Kuinka neodyymirautaboorimagneetteja (NdFeB) valmistetaan?

Nykyaikaisessa teollisuudessa, NdFeB magneetit tunnetaan "magneettien kuninkaana" poikkeuksellisten magneettisten ominaisuuksiensa vuoksi. Älypuhelimien tärinämoottoreista ja sähköajoneuvojen käyttömoottoreista tuuliturbiiniin tämä voimakas magneetti on läsnä kaikkialla.

I. Raaka-aineen valmistus: formuloinnin tarkka taito

Ensimmäinen askel NdFeB-magneettien valmistuksessa on raaka-aineiden valinta ja annostelu. Sen pääkomponentteja ovat harvinaiset maametallit neodyymi (Nd), rauta (Fe) ja boori (B). Parantaakseen magneetin kestävyyttä korkeissa lämpötiloissa, valmistajat lisäävät yleensä pieniä määriä apuaineita, kuten dysprosiumia (Dy), terbiumia (Tb) ja kuparia (Cu).

Huolellinen annostelu: Erittäin puhtaat metalliraaka-aineet punnitaan tarkasti magneettisen materiaalilaadun vaatimusten mukaisesti (esim. N35, N52, 50SH jne.).

II. Tyhjiösulatus ja nopea jähmettyminen

Koska neodyymi hapettuu erittäin helposti korkeissa lämpötiloissa, sulatusprosessi on suoritettava tyhjiössä tai erittäin puhtaassa inertissä kaasussa.

Sulaminen: Valmistetut raaka-aineet asetetaan tyhjiöinduktiouuniin ja kuumennetaan sulamaan.

Nopea kiinteytyminen (SC): Tämä on tärkeä askel nykyaikaisessa tuotannossa. Sula seos ruiskutetaan nopeasti pyörivälle vesijäähdytteiselle kuparitelalle, joka jäähtyy nopeasti ja jähmettyy erittäin ohueksi metalliseosnauhaksi. Tämä tekniikka johtaa hienompiin ja tasaisempiin rakeisiin, mikä luo perustan myöhemmälle korkean suorituskyvyn magneettien valmistukseen.

III. Vetymurskaus ja suihkujyrsintä

Hyvän magneettisen anisotropian saavuttamiseksi seoslevy on murskattava mikronin kokoiseksi jauheeksi.

Vetymurskaus (HD): Harvinaisten maametallien vedyn absorptio- ja laajenemisominaisuuksia hyödyntäen seosnauhaan syntyy mikrohalkeamia, jotka saavat sen jauhettua.

Suihkujyrsintä: Yliääniilmavirran avulla jauhe törmää toisiinsa ja jalostaa sen hienoksi jauheeksi, jonka keskimääräinen hiukkaskoko on noin 3-5 mikrometriä. Tämän prosessin aikana happipitoisuutta on valvottava tarkasti.

IV. Magneettikentän suuntaus ja muotoilu

Tämä on ratkaiseva vaihe magneettikentän suunnan määrittämisessä NdFeB magneetit .

Painaminen: Hieno jauhe asetetaan muottiin ja puristetaan voimakkaan ulkoisen magneettikentän alle. Magneettisten jauhehiukkasten pitkät akselit asettuvat siististi magneettikentän (eli orientaation) vaikutuksen alaisena.

Isostaattinen puristus: Alkupuristuksen jälkeen vihreä aihio yleensä läpikäy kylmä-isostaattisen puristuksen tasaisen tiheyden varmistamiseksi ja muodonmuutosten estämiseksi sintrauksen aikana.

V. Tyhjiösintraus ja lämpökäsittely

Sintraus on tärkein vaihe NdFeB-magneettien tiheyden ja magneettisten ominaisuuksien parantamisessa.

Sintraus: Vihreä aihio kuumennetaan tyhjiöympäristössä korkeassa lämpötilassa (noin 1000 °C - 1100 °C). Tämän prosessin aikana hiukkasten välillä tapahtuu fysikaalis-kemiallisia reaktioita, jotka aiheuttavat tilavuuden kutistumista ja tiheyden lisääntymistä muodostaen tiheän metallilohkon.

Temperointi: Kaksivaiheinen lämpökäsittely säätää raerajavaiheiden jakautumista optimoiden magneettisen materiaalin koersitiivin ja energiatuotteen.

VI. Koneistus ja pintapinnoitus

Sintratut magneetit ovat tyypillisesti suuria neliömäisiä tai sylinterimäisiä aihioita, joiden pinnat ovat karkeat ja jotka ruostuvat helposti.

Koneistus: Isot materiaalilohkot koneistetaan asiakkaan tarvitsemaan tarkkuuteen langanleikkaus-, hionta- tai viipalointikoneilla.

Pintakäsittely: Neodyymirautaboorimagneetit (NdFeB) ovat erittäin herkkiä hapettumiselle, joten korroosionestokäsittely on välttämätöntä. Yleisiä pinnoitusmenetelmiä ovat sinkkipinnoitus, nikkeli-kupari-nikkelipinnoitus ja epoksihartsipinnoitus niiden käyttöiän pidentämiseksi monimutkaisissa ympäristöissä.

VII. Magnetointi ja testaus

Viimeinen vaihe on antaa magneetille sen "sielu".

Magnetointi: Valmis magneetti sijoitetaan erittäin vahvaan pulssimagneettikenttään, jolloin sen sisäiset magneettiset momentit kohdistuvat täysin suuntasuunnassa, jolloin syntyy erittäin vahva remanenssi.

Laadun testaus: Demagnetointikäyrän mittauksen, korkean ja matalan lämpötilan testien sekä suolasuihkutestien avulla NdFeB magneetit on varmistettu, että se täyttää suorituskykyvaatimukset.

NdFeB-magneettien valmistus on monimutkainen prosessi, joka kattaa materiaalitieteen, tyhjiöteknologian ja tarkkuuskoneistuksen. Juuri niin tiukkojen prosessien kautta tämä harvinaisten maametallien kestomagneettimateriaali vapauttaa hämmästyttävän energiansa ja edistää nykyaikaisen tekniikan jatkuvaa kehitystä.