Спеченный неодимовый магнит изготавливается путем плавления сырья в вакууме или инертной атмосфере в индукционной плавильной печи, затем обрабатывается в литейной машине и охлаждается для получения полосы сплава Nd-Fe-B. Полосы сплава измельчаются до тонкого порошка диаметром в несколько микрометров. Затем тонкий порошок уплотняется в ориентационном магнитном поле и спекается в плотные тела. Затем тела подвергаются механической обработке до определенной формы, поверхностной обработке и намагничиванию.
Взвешивание
Взвешивание квалифицированного сырья напрямую связано с точностью состава магнита. Чистота сырья и стабильность химического состава являются основой качества продукции. Спеченный неодимовый магнит обычно выбирает редкоземельный сплав, такой как мишметалл празеодим-неодим Pr-Nd, мишметалл лантана-церия La-Ce и сплав диспрозия железа Dy-Fe в качестве материала по соображениям стоимости. Высокоплавкие элементы бор, молибден или ниобий добавляются в виде ферросплава. Слой ржавчины, включения, оксид и грязь на поверхности сырья необходимо удалить с помощью микроструйной машины. Кроме того, сырье должно быть подходящего размера, чтобы обеспечить эффективность в последующем процессе плавки. Неодим обладает низким давлением паров и активными химическими свойствами, тогда как редкоземельный металл имеет определенную степень потерь на испарение и потерь на окисление во время процесса плавки, поэтому процесс взвешивания спеченного неодимового магнита должен учитывать добавление дополнительного редкоземельного металла для обеспечения точности состава магнита.
Плавка и литье полосы
Плавка и литье полосы имеют решающее значение для состава, кристаллического состояния и распределения фазы, таким образом, влияя на последующий процесс и магнитные характеристики. Сырье нагревается до расплавленного состояния с помощью средне- и низкочастотной индукционной плавки в вакууме или инертной атмосфере. Литье может быть обработано, когда расплав сплава реализует гомогенизацию, выхлоп и шлакование. Хорошая микроструктура литого слитка должна обладать хорошо выращенными и мелкоразмерными столбчатыми кристаллами, затем фаза, богатая Nd, должна распределяться по границе зерен. Кроме того, микроструктура литого слитка не должна содержать фазу -Fe. Фазовая диаграмма Re-Fe показывает, что редкоземельный тройной сплав неизбежно образует фазу -Fe во время медленного охлаждения. Мягкие магнитные свойства фазы -Fe при комнатной температуре серьезно ухудшат магнитные характеристики магнита, поэтому их необходимо подавлять быстрым охлаждением. Чтобы удовлетворить желаемый эффект быстрого охлаждения для подавления образования фазы -Fe, Showa Denko KK разработала технологию литья полосы, которая вскоре стала обычной технологией в отрасли. Равномерное распределение фазы, богатой неодимом, и ингибирующее действие на фазу -Fe позволяют эффективно снизить общее содержание редкоземельных элементов, что способствует производству высокопроизводительных магнитов и снижению затрат.
Водородная декрепитация
Поведение гидрирования редкоземельного металла, сплавов или интерметаллических соединений и физико-химические свойства гидрида всегда были важным вопросом при применении редкоземельных элементов. Слиток сплава Nd-Fe-B также демонстрирует очень сильную тенденцию к гидрированию. Атомы водорода проникают в междоузлия между основной фазой интерметаллического соединения и богатой Nd фазой границы зерен и образуют междоузлия. Затем межатомное расстояние увеличивается, а объем решетки расширяется. Результирующее внутреннее напряжение приводит к растрескиванию границ зерен (межзеренный излом), разрушению кристаллов (транскристаллитный излом) или пластичному разрушению. Эти декрепитации сопровождаются потрескиванием и поэтому известны как водородная декрепитация. Процесс водородной декрепитации спеченного неодимового магнита также называют HD-процессом. Растрескивание границ зерен и разрушение кристаллов, которые возникают в процессе водородной декрепитации, делают грубый порошок Nd-Fe-B очень хрупким и весьма выгодным для последующего процесса струйной обработки. Помимо повышения эффективности процесса струйного измельчения, процесс водородной декрипитации также благоприятен для регулирования среднего размера тонкодисперсного порошка.
