NdFeB mıknatıs nasıl yapılır

Neodim Mıknatıslar Nasıl Yapılır?

Sinterlenmiş Neodim mıknatıs, ham maddelerin indüksiyon eritme fırınında vakum veya inert atmosfer altında eritilmesi, ardından şerit dökümcüsünde işlenmesi ve Nd-Fe-B alaşım şeridi oluşturmak üzere soğutulmasıyla hazırlanır. Alaşım şeritleri, birkaç mikron çapında ince bir toz oluşturmak üzere toz haline getirilir. İnce toz daha sonra bir yönelim manyetik alanında sıkıştırılır ve yoğun cisimler halinde sinterlenir. Cisimler daha sonra belirli şekillere getirilir, yüzey işlemleri yapılır ve mıknatıslanır.

Tartım

Nitelikli ham maddenin tartımı, mıknatıs bileşiminin doğruluğuyla doğrudan ilişkilidir. Ham maddenin saflığı ve kimyasal bileşimin stabilitesi, ürün kalitesinin temelidir. Sinterlenmiş Neodim mıknatıs, maliyet nedeniyle genellikle Praseodim-Neodim Pr-Nd karışık metali, Lantan-Seryum La-Ce karışık metali ve Disprosyum Demir Dy-Fe alaşımı gibi nadir toprak alaşımlarını malzeme olarak seçer. Yüksek erime noktalı elementler olan Bor, Molibden veya Niyobyum, ferroalaşım yoluyla eklenir. Ham maddenin yüzeyindeki pas tabakası, kapanım, oksit ve kirin mikro kumlama makinesiyle temizlenmesi gerekir. Ayrıca, ham maddenin uygun boyutta olması, sonraki eritme sürecinde verimliliği sağlamak için gereklidir. Neodim, düşük buhar basıncına ve aktif kimyasal özelliklere sahiptir, bu nedenle nadir toprak metalinde eritme süreci sırasında belirli bir derecede buharlaşma kaybı ve oksidasyon kaybı meydana gelir, bu nedenle, sinterlenmiş Neodim mıknatısın tartım sürecinde mıknatıs bileşiminin doğruluğunu sağlamak için ek nadir toprak metali eklenmesi düşünülmelidir.

Ergitme ve Şerit Döküm

Ergitme ve şerit döküm, bileşim, kristal durumu ve fazın dağılımı için hayati öneme sahiptir, böylece sonraki süreci ve manyetik performansı etkiler. Ham madde, vakum veya inert bir atmosfer altında orta ve düşük frekanslı indüksiyon ergitme yoluyla erimiş duruma ısıtılır. Alaşım eriyiği homojenizasyon, gaz giderme ve cüruf giderme gerçekleştirdiğinde döküm işlemi yapılabilir. İyi bir döküm külçe mikroyapısı, iyi gelişmiş ve ince boyutlu sütunlu kristal içermelidir, ardından Nd-zengini faz, tane sınırları boyunca dağılmalıdır. Ayrıca, döküm külçe mikroyapısı α-Fe fazı içermemelidir. Re-Fe faz diyagramı, nadir toprak üçlü alaşımının yavaş soğutma sırasında α-Fe fazı üretmesinin kaçınılmaz olduğunu gösterir. α-Fe fazının oda sıcaklığındaki yumuşak manyetik özellikleri, mıknatısın manyetik performansına ciddi şekilde zarar verir, bu nedenle hızlı soğutma ile engellenmelidir. İstenen hızlı soğutma etkisini sağlayarak α-Fe fazının üretimini engellemek için, Showa Denko K. K., Şerit Döküm Teknolojisini geliştirdi ve bu teknoloji yakında endüstri içinde rutin bir teknoloji haline geldi. Nd-zengini fazın homojen dağılımı ve α-Fe fazı üzerindeki engelleyici etki, yüksek performanslı mıknatıs üretimi ve maliyet azaltma için elverişli olan nadir toprağın toplam içeriğini etkili bir şekilde azaltabilir.

