Sinterlenmiş Neodimyum mıknatıs, ham maddelerin vakum veya inert atmosfer altında bir indüksiyon eritme fırınında eritilmesiyle hazırlanır, ardından şerit döküm makinesinde işlenir ve Nd-Fe-B alaşım şeridi oluşturmak üzere soğutulur. Alaşım şeritleri, çapı birkaç mikron olan ince bir toz oluşturmak üzere toz haline getirilir. İnce toz daha sonra bir yönlendirme manyetik alanında sıkıştırılır ve yoğun gövdelere sinterlenir. Gövdeler daha sonra belirli şekillere göre işlenir, yüzey işlemine tabi tutulur ve mıknatıslanır.
Tartım
Nitelikli hammaddenin tartılması doğrudan mıknatıs bileşiminin doğruluğu ile ilgilidir. Hammaddenin saflığı ve kimyasal bileşimin kararlılığı ürün kalitesinin temelidir. Sinterlenmiş Neodimyum mıknatıs genellikle maliyet nedeniyle Praseodimyum-Neodimyum Pr-Nd mischmetal, Lantan-Seryum La-Ce mischmetal ve Disprozyum Demir Dy-Fe alaşımı gibi nadir toprak alaşımlarını malzeme olarak seçer. Yüksek erime noktalı element Bor, Molibden veya Niyobyum ferroalyaj yoluyla eklenir. Hammadde yüzeyindeki pas tabakası, kapanım, oksit ve kir mikro patlatma makinesi ile çıkarılmalıdır. Ek olarak, hammadde sonraki eritme işleminde verimliliği karşılamak için uygun boyutta olmalıdır. Neodimyum düşük buhar basıncına ve aktif kimyasal özelliklere sahiptir, bu nedenle nadir toprak metali eritme işlemi sırasında belirli bir derecede buharlaşma kaybı ve oksidasyon kaybı vardır, bu nedenle sinterlenmiş Neodimyum mıknatısın tartım işlemi mıknatıs bileşiminin doğruluğunu sağlamak için ek nadir toprak metali eklemeyi düşünmelidir.
Eritme ve Şerit Döküm
Eritme ve şerit döküm, kompozisyon, kristalin durum ve faz dağılımı için çok önemlidir, dolayısıyla sonraki prosesi ve manyetik performansı etkiler. Hammaddeler, vakum veya inert atmosfer altında orta ve düşük frekanslı indüksiyon eritme yoluyla erimiş hale ısıtılır. Alaşım eriyiği homojenizasyon, egzoz ve cüruflama gerçekleştirdiğinde döküm işlenebilir. İyi bir döküm külçe mikro yapısı, iyi gelişmiş ve ince boyutlu sütunlu kristale sahip olmalı, ardından Nd açısından zengin faz tane sınırı boyunca dağılmalıdır. Ek olarak, döküm külçe mikro yapısı -Fe fazından arındırılmış olmalıdır. Re-Fe faz diyagramı, nadir toprak üçlü alaşımının yavaş soğutma sırasında -Fe fazı üretmesinin kaçınılmaz olduğunu göstermektedir. -Fe fazının oda sıcaklığındaki yumuşak manyetik özellikleri, mıknatısın manyetik performansına ciddi şekilde zarar verecektir, dolayısıyla hızlı soğutma ile engellenmelidir. -Fe fazının üretimini engellemek için istenen hızlı soğutma etkisini sağlamak amacıyla Showa Denko KK, Şerit Döküm Teknolojisini geliştirdi ve kısa sürede endüstride rutin bir teknoloji haline geldi. Nd-zengin fazın düzgün dağılımı ve -Fe fazı üzerindeki inhibitör etkisi, toplam nadir toprak içeriğini etkili bir şekilde azaltabilir, bu da yüksek performanslı mıknatıs üretimi ve maliyet azaltımı için elverişlidir.
Hidrojenin parçalanması
Nadir toprak metal, alaşımlar veya metaller arası bileşiklerin hidrojenasyon davranışı ve hidritin fizikokimyasal özellikleri, nadir toprak uygulamalarında her zaman önemli bir konu olmuştur. Nd-Fe-B alaşım külçesi de çok güçlü hidrojenasyon eğilimi gösterir. Hidrojen atomları, metaller arası bileşiğin ana fazı ile Nd-zengin tane sınırı fazı arasındaki aralıklı bölgeye girer ve aralıklı bileşik oluşturur. Daha sonra atomlar arası mesafe artar ve kafes hacmi genişler. Ortaya çıkan iç gerilim, tane sınırı çatlaması (taneler arası kırılma), kristal kırılması (transkristalin kırılma) veya sünek kırılma üretecektir. Bu bozulmalar çıtırdama ile birlikte gelir ve bu nedenle hidrojen bozulması olarak bilinir. Sinterlenmiş Neodimyum mıknatısın hidrojen bozulması işlemi, HD işlemi olarak da anılır. Hidrojen bozulması işleminde oluşan tane sınırı çatlaması ve kristal kırılması, Nd-Fe-B kaba tozunu çok kırılgan hale getirmiş ve sonraki jet öğütme işlemine göre oldukça avantajlı hale getirmiştir. Jet öğütme prosesinin verimliliğini artırmanın yanı sıra hidrojen deprepitasyon prosesi, ince tozların ortalama toz boyutunu ayarlamak için de uygundur.