Струйное фрезерование
Струйное измельчение оказалось наиболее практичным и эффективным решением в порошковом процессе. Струйное измельчение использует высокоскоростную струю инертного газа для ускорения грубого порошка до сверхзвуковой скорости и удара порошков друг о друга. Основная цель порошкового процесса - поиск подходящего среднего размера частиц и распределения размеров частиц. Разница вышеуказанных характеристик демонстрирует различные характеристики в макроскопических масштабах, которые напрямую влияют на заполнение порошком, ориентацию, уплотнение, извлечение из формы и микроструктуру, образующуюся в процессе спекания, затем чувствительно влияют на магнитные характеристики, механические свойства, термоэлектричество и химическую стабильность спеченного неодимового магнита. Идеальная микроструктура - это мелкое и однородное зерно основной фазы, окруженное гладкой и тонкой дополнительной фазой. Кроме того, легкое направление намагничивания зерна основной фазы должно быть расположено вдоль направления ориентации как можно более последовательно. Пустоты, крупные зерна или мягкая магнитная фаза приведут к значительному снижению собственной коэрцитивной силы. Остаточная намагниченность и прямоугольность кривой размагничивания одновременно уменьшатся, в то время как легкое направление намагничивания зерна отклонится от направления ориентации. При этом сплавы должны быть измельчены до монокристаллических частиц диаметром от 3 до 5 мкм.
Уплотнение
Уплотнение ориентации магнитного поля относится к использованию взаимодействия между магнитным порошком и внешним магнитным полем для выравнивания порошка вдоль направления легкого намагничивания и приведения его в соответствие с конечным направлением намагничивания. Уплотнение ориентации магнитного поля является наиболее распространенным способом изготовления анизотропного магнита. Сплав Nd-Fe-B был измельчен в монокристаллическую частицу в предыдущем процессе струйной фрезеровки. Монокристаллическая частица является одноосной анизотропией, и каждая из них имеет только одно направление легкого намагничивания. Магнитный порошок преобразуется в однодоменный из многодоменного под действием внешнего магнитного поля после того, как его свободно заполняют в форму, затем регулируют его ось легкого намагничивания c, чтобы она соответствовала направлению внешнего магнитного поля посредством вращения или перемещения. Ось C порошка сплава в основном сохраняет свое расположение во время процесса уплотнения. Уплотненные детали должны пройти обработку размагничивания перед извлечением из формы. Наиболее важным показателем процесса уплотнения является степень ориентации. Степень ориентации спеченных неодимовых магнитов определяется различными факторами, включая напряженность ориентационного магнитного поля, размер частиц, кажущуюся плотность, метод прессования, давление прессования и т. д.
Спекание
Плотность уплотненной части может достигать более 95% от теоретической плотности после обработанного процесса спекания в высоком вакууме или чистой инертной атмосфере. Таким образом, пустоты в спеченном неодимовом магните закрыты, что обеспечивает однородность плотности магнитного потока и химическую стабильность. Поскольку постоянные магнитные свойства спеченных неодимовых магнитов тесно связаны с их собственной микроструктурой, термическая обработка после процесса спекания также имеет решающее значение для регулировки магнитных характеристик, особенно собственной коэрцитивной силы. Фаза границы зерен, богатая неодимом, служит жидкой фазой, которая способна способствовать реакции спекания и восстанавливать поверхностные дефекты на зерне основной фазы. Температура спекания неодимового магнита обычно составляет от 1050 до 1180 градусов по Цельсию. Чрезмерная температура приведет к росту зерен и снижению собственной коэрцитивной силы. Для получения идеальной собственной коэрцитивной силы, прямоугольности кривой размагничивания и необратимых потерь при высоких температурах спеченный неодимовый магнит обычно требует двухэтапной термической обработки отпуском при температуре 900 и 500 градусов Цельсия.
