Neodymium magnet Pinakamalakas pa rin at pinakaginagamit na bihirang lupa na permanenteng magnetic na materyal sa kasalukuyan. Ang Neodymium magnet ay maaaring iklasipika bilang sintered Neodymium magnet, bonded Neodymium magnet, at hot pressed Neodymium magnet ayon sa proseso ng paggawa. Bawat uri ay may iba't ibang katangian na magnetic, kaya't ang kanilang saklaw ng aplikasyon ay kakaunti at nasa ilalim ng isang komplementaryong relasyon. Nagtataka ang mga gumagamit ng magnet kung paano ginagawa ang Neodymium magnets. Ang sintered Neodymium magnet ay ginagawa gamit ang karaniwang proseso ng powder metallurgy at may dominasyon sa bahagi ng merkado.

Paano ginagawa ang mga Neodymium Magnets?

Ang sintered Neodymium magnet ay inihahanda sa pamamagitan ng pagkatunaw ng mga hilaw na materyales sa ilalim ng vacuum o inert na atmospera sa isang induction melting furnace, pagkatapos ay pinoproseso sa strip caster at pinapalamig upang makabuo ng Nd-Fe-B alloy strip. Ang mga alloy strip ay pinuputol upang makabuo ng pinong pulbos na may ilang microns ang lapad. Ang pinong pulbos ay susunod na ikinakompakto sa isang magnetic na larangan at sininter upang makabuo ng matitibay na katawan. Ang mga katawan ay pagkatapos ay pinapakinis sa mga partikular na hugis, nililinis sa ibabaw, at nilalabasan ng magnet.

Pagtimbang

Ang pagtimbang ng kwalipikadong hilaw na materyal ay direktang kaugnay ng katumpakan ng komposisyon ng magnet. Ang kalinisan o puridad ng hilaw na materyal at katatagan ng kemikal na komposisyon ay pundasyon ng kalidad ng produkto. Karaniwang pinipili ang sintered Neodymium magnet ng mga alloy ng rare earth tulad ng Praseodymium-Neodymium Pr-Nd mischmetal, Lanthanum-Cerium La-Ce mischmetal, at Dysprosium Iron Dy-Fe alloy bilang materyal para sa dahilan ng gastos. Ang elementong may mataas na melting point na Boron, Molybdenum, o Niobium ay idinadagdag sa ferroalloy na paraan. Ang kalawang na layer, inklusyon, oksido, at dumi sa ibabaw ng hilaw na materyal ay kailangang alisin gamit ang microblasting machine. Bukod dito, ang hilaw na materyal ay dapat nasa angkop na sukat upang mapabuti ang kahusayan sa susunod na proseso ng pagtunaw. Ang Neodymium ay may mababang vapor pressure at aktibong kemikal na katangian, kaya ang metal na rare earth ay nagkakaroon ng ilang antas ng volatilization loss at oxidation loss habang nagtatunaw, kaya ang proseso ng pagtimbang ng sintered Neodymium magnet ay kailangang isaalang-alang ang pagdagdag ng karagdagang rare earth metal upang matiyak ang katumpakan ng komposisyon ng magnet.

Pagkatunaw at Pagbubuo sa Pahilis

Ang pagtutunaw at strip casting ay mahalaga sa komposisyon, kristal na estado, at distribusyon ng phase, kaya't nakakaapekto sa susunod na proseso at magnetic na pagganap. Ang hilaw na materyal ay pinapainit hanggang sa maging tunaw sa pamamagitan ng medium at low frequency induction melting sa ilalim ng vacuum o inert na atmospera. Maaaring iproseso ang casting kapag ang alloy melt ay nakamit ang homogenization, exhaust, at slagging. Ang magandang microstructure ng cast ingot ay dapat maglaman ng maayos na paglaki at pino na sukat ng columnar crystal, at ang Nd-rich phase ay dapat kumakalat sa grain boundary. Bukod dito, ang microstructure ng cast ingot ay dapat walang α-Fe phase. Ang phase diagram ng Re-Fe ay nagpapakita na ang rare earth ternary alloy ay hindi maiiwasan na magprodyus ng α-Fe phase sa mabagal na pagpapalamig. Ang room temperature soft magnetic properties ng α-Fe phase ay seryosong makakasira sa magnetic na pagganap ng magnet, kaya't kailangang pigilan ito sa pamamagitan ng mabilis na pagpapalamig. Upang makamit ang nais na epekto ng mabilis na pagpapalamig upang pigilan ang produksyon ng α-Fe phase, ang Showa Denko K. K. ay nag-develop ng Strip Casting Technology at agad na naging pangkaraniwang teknolohiya sa industriya. Ang pantay na distribusyon ng Nd-rich phase at ang inhibitory na epekto sa α-Fe phase ay epektibong makababawas sa kabuuang nilalaman ng rare earth na pabor sa paggawa ng mataas na pagganap na magnet at pagbawas sa gastos.

