Gesinterde neodymiummagneet wordt bereid door de grondstoffen te smelten onder vacuüm of inerte atmosfeer in een inductiesmeltoven, vervolgens verwerkt in de stripgieter en afgekoeld om Nd-Fe-B-legeringstrip te vormen. Legeringsstrips worden verpulverd om een fijn poeder te vormen met een diameter van enkele micrometers. Het fijne poeder wordt vervolgens samengeperst in een oriëntatiemagneetveld en gesinterd tot dichte lichamen. De lichamen worden vervolgens bewerkt tot de specifieke vormen, oppervlaktebehandeld en gemagnetiseerd.
Weging
Het wegen van gekwalificeerde grondstoffen is direct gerelateerd aan de nauwkeurigheid van de magneetsamenstelling. Zuiverheid of grondstof en stabiliteit van de chemische samenstelling vormen de basis van de productkwaliteit. Gesinterde Neodymium magneet selecteert normaal gesproken zeldzame aarde legering zoals Praseodymium-Neodymium Pr-Nd mischmetal, Lanthanum-Cerium La-Ce mischmetal en Dysprosium Iron Dy-Fe legering als materiaal om kostenredenen. Elementen met een hoog smeltpunt Boron, Molybdeen of Niobium worden toegevoegd op een ferro-legering manier. Roestlaag, insluiting, oxide en vuil op het oppervlak van de grondstof moeten worden verwijderd door een microstraalmachine. Bovendien moet de grondstof in een geschikte grootte zijn om de efficiëntie in het daaropvolgende smeltproces te vervullen. Neodymium bezit een lage dampspanning en actieve chemische eigenschappen, dan bestaat er een bepaalde mate van vervluchtigingsverlies en oxidatieverlies tijdens het smeltproces, daarom moet het weegproces van gesinterde Neodymium magneet overwegen om extra zeldzame aarde toe te voegen om de nauwkeurigheid van de magneetsamenstelling te garanderen.
Smelten en stripgieten
Smelten en stripgieten zijn cruciaal voor de samenstelling, kristallijne toestand en verdeling van de fase, en hebben dus invloed op het daaropvolgende proces en de magnetische prestaties. Grondstoffen worden verhit tot gesmolten toestand via middelhoge en lage frequentie inductiesmelten onder een vacuüm of inerte atmosfeer. Gieten kan worden verwerkt wanneer de legeringssmelt homogenisatie, uitlaat en slakvorming heeft gerealiseerd. Een goede gegoten ingotmicrostructuur moet goed gegroeide en fijn bemeten zuilvormige kristallen bezitten, dan moet de Nd-rijke fase zich langs de korrelgrens verdelen. Bovendien moet de gegoten ingotmicrostructuur vrij zijn van -Fe-fase. Re-Fe-fasediagram geeft aan dat zeldzame aarde ternaire legering onvermijdelijk is om -Fe-fase te produceren tijdens langzame afkoeling. De zachte magnetische eigenschappen van -Fe-fase bij kamertemperatuur zullen de magnetische prestaties van de magneet ernstig beschadigen en moeten daarom worden geremd door snelle afkoeling. Om het gewenste snelle koeleffect te bevredigen om de productie van -Fe-fase te remmen, ontwikkelde Showa Denko KK Strip Casting Technology en werd al snel routinetechnologie binnen de industrie. Een gelijkmatige verdeling van de Nd-rijke fase en het remmende effect op de -Fe-fase kunnen het totale gehalte aan zeldzame aarden effectief verminderen, wat gunstig is voor de productie van hoogwaardige magneten en kostenbesparingen.
Waterstofafbraak
Het hydrogeneringsgedrag van zeldzame aardmetalen, legeringen of intermetallische verbindingen en de fysisch-chemische eigenschappen van hydride zijn altijd belangrijke kwesties geweest bij zeldzame aardtoepassingen. Nd-Fe-B-legeringsstaaf vertoont ook een zeer sterke neiging tot hydrogenering. Waterstofatomen komen tussen de interstitiële plaats tussen de intermetallische verbindingshoofdfase en de Nd-rijke korrelgrensfase en vormen een interstitiële verbinding. Vervolgens nam de interatomaire afstand toe en breidde het roostervolume zich uit. De resulterende interne spanning zal leiden tot korrelgrensscheuren (intergranulaire breuk), kristalbreuk (transkristallijne breuk) of ductiele breuk. Deze afbraak gaat gepaard met scheuren en staat daarom bekend als waterstofafbraak. Het waterstofafbraakproces van gesinterde neodymiummagneet wordt ook wel HD-proces genoemd. Korrelgrensscheuren en kristalbreuk die ontstonden in het waterstofafbraakproces maakten Nd-Fe-B grof poeder zeer fragiel en zeer voordelig voor het daaropvolgende straalfreesproces. Naast het verbeteren van de efficiëntie van het straalmaalproces, is het waterstofdecrepitatieproces ook gunstig voor het aanpassen van de gemiddelde poedergrootte van fijn poeder.