Обработка
В дополнение к правильной форме с умеренным размером, спеченный неодимовый магнит трудно напрямую достичь требуемой формы и размерной точности одновременно из-за технических ограничений в процессе уплотнения ориентации магнитного поля, таким образом, механическая обработка является неизбежным процессом для спеченного неодимового магнита. Как типичный металлокерамический материал, спеченный неодимовый магнит является значительно твердым и хрупким, тогда есть только резка, сверление и шлифование, которые могут быть применимы к его процессу обработки среди обычных технологий обработки. Резка лезвием обычно использует лезвие с алмазным покрытием или покрытие CBN. Резка проволокой и лазерная резка хорошо подходят для обработки магнитов специальной формы, но в то же время обвиняются в низкой эффективности производства и высокой стоимости обработки. Процесс сверления спеченного неодимового магнита в основном принимает алмаз и лазер. Необходимо выбрать процесс трепанации, когда внутреннее отверстие кольцевого магнита больше 4 мм. Как побочный продукт в процессе трепанирования, трепанированный сердечник может быть использован для изготовления других подходящих меньших магнитов и, таким образом, значительно повысить коэффициент использования материала. Шлифовальный круг для копировального шлифования изготавливается на основе шлифовальной поверхности.
Обработка поверхности
Поверхностная защитная обработка является необходимой процедурой для неодимового магнита, особенно спеченного неодимового магнита. Спеченный неодимовый магнит обладает многофазной микроструктурой и состоит из Nd2Фе14Основная фаза B, фаза с высоким содержанием Nd и фаза с высоким содержанием B. Фаза с высоким содержанием Nd проявляет очень сильную тенденцию к окислению и будет составлять первичную батарею с основной фазой во влажной среде. Небольшое количество замещающих элементов способно повысить химическую стабильность магнитов, но за счет магнитных характеристик. Поэтому защита спеченного неодимового магнита в первую очередь направлена на его поверхность. Поверхностная обработка спеченного неодимового магнита может быть классифицирована на мокрый процесс и сухой процесс. Мокрый процесс относится к магнитам, которые обрабатываются защитной обработкой поверхности в чистой воде или растворе. Мокрый процесс включает фосфатирование, гальванопокрытие, химическое покрытие, электрофорез, напыление и покрытие погружением. Сухой процесс относится к магнитам, которые обрабатываются защитной обработкой поверхности посредством физического или химического процесса без контакта с раствором. Сухой процесс обычно включает физическое осаждение из паровой фазы (PVD) и химическое осаждение из паровой фазы (CVD).
Намагничивание
Большинство постоянных магнитов предварительно намагничиваются перед использованием по назначению. Процесс намагничивания относится к применению магнитного поля вдоль направления ориентации постоянного магнита и достижению технического насыщения с увеличенной напряженностью внешнего магнитного поля. Каждому типу постоянного магнитного материала требуется различная напряженность магнитного поля для выполнения технического насыщения в направлении намагничивания. Остаточная намагниченность и собственная коэрцитивная сила будут меньше своих должных значений, если напряженность внешнего магнитного поля не ниже технического магнитного поля насыщения. Постоянный магнит можно разделить на изотропный тип и анизотропный тип в зависимости от того, имеет ли он легкое направление намагничивания или нет. Как анизотропный магнит с высокой собственной коэрцитивной силой, спеченный неодимовый магнит необходимо намагничивать посредством импульсного намагничивания. Конденсатор будет заряжаться после выпрямления, затем электрическая энергия в конденсаторе мгновенно разряжается в намагничивающее приспособление. Намагничивающее приспособление может генерировать импульсное магнитное поле во время мгновенного сильного тока через него. Таким образом, постоянный магнит в катушке будет намагничиваться. На спеченном неодимовом магните можно получить различные схемы намагничивания, если они не противоречат направлению его ориентации.