Hydrogen Decrepitation

Ang pag-uugali ng hydrogenation ng rare earth metal, alloys, o intermetallic compounds at ang mga physicochemical na katangian ng hydride ay palaging mahalagang isyu sa aplikasyon ng rare earth. Ang ingot ng Nd-Fe-B alloy ay nagpapakita rin ng napakatibay na tendensya sa hydrogenation. Ang mga atom ng hydrogen ay pumapasok sa interstitial na puwang sa pagitan ng pangunahing phase ng intermetallic compound at ng Nd-rich grain boundary phase at bumubuo ng interstitial compound. Pagkatapos, ang distansya ng pagitan ng mga atom ay lumalaki at ang lattice volume ay lumalawak. Ang nagreresultang panloob na stress ay magdudulot ng pagkaputol sa grain boundary (intergranular fracture), pagkaputol ng kristal (transcrystalline fracture), o ductile fracture. Ang mga pagbagsak na ito ay may kasamang ingay ng pag-crack at kilala bilang hydrogen decrepitation. Ang proseso ng hydrogen decrepitation ng sintered Neodymium magnet ay tinatawag ding HD process. Ang pagkaputol sa grain boundary at pagkaputol ng kristal na nabuo sa proseso ng hydrogen decrepitation ay nagdudulot Ang pulbos na NdFeB na kurso ay napaka-marupok at lubhang kapaki-pakinabang sa susunod na proseso ng jet milling. Bukod sa pagpapahusay ng kahusayan ng proseso ng jet milling, ang proseso ng hydrogen decrepitation ay nakabubuti rin sa pag-aayos ng karaniwang sukat ng pulbos na pino.

Jet Milling

Ang jet milling ay napatunayang pinaka praktikal at epektibong solusyon sa proseso ng pulbos. Ang jet milling na gumagamit ng mataas na bilis na jet ng inert gas upang pabilisin ang malalaking pulbos hanggang sa supersonic na bilis at pagbagsakin ang pulbos sa isa't isa. Ang pangunahing layunin ng proseso ng pulbos ay hanapin ang angkop na karaniwang laki ng partikulo at distribusyon ng laki ng partikulo. Ang pagkakaiba ng mga nabanggit na katangian ay nagpapakita ng iba't ibang katangian sa makroskopikong sukat na direktang nakakaapekto sa pagpuno ng pulbos, oryentasyon, pagpupuno, demolding, at microstructure na nabubuo sa proseso ng sintering, na nakakaapekto sa performance ng magnet, mekanikal na katangian, thermoelectricity, at kemikal na katatagan ng sintered na Neodymium magnet. Ang ideal na microstructure ay pino at pantay na pangunahing phase grain na napapalibutan ng makinis at manipis na karagdagang phase. Bukod dito, ang madaling oryentasyon ng magnetization ng pangunahing phase grain ay dapat ayusin ayon sa oryentasyon bilang posible. Ang mga voids, malalaking grain, o malambot na magnetic phase ay magdudulot ng malaking pagbawas sa intrinsic coercivity. Ang remanence at squareness ng curve ng demagnetization ay sabay na bababa habang ang madaling oryentasyon ng grain ay lumilihis mula sa oryentasyon. Kaya, ang mga alloy ay dapat durugin hanggang sa maging isang kristal na partikulo na may diameter na mula 3 hanggang 5 microns.

