Slinutý neodymový magnet se připravuje tak, že se suroviny roztaví ve vakuu nebo v inertní atmosféře v indukční tavicí peci, poté se zpracují na odlévači pásů a ochladí se na pás slitiny Nd-Fe-B. Proužky slitiny jsou rozmělněny na jemný prášek o průměru několika mikronů. Jemný prášek je následně zhutněn v orientačním magnetickém poli a slinován do hutných těles. Tělesa jsou následně opracována do konkrétních tvarů, povrchově upravena a zmagnetizována.
Vážení
Vážení kvalifikované suroviny přímo souvisí s přesností složení magnetu. Čistota nebo surovina a stabilita chemického složení je základem kvality produktu. Sintrovaný neodymový magnet běžně volí slitiny vzácných zemin, jako je směsný kov Praseodym-Neodym Pr-Nd, směsný kov Lanthan-Cerium La-Ce a slitina Dysprosium Iron Dy-Fe jako materiál z důvodu nákladů. Prvek s vysokým bodem tání Bór, molybden nebo niob se přidávají feroslitinovým způsobem. Vrstva rzi, inkluze, oxidy a nečistoty na povrchu suroviny musí být odstraněny mikrotryskacím strojem. Kromě toho by surovina měla mít vhodnou velikost, aby splnila účinnost v následném procesu tavení. Neodym má nízký tlak par a aktivní chemické vlastnosti, pak kov vzácných zemin existuje určitý stupeň ztráty těkavostí a oxidační ztráty během procesu tavení, proto by proces vážení slinutého neodymového magnetu měl zvážit přidání dalšího kovu vzácných zemin, aby byla zajištěna přesnost složení magnetu.
Tavení a odlévání pásu
Tavení a odlévání pásů je zásadní pro složení, krystalický stav a distribuci fáze, což má vliv na následný proces a magnetický výkon. Surovina se zahřívá do roztaveného stavu pomocí středofrekvenčního a nízkofrekvenčního indukčního tavení ve vakuu nebo v inertní atmosféře. Odlévání může být zpracováno, když tavenina slitiny provádí homogenizaci, odsávání a strusku. Dobrá mikrostruktura litého ingotu by měla mít dobře rostlý a jemný sloupcový krystal, poté by se fáze bohatá na Nd měla distribuovat podél hranice zrn. Kromě toho by mikrostruktura litého ingotu neměla obsahovat -Fe fázi. Fázový diagram Re-Fe ukazuje, že ternární slitina vzácných zemin je nevyhnutelná pro vytvoření fáze -Fe během pomalého ochlazování. Měkké magnetické vlastnosti fáze -Fe při pokojové teplotě vážně poškodí magnetický výkon magnetu, a proto musí být potlačeny rychlým ochlazením. Za účelem uspokojení požadovaného rychlého chladícího efektu pro inhibici produkce -Fe fáze vyvinula Showa Denko KK technologii pásového lití a brzy se stala rutinní technologií v průmyslu. Rovnoměrná distribuce fáze bohaté na Nd a inhibiční účinek na fázi -Fe mohou účinně snížit celkový obsah vzácných zemin, což je příznivé pro výrobu vysoce výkonných magnetů a snížení nákladů.
Dekrepitace vodíku
Hydrogenační chování kovů vzácných zemin, slitin nebo intermetalických sloučenin a fyzikálně-chemické vlastnosti hydridů byly vždy důležitým problémem při aplikacích vzácných zemin. Ingot slitiny Nd-Fe-B také vykazuje velmi silnou tendenci k hydrogenaci. Atomy vodíku vstupují do intersticiálního místa mezi hlavní fází intermetalické sloučeniny a fází hranic zrn bohatou na Nd a tvoří intersticiální sloučeninu. Potom se meziatomová vzdálenost zvětšila a objem mřížky se rozšířil. Výsledné vnitřní pnutí způsobí praskání na hranicích zrn (intergranulární lom), krystalový lom (transkrystalický lom) nebo tvárný lom. Tyto dekrepitace přicházejí s praskáním a jsou proto známé jako dekrepitace vodíkem. Proces dekrepitace vodíku slinutého neodymového magnetu je také označován jako HD proces. Praskání na hranicích zrn a lom krystalů, které vznikly v procesu dekrepitace vodíku, způsobily, že prášek Nd-Fe-B je velmi křehký a vysoce výhodný pro následný proces tryskového mletí. Kromě zvýšení účinnosti procesu tryskového mletí je proces dekrepitace vodíku také příznivý pro úpravu průměrné velikosti prášku jemného prášku.