Hidrojen Gevremesi

Nadir toprak metalinin, alaşımlarının veya intermetalik bileşiklerinin hidrojenasyon davranışı ve hidrürün fiziko-kimyasal özellikleri, nadir toprak uygulamasında her zaman önemli bir konu olmuştur. Nd-Fe-B alaşım külçesi de çok güçlü bir hidrojenasyon eğilimi gösterir. Hidrojen atomları, intermetalik bileşiğin ana fazı ile Nd-zengini tane sınırı fazı arasındaki ara boşluklara girer ve interstisyel bileşik oluşturur. Ardından atomlar arası mesafe artar ve kafes hacmi genişler. Ortaya çıkan iç gerilim, tane sınırı çatlaması (taneler arası kırılma), kristal kırılması (kristal içi kırılma) veya sünek kırılma üretecektir. Bu gevremeler, çıtırtı sesiyle birlikte gelir ve bu nedenle hidrojen gevremesi olarak bilinir. Sinterlenmiş Neodim mıknatısın hidrojen gevremesi süreci, HD süreci olarak da adlandırılır. Hidrojen gevremesi sürecinde oluşan tane sınırı çatlaması ve kristal kırılması, NdFeB kaba tozunu çok kırılgan ve sonraki jet öğütme süreci için son derece avantajlı hale getirmiştir. Jet öğütme sürecinin verimliliğini artırmanın yanı sıra, hidrojen gevremesi süreci ince tozun ortalama toz boyutunu ayarlamak için de elverişlidir.

Jet Öğütme

Jet öğütme, toz sürecinde en pratik ve verimli çözüm olduğunu kanıtlamıştır. Jet öğütme, kaba tozu süpersonik hıza çıkarmak ve tozları birbirine çarptırmak için yüksek hızlı bir inert gaz jeti kullanır. Toz sürecinin temel amacı, uygun ortalama partikül boyutu ve partikül boyutu dağılımı aramaktır. Yukarıdaki özelliklerin farklılıkları, makroskopik ölçeklerde farklı özellikler sergiler ve bu da toz doldurma, yönlendirme, sıkıştırma, kalıptan çıkarma ve sinterleme sürecinde oluşan mikroyapıyı doğrudan etkiler, dolayısıyla sinterlenmiş Neodim mıknatısın manyetik performansını, mekanik özelliklerini, termoelektrik ve kimyasal kararlılığını hassas bir şekilde etkiler. İdeal mikroyapı, pürüzsüz ve ince ek faz ile çevrili ince ve homojen ana faz tanesidir. Ayrıca, ana faz tanesinin kolay mıknatıslanma yönü, yönelim yönü boyunca mümkün olduğunca tutarlı bir şekilde düzenlenmelidir. Boşluklar, büyük taneler veya yumuşak manyetik faz, iç zorlayıcılıkta önemli bir azalmaya yol açacaktır. Tanenin kolay mıknatıslanma yönü, yönelim yönünden saptığında, demanyetizasyon eğrisinin kalıcılığı ve dikliği eş zamanlı olarak azalacaktır. Böylece, alaşımlar, 3 ila 5 mikron çapında tek kristal partiküller haline getirilmelidir.