Pagpapaikli

Ang oryentasyon ng magnetic field sa compacting ay tumutukoy sa paggamit ng interaksyon sa pagitan ng magnetic powder at ng panlabas na magnetic field upang i-align ang powder ayon sa madaling magnetization na direksyon at gawing pareho ito sa huling direksyon ng magnetization. Ang oryentasyon ng magnetic field sa compacting ang pinaka-karaniwang paraan upang makagawa ng anisotropic na magnet. Ang alloy na Nd-Fe-B ay na-durog na naging mga particle ng single crystal sa nakaraang proseso ng jet milling. Ang single crystal particle ay may uniaxial anisotropy at bawat isa ay may iisang madaling magnetization na direksyon. Ang magnetic powder ay magbabago mula sa multi-domain tungo sa single domain sa ilalim ng aksyon ng panlabas na magnetic field. Matapos ang maluwag na pagpuno sa hulma, ang magnetic field ay inaayos ang madaling magnetization na direksyon ng c-axis upang maging kaayon ng panlabas na magnetic field sa pamamagitan ng pag-ikot o paggalaw. Ang c-axis ng alloy powder ay karaniwang nananatili ang ayos habang proseso ng pagpupuno. Ang mga pinagsamasamang bahagi ay dapat sumailalim sa demagnetization bago alisin sa hulma. Ang pinakamahalagang sukatan ng proseso ng pagpupuno ay ang antas ng oryentasyon. Ang antas ng oryentasyon ng sintered Neodymium magnets ay tinutukoy ng iba't ibang salik, kabilang ang lakas ng oryentasyon ng magnetic field, laki ng partikula, halatang densidad, paraan ng pagpupuno, presyon ng pagpupuno, atbp.

Sintering

Ang densidad ng compacted na bahagi ay maaaring umabot ng higit sa 95% ng teoretikal na densidad pagkatapos ng proseso ng sintering sa ilalim ng mataas na vacuum o purong inert na atmospera. Dahil dito, ang mga void sa sintered na Neodymium magnet ay nagsasara na, na nagsisiguro ng pantay na daloy ng magnetic flux at kemikal na katatagan. Dahil ang permanenteng magnetic properties ng sintered na Neodymium magnets ay malapit na kaugnay sa sarili nitong microstructure, ang heat treatment pagkatapos ng proseso ng sintering ay mahalaga rin para sa pag-aayos ng magnetic na pagganap, lalo na ang intrinsic coercivity. Ang Nd-rich grain boundary phase ay nagsisilbing likidong phase na nakakatulong sa pagpapasigla ng reaksyon ng sintering at pagpapanumbalik ng surface defects sa pangunahing grain. Ang temperatura ng sintering ng Neodymium magnet ay karaniwang nasa pagitan ng 1050 hanggang 1180 degrees Celsius. Ang sobrang init ay maaaring magdulot ng paglaki ng grain at pagbaba ng intrinsic coercivity. Upang makamit ang ideal na intrinsic coercivity, ang squareness ng demagnetization curve, at ang mataas na temperatura na irreversible na pagkawala, ang sintered na Neodymium magnet ay karaniwang kailangang sumailalim sa dalawang yugto ng tempering heat treatment sa 900 at 500 degrees Celsius.