Straalfrezen
Jet milling heeft bewezen de meest praktische en efficiënte oplossing te zijn in het poederproces. Jet milling maakt gebruik van een hogesnelheidsstraal van inert gas om grof poeder te versnellen tot supersonische snelheid en poeder in elkaar te laten botsen. Het basisdoel van het poederproces is het zoeken naar een geschikte gemiddelde deeltjesgrootte en deeltjesgrootteverdeling. Het verschil van bovenstaande kenmerken vertoont verschillende kenmerken op macroscopische schaal die direct van invloed zijn op het vullen van poeder, oriëntatie, verdichting, ontvormen en microstructuur die wordt gegenereerd in het sinterproces, en die vervolgens gevoelig de magnetische prestaties, mechanische eigenschappen, thermo-elektriciteit en chemische stabiliteit van gesinterde neodymiummagneet beïnvloeden. De ideale microstructuur is een fijne en uniforme hoofdfasekorrel omgeven door een gladde en dunne extra fase. Bovendien moet de gemakkelijke magnetisatierichting van de hoofdfasekorrel zo consistent mogelijk langs de oriëntatierichting worden gerangschikt. Holtes, grote korrels of een zachte magnetische fase zullen leiden tot een aanzienlijke vermindering van de intrinsieke coërciviteit. Remanentie en vierkantheid van de demagnetisatiecurve zullen tegelijkertijd afnemen, terwijl de gemakkelijke magnetisatierichting van de korrel afwijkt van de oriëntatierichting. Daarbij moeten legeringen worden verpulverd tot enkelvoudige kristaldeeltjes met een diameter van 3 tot 5 micron.
Verdichten
Magnetisch veldoriëntatiecompacteren wordt gebruikt om de interactie tussen magnetisch poeder en het externe magnetische veld te gebruiken om poeder uit te lijnen langs de gemakkelijke magnetisatierichting en het consistent te maken met de uiteindelijke magnetisatierichting. Magnetisch veldoriëntatiecompacteren is het meest voorkomende pad om anisotrope magneten te produceren. Nd-Fe-B-legering is vermalen tot het monokristaldeeltje in een eerder straalfreesproces. Monokristaldeeltje is uniaxiale anisotropie en elk van hen heeft slechts één gemakkelijke magnetisatierichting. Magnetisch poeder zal transformeren in het enkele domein van multidomein onder invloed van een extern magnetisch veld nadat het losjes in de mal is gevuld, en vervolgens zijn gemakkelijke magnetisatierichting c-as aanpassen om consistent te zijn met de richting van het externe magnetische veld door te roteren of te bewegen. De C-as van legeringpoeder behield in principe zijn rangschikkingsstatus tijdens het comprimeren. Gecompacteerde onderdelen moeten een demagnetisatiebehandeling ondergaan voordat ze uit de mal worden gehaald. De belangrijkste index van het comprimeringsproces is de oriëntatiegraad. De oriëntatiegraad van gesinterde neodymiummagneten wordt bepaald door verschillende factoren, waaronder de oriëntatiesterkte van het magnetische veld, deeltjesgrootte, schijnbare dichtheid, verdichtingsmethode, verdichtingsdruk, enz.
Sinteren
De dichtheid van het verdichte deel kan meer dan 95% van de theoretische dichtheid bereiken na een verwerkt sinterproces onder hoog vacuüm of een zuivere inerte atmosfeer. Daarom worden holtes in de gesinterde Neodymium magneet gesloten, wat uniformiteit van magnetische fluxdichtheid en chemische stabiliteit garandeert. Omdat permanente magnetische eigenschappen van gesinterde Neodymium magneten nauw verwant zijn aan hun eigen microstructuur, is warmtebehandeling na het sinterproces ook cruciaal voor de aanpassing van magnetische prestaties, met name intrinsieke coërciviteit. Nd-rijke korrelgrensfase dient als de vloeibare fase die in staat is om de sinterreactie te bevorderen en oppervlaktedefecten op de hoofdfasekorrel te herstellen. De sintertemperatuur van Neodymium magneet varieert doorgaans van 1050 tot 1180 graden Celsius. Een te hoge temperatuur zal leiden tot korrelgroei en een afname van de intrinsieke coërciviteit. Om een ideale intrinsieke coërciviteit, haaksheid van de ontmagnetiseringscurve en onomkeerbaar verlies bij hoge temperaturen te verkrijgen, moet een gesinterde neodymiummagneet doorgaans een tweefasige temperwarmtebehandeling ondergaan bij 900 en 500 graden Celsius.