Jet Frezeleme
Jet öğütme, toz işlemede en pratik ve verimli çözüm olduğunu kanıtlamıştır. Jet öğütme, kaba tozu süpersonik hıza çıkarmak ve tozu birbirine çarpmak için yüksek hızlı bir inert gaz jeti kullanır. Toz işleminin temel amacı, uygun ortalama parçacık boyutu ve parçacık boyutu dağılımını aramaktır. Yukarıdaki özelliklerin farkı, sinterleme işleminde üretilen toz dolumu, yönlendirme, sıkıştırma, kalıptan çıkarma ve mikro yapı üzerinde doğrudan etki eden makroskobik ölçeklerde farklı özellikler gösterir ve ardından sinterlenmiş Neodimyum mıknatısın manyetik performansını, mekanik özelliklerini, termoelektriğini ve kimyasal kararlılığını hassas bir şekilde etkiler. İdeal mikro yapı, pürüzsüz ve ince ek fazla çevrili ince ve düzgün ana faz tanesidir. Ayrıca, ana faz tanesinin kolay mıknatıslanma yönü, mümkün olduğunca tutarlı bir şekilde yönlendirme yönü boyunca düzenlenmelidir. Boşluklar, büyük taneler veya yumuşak manyetik faz, içsel koersivitede önemli ölçüde azalmaya yol açacaktır. Demanyetizasyon eğrisinin kalıcılığı ve kareliği aynı anda azalırken, tanenin kolay mıknatıslanma yönü yönlendirme yönünden sapacaktır. Bu amaçla alaşımların 3-5 mikron çapında tek kristal parçacık haline getirilmesi gerekmektedir.
Sıkıştırma
Manyetik alan yönelimli sıkıştırma, tozu kolay mıknatıslanma yönü boyunca hizalamak ve son mıknatıslanma yönüyle tutarlı hale getirmek için manyetik toz ile dış manyetik alan arasındaki etkileşimi kullanmak anlamına gelir. Manyetik alan yönelimli sıkıştırma, anizotropik mıknatıs üretmenin en yaygın yoludur. Nd-Fe-B alaşımı, önceki jet öğütme işleminde tek kristal parçacığa ezildi. Tek kristal parçacık tek eksenli anizotropidir ve her birinin yalnızca bir kolay mıknatıslanma yönü vardır. Manyetik toz, kalıba gevşek bir şekilde doldurulduktan sonra dış manyetik alanın etkisi altında çok alanlıdan tek alana dönüşecek, daha sonra kolay mıknatıslanma yönünü c eksenini döndürerek veya hareket ettirerek dış manyetik alan yönüyle tutarlı olacak şekilde ayarlayacaktır. Alaşım tozunun C ekseni, sıkıştırma işlemi sırasında temelde düzenleme durumunu korumuştur. Sıkıştırılmış parçalar, kalıptan çıkarılmadan önce manyetik giderme işlemine tabi tutulmalıdır. Sıkıştırma işleminin en önemli endeksi yönelim derecesidir. Sinterlenmiş Neodimyum mıknatısların yönelim derecesi, yönelim manyetik alan kuvveti, parçacık boyutu, görünür yoğunluk, sıkıştırma yöntemi, sıkıştırma basıncı vb. dahil olmak üzere çeşitli faktörler tarafından belirlenir.
Sinterleme
Sıkıştırılmış parçanın yoğunluğu, yüksek vakum veya saf inert atmosfer altında işlenmiş sinterleme işleminden sonra teori yoğunluğunun %95'inden fazlasına ulaşabilir. Bu nedenle, sinterlenmiş Neodimyum mıknatıstaki boşluklar kapatılır ve bu da manyetik akı yoğunluğunun ve kimyasal kararlılığın düzgünlüğünü sağlar. Sinterlenmiş Neodimyum mıknatısların kalıcı manyetik özellikleri kendi mikro yapısıyla yakından ilişkili olduğundan, sinterleme işleminden sonra ısıl işlem, özellikle içsel koersivite olmak üzere manyetik performansın ayarlanması için de kritik öneme sahiptir. Nd açısından zengin tane sınır fazı, sinterleme reaksiyonunu destekleyebilen ve ana faz tanesindeki yüzey kusurlarını giderebilen sıvı faz olarak görev yapar. Neodimyum mıknatısın sinterleme sıcaklığı genellikle 1050 ila 1180 santigrat derece arasındadır. Aşırı sıcaklık, tane büyümesine ve içsel koersivitenin azalmasına yol açacaktır. İdeal içsel koersiviteyi, demanyetizasyon eğrisinin kareliğini ve yüksek sıcaklıkta geri döndürülemez kaybı elde etmek için, sinterlenmiş Neodimyum mıknatısın genellikle 900 ve 500 santigrat derecede iki aşamalı tavlama ısıl işlemine tabi tutulması gerekir.
