozmerové kryštály častíc v rozsahu 3 až 5 mikrónov v priemere.

Zhutňovanie

Orientované zhutňovanie magnetickým poľom spočíva v využití interakcie medzi magnetickým práškom a externým magnetickým poľom na usporiadanie prášku podľa ľahkého smeru magnetizácie a zosúladenie s konečným smerom magnetizácie. Orientované zhutňovanie magnetickým poľom je najbežnejšia cesta na výrobu anizotropného magnetu. Nd-Fe-B zliatina bola v predchádzajúcom procese jetového mletia rozomletá na jednorozmerné kryštály častíc. Jednokrystalové častice sú jednostrannou anizotropiou a každá z nich má iba jeden ľahký smer magnetizácie. Magnetický prášok sa pod vplyvom externého poľa transformuje zo viacdielneho do jedného doménového stavu. magnetické pole po voľnom naplnení do formy, potom nastavte smer jednoduchého magnetizácie osi c na súhlas s smerom vonkajšieho magnetického poľa prostredníctvom otáčania alebo posúvania. Osi c zliatiny prášku v podstate si zachovávajú svoj usporiadací stav počas procesu zhutňovania. Zhutnené diely by mali prejsť demagnetizačnou liečbou pred demoldovaním. Najdôležitejší ukazovateľ procesu zhutňovania je miera orientácie. Miera orientácie sinterovaných neodýmových magnetov sa určuje rôznymi faktormi, zahŕňajúcimi silu orientačného magnetického poľa, veľkosť častíc, zjavnú hustotu, metódu zhutňovania, tlak zhutňovania a pod.

Sintria

Hustota zhutneného dielu môže dosiahnuť viac ako 95% teoretickej hustoty po spracovanej sinterovacej úprave pri vysokej vakuovej alebo čistej inertnej atmosfére. Preto sa dutiny v sinterovanom neodýmovom magnete uzatvárajú, čo zabezpečuje rovnomernosť magnetického toku a chemickú stabilitu. Keďže trvalé magnetické vlastnosti sinterovaných neodýmových magnetov sú úzko spojené so svojou mikroštruktúrou, tiež je kritické tepelné ošetrenie po procese sinterovania pre úpravu magnetických vlastností, najmä intrinsic coercivity. Fázové fázy bohaté na Nd na hranici zrn slúžia ako kvapalná fáza, ktorá môže podporiť sinterovacie reakcie a opraviť povrchové defekty na hlavnom zrne. Teplota sinterovania neodýmových magnetov sa bežne pohybuje od 1050 do 1180 stupňov Celzia. Príliš vysoká teplota povedie k rastu zŕn a zníženiu intrinsic coercivity. Aby sa dosiahla ideálna intrinsic coercivity, štvorcový priebeh de-magnetizačného krivého a vysokotepelné irreverzné straty, sinterovaný neodýmový magnet zvyčajne vyžaduje dvojfázové temperujúce tepelné ošetrenie na 900 a 500 stupňoch Celzia.

Obrábanie

Okrem bežného tvaru s miernou veľkosťou je sinterovaný neodýmový magnet ťažké dosiahnuť požadovaný tvar a presnosť rozmerov na jedenkrát z dôvodu technických obmedzení v procese orientácie magnetického poľa zhutňovania, preto je obrábanie nevyhnutným procesom pri sinterovanom neodýmovom magnete. Ako typický keramometický materiál je sinterovaný neodýmový magnet pomerne tvrdý a krehký, a teda sa prakticky vykonávajú len rezanie, vŕtanie a brúsenie, ktoré sa môžu aplikovať na jeho obrábanie v bežnej technológii obrábania. bladeské rezanie zvyčajne používajú diamantové alebo CBN potiahnuté čepele. Drôtové rezanie a laserové rezanie sú vhodné pre obrábanie magnetov so špeciálnymi tvarmi, avšak sú spojené s nízkou výrobnou efektívnosťou a vysokými nákladmi na spracovanie súčasne. Vŕtanie sinterovaného neodýmového magnetu sa primárne vykonáva diamantom a laserom. Je potrebné zvoliť trepanie pri vnútornej dierke prsteňa, ak je vnútorný otvor prsteňa väčší ako 4 mm. Ako vedľajší produkt v trepaní môže byť trepaný jadro použitý na výrobu iných vhodných menších magnetov a tým významne zvýšiť mieru využitia materiálu. Karpová brúška na kópijné brúsenie sa vyrába na základe brúsnej plochy.