Sıkıştırma

Manyetik alan yönlendirme sıkıştırması, manyetik toz ile harici manyetik alan arasındaki etkileşimi kullanarak tozu kolay mıknatıslanma yönü boyunca hizalamayı ve son mıknatıslanma yönüyle tutarlı hale getirmeyi ifade eder. Manyetik alan yönlendirme sıkıştırması, anizotropik mıknatıs üretmek için en yaygın yoldur. Nd-Fe-B alaşımı, önceki jet öğütme sürecinde tek kristal partikül haline getirilmiştir. Tek kristal partikül tek eksenli anizotropidir ve her birinin sadece bir kolay mıknatıslanma yönü vardır. Manyetik toz, kalıba gevşek bir şekilde doldurulduktan sonra harici manyetik alanın etkisi altında çok alandan tek alana dönüşecek, ardından kolay mıknatıslanma yönü c-eksenini döndürerek veya hareket ettirerek harici manyetik alan yönüyle tutarlı olacak şekilde ayarlayacaktır. Alaşım tozunun c-ekseni, sıkıştırma süreci sırasında temel olarak düzenleme durumunu korur. Sıkıştırılmış parçalar, kalıptan çıkarılmadan önce demanyetizasyon işlemine tabi tutulmalıdır. Sıkıştırma sürecinin en önemli indeksi yönelim derecesidir. Sinterlenmiş Neodim mıknatısların yönelim derecesi, yönelim manyetik alan gücü, partikül boyutu, görünür yoğunluk, sıkıştırma yöntemi, sıkıştırma basıncı gibi çeşitli faktörlerle belirlenir.

Sinterleme

Sıkıştırılmış parçanın yoğunluğu, yüksek vakum veya saf inert atmosfer altında sinterleme işlemi yapıldıktan sonra teorik yoğunluğun 'inden fazlasına ulaşabilir. Bu nedenle, sinterlenmiş Neodim mıknatıstaki boşluklar kapanarak manyetik akı yoğunluğunun ve kimyasal kararlılığın homojenliğini sağlar. Sinterlenmiş Neodim mıknatısların daimi manyetik özellikleri kendi mikroyapısıyla yakından ilişkili olduğundan, sinterleme sonrası ısıl işlem de manyetik performansın, özellikle iç zorlayıcılığın ayarlanması için kritiktir. Nd-zengini tane sınırı fazı, sinterleme reaksiyonunu teşvik edebilen ve ana faz tanesindeki yüzey kusurlarını onarabilen sıvı faz olarak hizmet eder. Neodim mıknatısının sinterleme sıcaklığı genellikle 1050 ila 1180 santigrat derece arasındadır. Aşırı sıcaklık, tane büyümesine ve iç zorlayıcılığın azalmasına yol açacaktır. İdeal iç zorlayıcılığı, demanyetizasyon eğrisinin dikliğini ve yüksek sıcaklıkta geri döndürülemez kaybı elde etmek için, sinterlenmiş Neodim mıknatısın genellikle 900 ve 500 santigrat derecede iki aşamalı temperleme ısıl işlemine tabi tutulması gerekir.

İşleme

Orta boyutta düzenli şekle ek olarak, sinterlenmiş Neodim mıknatısı, manyetik alan yönlendirme sıkıştırma sürecindeki teknik sınırlamalar nedeniyle gerekli şekil ve boyutsal hassasiyeti bir kerede doğrudan elde etmek zordur, bu nedenle, işleme, sinterlenmiş Neodim mıknatısı için kaçınılmaz bir süreçtir. Tipik bir sermet malzeme olarak, sinterlenmiş Neodim mıknatısı oldukça sert ve kırılgandır, bu nedenle geleneksel işleme teknolojileri arasında sadece kesme, delme ve taşlama işleme sürecine uygulanabilir. Bıçak kesimi tipik olarak elmas kaplı veya CBN kaplı bıçak kullanır. Tel kesme ve lazer kesim, özel şekilli mıknatısın işlenmesi için çok uygundur, ancak aynı zamanda düşük üretim verimliliği ve yüksek işleme maliyeti nedeniyle eleştirilir. Sinterlenmiş Neodim mıknatısın delme süreci öncelikle elmas ve lazerle yapılır. Halka mıknatısın iç deliği 4 mm'den büyük olduğunda trepanning (daire kesme) sürecini seçmek gerekir. Trepanning sürecinde bir yan ürün olarak, kesilen göbek diğer uygun daha küçük mıknatısların imalatında kullanılabilir ve böylece malzeme kullanım oranını önemli ölçüde artırır. Kopyalama taşlaması için taşlama taşı, taşlama yüzeyine göre üretilir.