Pagmamanupaktura

Bukod sa regular na hugis na may katamtamang sukat, mahirap direktang makuha ang kinakailangang hugis at dimensional na katumpakan sa isang beses lamang dahil sa mga teknikal na limitasyon sa proseso ng pag-ayos ng magnetic field orientation, kaya't ang pagpuputol ay isang hindi maiiwasang proseso para sa sintered Neodymium magnet. Bilang isang karaniwang materyal na cermet, ang sintered Neodymium magnet ay itinuturing na matigas at madaling mabasag, kaya't tanging pagputol, pagbabarena, at paggiling lamang ang maaaring gawin. angkop ito sa proseso ng pag-machining nito sa ilalim ng tradisyunal na teknolohiya ng pag-mamachining. Karaniwang ginagamit ang blade na may diamond coated o CBN coated. Ang wire cutting at laser cutting ay angkop sa pag-mamachining ng espesyal na hugis na magnet, ngunit iniuugnay sa mababang kahusayan sa produksyon at mataas na gastos sa pagproseso sa kasalukuyan. Ang proseso ng pagbabarena ng sintered Neodymium magnet ay pangunahing ginagamit ang diamond at laser. Kinakailangan piliin ang trepanning na proseso kapag ang panloob na butas ng ring magnet ay mas malaki sa 4mm. Bilang by-product sa proseso ng trepanning, ang trepanned core ay maaaring gamitin sa paggawa ng iba pang angkop na mas maliit na magnet at sa gayon ay malaki ang mapapakinabangang paggamit ng materyal. Ang grinding wheel para sa copy grinding ay ginagawa batay sa ibabaw ng paggiling.

Pang-ibabaw na Paggagamot

Ang surface protective treatment ay isang kinakailangang proseso para sa Neodymium magnet, lalo na sa sintered Neodymium magnet. Ang Sintered Neodymium magnet ay nagtataglay ng multi-phase microstructure at binubuo ng Nd2Fe14B pangunahing phase, Nd-rich phase, at B-rich phase. Ang Nd-rich phase ay nagpapakita ng napakalakas na tendensya sa oksidasyon at magiging pangunahing baterya kasama ang pangunahing phase sa ilalim ng mamasa-masang kapaligiran. Ang maliit na halaga ng substitutional elements ay kayang mapabuti ang kemikal na katatagan ng mga magnet, ngunit may kapalit na epekto sa magnetic na pagganap. Kaya't ang proteksyon ng sintered Neodymium magnet ay pangunahing nakatuon sa ibabaw nito. Ang surface treatment ng sintered Neodymium magnet ay maaaring hatiin sa wet process at dry process. Ang wet process ay tumutukoy sa mga magnet na pinoproseso sa surface protective treatment gamit ang purong tubig o solusyon. Kasama sa wet process ang phosphate, electroplating, electroless plating, electrophoresis, spray coating, at dip coating. Ang dry process ay tumutukoy sa mga magnet na pinoproseso sa surface protective treatment sa pamamagitan ng pisikal o kemikal na proseso nang hindi nakikipag-ugnayan sa solusyon. Karaniwang naglalaman ang dry process ng physical vapor deposition (PVD) at chemical vapor deposition (CVD).

Magnetisasyon

Karamihan sa mga permanenteng magnet ay na-magnetize na bago gamitin para sa kanilang mga nakatalagang aplikasyon. Ang proseso ng magnetization ay tumutukoy sa paglalapat ng magnetic field sa direksyon ng orientation ng permanenteng magnet at nakakamit ang teknikal na saturation sa pagtaas ng lakas ng panlabas na magnetic field. Bawat uri ng permanenteng magnetic na materyal ay nangangailangan ng kakaibang lakas ng magnetic field upang makamit ang teknikal na saturation sa direksyon ng magnetization. Ang remanence at intrinsic coercivity ay magiging mas mababa sa kanilang mga tamang halaga maliban kung ang lakas ng panlabas na magnetic field ay mas mababa sa teknikal na saturation magnetic field. Ang permanenteng magnet ay maaaring hatiin sa isotropic na uri at anisotropic na uri depende kung mayroon itong madaling magnetization na direksyon o wala. Bilang isang anisotropic na magnet na may mataas na intrinsic coercivity, ang sintered Neodymium magnet ay kailangang i-magnetize sa pamamagitan ng impulse magnetization. Ang capacitor ay magcha-charge pagkatapos ng rectification, pagkatapos ay ang elektrikal na enerhiya sa capacitor ay agad na magdi-discharge papunta sa magnetizing fixture. Ang magnetizing fixture ay makakalikha ng pulsed magnetic field habang dumadaan ang malakas na kasalukuyang sa pamamagitan nito. Kaya, ang permanenteng magnet sa coil ay mae-magnetize. May iba't ibang pattern ng magnetization na maaaring makamit sa sintered Neodymium magnet hangga't hindi ito salungat sa direksyon ng orientation nito.