Bewerking
Naast de normale vorm met gemiddelde grootte, is het moeilijk om de vereiste vorm en dimensionale nauwkeurigheid van de gesinterde neodymiummagneet direct te bereiken in één keer vanwege de technische beperkingen in het verdichtingsproces van de magnetische veldoriëntatie, waardoor bewerken een onvermijdelijk proces is voor de gesinterde neodymiummagneet. Als een typisch cermetmateriaal is de gesinterde neodymiummagneet aanzienlijk hard en bros, dan zijn alleen snijden, boren en slijpen toepasbaar op het bewerkingsproces onder conventionele bewerkingstechnologie. Bladsnijden maakt doorgaans gebruik van een met diamant gecoat of CBN gecoat blad. Draadsnijden en lasersnijden zijn goed geschikt voor het bewerken van speciaal gevormde magneten, maar worden ondertussen beschuldigd van een lage productie-efficiëntie en hoge verwerkingskosten. Het boorproces van de gesinterde neodymiummagneet wordt voornamelijk toegepast met diamant en laser. Het is noodzakelijk om het trepanningproces te selecteren wanneer het binnenste gat van de ringmagneet groter is dan 4 mm. Als bijproduct in het trepanningproces kan de getrepaneerde kern worden gebruikt voor het vervaardigen van andere geschikte kleinere magneten en zo de materiaalbenuttingsverhouding aanzienlijk verbeteren. De slijpschijf voor kopieerslijpen wordt geproduceerd op basis van het slijpvlak.
Oppervlakte behandeling
Oppervlaktebeschermende behandeling is een noodzakelijke procedure voor de Neodymium magneet, met name gesinterde Neodymium magneet. Gesinterde Neodymium magneet bezit een multi-fase microstructuur en bestaat uit Nd2Fe14B hoofdfase, Nd-rijke fase en B-rijke fase. Nd-rijke fase vertoont een zeer sterke oxidatieneiging en zal de primaire batterij vormen met hoofdfase in een vochtige omgeving. Een kleine hoeveelheid substitutie-elementen kan de chemische stabiliteit van magneten verbeteren, maar gaat ten koste van magnetische prestaties. Daarom is de bescherming van gesinterde neodymiummagneet primair gericht op het oppervlak. Oppervlaktebehandeling van gesinterde neodymiummagneet kan worden ingedeeld in nat proces en droog proces. Nat proces verwijst naar magneten die worden verwerkt oppervlaktebeschermende behandeling in zuiver water of oplossing. Nat proces omvat fosfaat, galvaniseren, elektroloos plateren, elektroforese, sproeicoating en dipcoating. Droog proces verwijst naar magneten die worden verwerkt oppervlaktebeschermende behandeling door middel van een fysiek of chemisch proces zonder contact met de oplossing. Droog proces omvat over het algemeen fysieke dampafzetting (PVD) en chemische dampafzetting (CVD).
Magnetisatie
De meeste permanente magneten worden gemagnetiseerd voordat ze worden gebruikt voor hun beoogde toepassingen. Het magnetisatieproces verwijst naar het toepassen van een magnetisch veld langs de oriëntatierichting van de permanente magneet en het bereiken van technische verzadiging met de verhoogde externe magnetische veldsterkte. Elk type permanent magnetisch materiaal heeft een aparte magnetische veldsterkte nodig om technische verzadiging in de magnetisatierichting te vervullen. Remanentie en intrinsieke coërciviteit zullen minder zijn dan de verschuldigde waarden, tenzij de externe magnetische veldsterkte lager is dan het technische verzadigingsmagnetische veld. Permanente magneten kunnen worden onderverdeeld in isotrope typen en anisotrope typen, afhankelijk van of ze een gemakkelijke magnetisatierichting hebben of niet. Als een anisotrope magneet met een hoge intrinsieke coërciviteit, moet een gesinterde neodymiummagneet worden gemagnetiseerd via impulsmagnetisatie. De condensator wordt opgeladen na gelijkrichting, waarna de elektrische energie in de condensator onmiddellijk wordt ontladen naar de magnetiserende armatuur. De magnetiserende armatuur kan het gepulseerde magnetische veld genereren tijdens de onmiddellijke sterke stroom erdoorheen. Daarom wordt de permanente magneet in de spoel gemagnetiseerd. Er kunnen verschillende magnetisatiepatronen worden bereikt op een gesinterde neodymiummagneet, zolang deze niet in conflict komen met de oriëntatierichting.