Tryskové frézování
Tryskové mletí se ukázalo jako nejpraktičtější a nejefektivnější řešení v práškovém procesu. Tryskové mletí využívající vysokorychlostní proud inertního plynu k urychlení hrubého prášku na nadzvukovou rychlost a nárazu prášku do sebe. Základním účelem práškového procesu je hledání vhodné průměrné velikosti částic a distribuce velikosti částic. Rozdíl výše uvedených vlastností vykazuje odlišné charakteristiky v makroskopických měřítcích, které přímo ovlivňují plnění prášku, orientaci, zhutňování, vyjímání z formy a mikrostrukturu vznikající v procesu slinování, následně pak citlivě ovlivňují magnetický výkon, mechanické vlastnosti, termoelektřinu a chemickou stabilitu slinutého neodymového magnetu. Ideální mikrostruktura je jemné a jednotné zrno hlavní fáze obklopené hladkou a tenkou další fází. Kromě toho by směr snadné magnetizace zrna hlavní fáze měl být uspořádán podél směru orientace co nejkonzistentněji. Prázdné prostory, velká zrna nebo měkká magnetická fáze povedou k výraznému snížení vnitřní koercitivity. Remanence a pravoúhlost demagnetizační křivky se budou současně snižovat, zatímco směr snadné magnetizace zrna se odchyluje od směru orientace. Slitiny by tedy měly být rozmělněny na monokrystalické částice o průměru 3 až 5 mikronů.
Zhutňování
Zhutňování orientace magnetického pole je označováno jako využití interakce mezi magnetickým práškem a vnějším magnetickým polem k vyrovnání prášku ve směru snadné magnetizace a jeho konzistentní s konečným směrem magnetizace. Zhutňování orientace magnetického pole je nejběžnější cestou k výrobě anizotropního magnetu. Slitina Nd-Fe-B byla rozdrcena na částice monokrystalu v předchozím procesu tryskového mletí. Monokrystalová částice je jednoosá anizotropie a každá z nich má pouze jeden snadný směr magnetizace. Magnetický prášek se po volném naplnění do formy přemění na jedinou doménu z více domén působením vnějšího magnetického pole, poté upraví jeho osu c pro snadnou magnetizaci tak, aby byla v souladu se směrem vnějšího magnetického pole otáčením nebo pohybem. C-osa slitinového prášku si v podstatě zachovala svůj stav uspořádání během procesu zhutňování. Zhutněné díly by měly před demontáží projít demagnetizací. Nejdůležitějším ukazatelem procesu zhutňování je stupeň orientace. Stupeň orientace slinutých neodymových magnetů je určen různými faktory, včetně síly orientačního magnetického pole, velikosti částic, zdánlivé hustoty, způsobu zhutňování, zhutňovacího tlaku atd.
Slinování
Hustota zhutněné části může dosáhnout více než 95 % teoretické hustoty po zpracovaném procesu slinování ve vysokém vakuu nebo v čisté inertní atmosféře. Proto jsou dutiny ve slinutém neodymovém magnetu uzavřeny, což zajišťuje rovnoměrnost hustoty magnetického toku a chemickou stabilitu. Vzhledem k tomu, že permanentní magnetické vlastnosti slinutých neodymových magnetů úzce souvisejí s jejich vlastní mikrostrukturou, je tepelné zpracování po procesu slinování také zásadní pro nastavení magnetického výkonu, zejména vnitřní koercitivity. Fáze po hranicích zrn bohatá na Nd slouží jako kapalná fáze, která je schopna podpořit slinovací reakci a obnovit povrchové defekty na zrnu hlavní fáze. Teplota spékání neodymového magnetu se běžně pohybuje od 1050 do 1180 stupňů Celsia. Nadměrná teplota povede k růstu zrna a snížení vnitřní koercitivity. Aby se dosáhlo ideální vnitřní koercitivity, pravoúhlosti demagnetizační křivky a nevratné ztráty při vysoké teplotě, slinutý neodymový magnet obvykle potřebuje zpracovat dvoustupňové temperovací tepelné zpracování při 900 a 500 stupních Celsia.