İşleme
Orta büyüklükteki düzenli şekle ek olarak, sinterlenmiş Neodimyum mıknatısın, manyetik alan yönelimli sıkıştırma sürecindeki teknik sınırlamalar nedeniyle bir seferde doğrudan istenen şekil ve boyutsal doğruluğa ulaşması zordur, bu nedenle, sinterlenmiş Neodimyum mıknatıs için işleme kaçınılmaz bir işlemdir. Tipik bir sermet malzemesi olarak, sinterlenmiş Neodimyum mıknatıs önemli ölçüde sert ve kırılgandır, bu nedenle geleneksel işleme teknolojisi arasında işleme sürecine yalnızca kesme, delme ve taşlama uygulanabilir. Bıçak kesimi genellikle elmas kaplı veya CBN kaplı bıçak kullanır. Tel kesme ve lazer kesme, özel şekilli mıknatısın işlenmesine çok uygundur, ancak bu arada düşük üretim verimliliği ve yüksek işleme maliyeti ile suçlanmaktadır. Sinterlenmiş Neodimyum mıknatısın delme işlemi öncelikle elmas ve lazerle benimsenmiştir. Halka mıknatısın iç deliği 4 mm'den büyük olduğunda trepanlama işlemini seçmek gerekir. Trepanlama işleminin yan ürünü olarak, trepanlanmış çekirdek diğer uygun daha küçük mıknatısların üretiminde kullanılabilir ve böylece malzeme kullanım oranını önemli ölçüde artırabilir. Kopyalama taşlama için taşlama taşı, taşlama yüzeyine göre üretilir.
Yüzey İşlem
Yüzey koruyucu işlem, Neodimyum mıknatıs, özellikle sinterlenmiş Neodimyum mıknatıs için gerekli bir işlemdir. Sinterlenmiş Neodimyum mıknatıs, çok fazlı mikro yapıya sahiptir ve Nd'den oluşur2Fe14B ana fazı, Nd-zengin fazı ve B-zengin fazı. Nd-zengin faz çok güçlü oksidasyon eğilimi gösterir ve nemli ortamda ana faz ile birincil pili oluşturacaktır. Az miktarda ikame elementi mıknatısların kimyasal kararlılığını artırabilir, ancak manyetik performans pahasına gelir. Bu nedenle, sinterlenmiş Neodimyum mıknatısın korunması öncelikle yüzeyine yöneliktir. Sinterlenmiş Neodimyum mıknatısın yüzey işlemi ıslak işlem ve kuru işlem olarak sınıflandırılabilir. Islak işlem, mıknatısların saf su veya çözeltide işlenmiş yüzey koruyucu işlem olduğu anlamına gelir. Islak işlem, fosfat, elektrokaplama, elektroliz kaplama, elektroforez, püskürtme kaplama ve daldırma kaplamayı içerir. Kuru işlem, mıknatısların çözeltiyle temas etmeden fiziksel veya kimyasal işlemle işlenmiş yüzey koruyucu işlem olduğu anlamına gelir. Kuru işlem genellikle fiziksel buhar biriktirme (PVD) ve kimyasal buhar biriktirme (CVD) içerir.
Mıknatıslanma
Kalıcı mıknatısların çoğu, amaçlanan uygulamalarına hizmet etmeden önce mıknatıslanır. Mıknatıslanma süreci, kalıcı mıknatısın yönelim yönü boyunca bir manyetik alan uygulanmasını ve artan dış manyetik alan gücüyle teknik doygunluğa ulaşılmasını ifade eder. Her tür kalıcı manyetik malzemenin, mıknatıslanma yönünde teknik doygunluğu sağlamak için farklı bir manyetik alan gücüne ihtiyacı vardır. Kalıcı mıknatıslanma ve içsel koersivite, dış manyetik alan gücü teknik doygunluk manyetik alanından düşük olmadığı sürece, olması gereken değerlerinden daha düşük olacaktır. Kalıcı mıknatıs, kolay bir mıknatıslanma yönüne sahip olup olmamasına göre izotropik ve anizotropik tip olarak ikiye ayrılabilir. Yüksek içsel koersiviteye sahip anizotropik bir mıknatıs olarak, sinterlenmiş Neodimyum mıknatısın darbe mıknatıslanması yoluyla mıknatıslanması gerekir. Kondansatör, doğrultma işleminden sonra şarj edilecek, ardından kondansatördeki elektrik enerjisi mıknatıslanma fikstürüne anında deşarj olacaktır. Mıknatıslanma fikstürü, içinden geçen anlık güçlü akım sırasında darbeli manyetik alan üretebilir. Bu nedenle, bobindeki kalıcı mıknatıs mıknatıslanacaktır. Sinterlenmiş Neodimyum mıknatıs üzerinde, yönelim yönüyle çelişmediği sürece çeşitli mıknatıslanma desenleri elde edilebilir.