Obrábění
Kromě pravidelného tvaru s průměrnou velikostí je u slinutých neodymových magnetů obtížné přímo dosáhnout požadované tvarové a rozměrové přesnosti najednou kvůli technickým omezením v procesu zhutňování orientace magnetického pole, takže obrábění je pro slinutý neodymový magnet nevyhnutelným procesem. . Jako typický cermetový materiál je slinutý neodymový magnet značně tvrdý a křehký, takže na jeho obráběcí proces mezi konvenční technologií obrábění lze použít pouze řezání, vrtání a broušení. Řezání čepelí obvykle využívá čepel s diamantovým nebo CBN povlakem. Řezání drátem a řezání laserem se dobře hodí pro obrábění speciálně tvarovaného magnetu, ale zároveň je obviňováno z nízké efektivity výroby a vysokých nákladů na zpracování. Proces vrtání slinutého neodymového magnetu je primárně přijat diamantem a laserem. Proces trepanace je nutné zvolit, když je vnitřní otvor prstencového magnetu větší než 4 mm. Jako vedlejší produkt v procesu trepanace může být trepanované jádro použito pro výrobu jiného vhodného menšího magnetu a tím výrazně zvýšit poměr využití materiálu. Brusný kotouč pro kopírovací broušení se vyrábí na základě brusné plochy.
Povrchová úprava
Povrchová ochranná úprava je nezbytný postup pro neodymový magnet, zejména slinutý neodymový magnet. Slinutý neodymový magnet má vícefázovou mikrostrukturu a skládá se z Nd2Fe14Hlavní fáze B, fáze bohatá na Nd a fáze bohatá na B. Fáze bohatá na Nd vykazuje velmi silnou oxidační tendenci a ve vlhkém prostředí bude tvořit primární baterii s hlavní fází. Malé množství substitučních prvků je schopno zvýšit chemickou stabilitu magnetů, ale jde o cenu magnetického výkonu. Ochrana slinutého neodymového magnetu je proto primárně zaměřena na jeho povrch. Povrchovou úpravu slinutého neodymového magnetu lze rozdělit na mokrý proces a suchý proces. Mokrým procesem se rozumí magnety zpracované povrchovou ochrannou úpravou v čisté vodě nebo roztoku. Mokrý proces zahrnuje fosfátování, galvanické pokovování, elektrolytické pokovování, elektroforézu, nanášení rozprašováním a ponořování. Suchý proces znamená, že magnety jsou zpracovány povrchovou ochrannou úpravou fyzikálním nebo chemickým procesem bez kontaktu s roztokem. Suchý proces obecně zahrnuje fyzikální depozici z plynné fáze (PVD) a chemickou depozici z plynné fáze (CVD).
Magnetizace
Většina permanentních magnetů je před použitím pro zamýšlené aplikace zmagnetizována. Proces magnetizace se týká aplikace magnetického pole podél směru orientace permanentního magnetu a dosaženého technického nasycení se zvýšenou silou vnějšího magnetického pole. Každý typ permanentně magnetického materiálu potřebuje odlišnou intenzitu magnetického pole, aby splnil technickou saturaci ve směru magnetizace. Remanence a vnitřní koercivita budou nižší než příslušné hodnoty, pokud nebude síla vnějšího magnetického pole nižší než technické saturační magnetické pole. Permanentní magnet lze rozdělit na izotropní a anizotropní podle toho, zda má nebo nemá snadný směr magnetizace. Jako anizotropní magnet s vysokou vnitřní koercitivitou je třeba slinutý neodymový magnet zmagnetizovat impulsní magnetizací. Kondenzátor se po usměrnění nabije, poté se elektrická energie v kondenzátoru okamžitě vybije do magnetizačního přípravku. Magnetizační přípravek může generovat pulzní magnetické pole během okamžitého silného proudu skrz něj. Proto bude permanentní magnet v cívce zmagnetizován. Na slinutém neodymovém magnetu lze dosáhnout různých magnetizačních vzorů, pokud nejsou v rozporu s jeho orientací.
