Postopek priprave sintranih NdFeB magnetov-(1) Priprava surovin

Sintrani magneti običajno uporabljajo čiste kovine ali vmesne zlitine kot surovine. Uporabljajo princip elektromagnetnega indukcijskega ogrevanja izmeničnih magnetnih polj za ustvarjanje vrtinčnih tokov v surovinah. Surovine talimo s srednjo in nizkofrekvenčno indukcijo v vakuumu ali okolju inertnega plina, tako da se surovine segrejejo in stopijo. Talino mešamo, da se homogenizira. Tališča redkih zemeljskih kovin so med 800 in 1500 stopinjami, Fe in Co sta 1536 stopinj oziroma 1495 stopinj, čisti B pa doseže 2077 stopinj. Tališča nekaterih kovin z visokim tališčem, ki se uporabljajo kot dodatki, kot so Ti, Cr, Mo ali Nb, so 1600 ~ 3400 stopinj. Ob upoštevanju zatiranja izhlapevanja elementov redkih zemelj je temperatura taljenja običajno nadzorovana na 1000 ~ 1600 stopinj. Elementi z visokim tališčem se talijo z legiranjem taline redkih zemeljskih kovin ali pa se zlitine elementov z visokim tališčem (običajno železove zlitine) neposredno uporabijo kot surovine, kot je B-Fe (tališče ~ 1500 stopinj), zlitina Nb-Fe (tališče ~1600 stopinj) itd. Za zagotovitev okolja z nizko vsebnostjo kisika pri taljenju in litju je treba evakuirati telesa talilne in livske peči ter popolnoma izprazniti komponente in surovine v peč. Raven vakuuma običajno doseže 10-2~10-3.

Telo peči se segreva. Stopnjo povečanja tlaka (notranji izpust plina in zunanje uhajanje zraka) je treba prav tako nadzorovati na nizki ravni. Na primer, za talilno peč z zmogljivostjo 1 t mora biti stopnja povečanja tlaka nižja od 5×10-4~1×10-3 L/s. Vakuumsko taljenje lahko popolnoma izprazni staljeno tekočino, odstrani nečistoče z nizkim vreliščem in škodljive plinske elemente ter izboljša čistost zlitine. Ker pa je parni tlak redkih zemeljskih kovin zelo nizek (manj kot 1 Pa), je izguba zaradi izhlapevanja zelo velika, zato se običajno uporablja med postopkom taljenja. Telo peči je napolnjeno z inertnim plinom, da se poveča zračni tlak okolice, da se prepreči izhlapevanje redkih zemelj. Priročnejša je uporaba plina argona visoke čistosti, ki je običajno napolnjen do ravni 50kPa. Ko je talina zlitine homogenizirana, odzračena in žlindranje v celoti končano, se lahko začne z ulivanjem. Ulivanje zlitin je zelo kritičen proces, saj so sestava, stanje kristalizacije in prostorska porazdelitev faz ključni za delovanje sintranega magneta. Zlitina je doživela težke "topovske krogle", 20 mm debele "knjige" in 5 mm debele "palačinke". "Trenutno se je razvila v hitro strdeče kosmiče z debelino le 0,3 mm. Poznavalci industrije so si na različne načine prizadevali preprečiti ločevanje komponent in ustvarjanje faz nečistoč ter razumno porazdeliti porazdelitev faz, bogatih z neodimom.

1. Taljenje

Surovine redkih zemelj so običajno v obliki čistih kovin in zlitine redkih zemelj so pogosto izbrane zaradi stroškov, kot so prazeodim in neodim, lantan in cerij, mešane redke zemlje in disprozijeve ferozlitine itd.; komponente elementov z visokim tališčem (kot so: B, Mo, Nb itd.) Večinoma se dodaja v obliki ferozlitin. Magneti Nd-Fe-B imajo lastnosti multimetalnih faz. Faza, bogata z Nd, je nujen pogoj za visoko koercitivnost, poleg tega pa mora obstajati tudi faza, bogata z B. Zato morata biti redka zemlja in B v izvirni formuli običajno višja od pozitivnih komponent R2Fe14B, vendar včasih za prilagoditev sestave mejne faze zrn (še posebej, če so dodani Cu, Al in Ga), B vsebina je nekoliko nižja od pozitivne komponente. Zaradi reakcije med redkimi zemeljskimi kovinami in materiali lončka ter izhlapevanjem med taljenjem in sintranjem je treba pri formuliranju upoštevati določeno količino izgube redkih zemeljskih kovin. Da bi zmanjšali vsebnost nečistoč v zlitini, je treba čistost surovin strogo nadzorovati, oksidno plast in priključke na površini pa je treba popolnoma odstraniti. Vir toplote srednje in nizkofrekvenčnega indukcijskega taljenja je inducirani vrtinčni tok, ki ga v surovini tvori izmenično magnetno polje. Skin učinek vrtinčnega toka povzroči, da se tok koncentrira na površini surovine. Če je velikost bloka surovin prevelika, vrtinčni tok ne more prodreti v središče bloka in s toplotno prevodnostjo se lahko stopi samo jedro, kar je v dejanski proizvodnji zelo nerealno. Zato je treba velikost surovine prilagoditi glede na izbiro frekvence in nadzorovati na 3- do 6-kratno globino kože. Spodnja slika prikazuje razmerje med frekvenco moči – globino prevleke – in velikostjo surovine. Vidimo lahko, da višja kot je frekvenca, pomembnejši je kožni učinek in manjša je zahtevana velikost surovine.

Izbira frekvence taljenja je odvisna od druge pomembne funkcije indukcijskega taljenja - elektromagnetnega mešanja, ki uporablja interakcijo sile med staljeno kovino in izmeničnim magnetnim poljem za spodbujanje taljenja nestaljenih trdnih snovi in ​​homogenizacijo staljene kovine. Elektromagnetna sila Velikost je obratno sorazmerna s kvadratnim korenom trenutne frekvence. Previsoka frekvenca bo oslabila učinek elektromagnetnega mešanja izmeničnega napajanja. Frekvenčni pas, ki se uporablja v dejanski proizvodnji, je okoli 1000 ~ 2500 Hz, velikost surovine pa je treba nadzorovati pod 100 mm.

Zlaganje surovin v lonček mora upoštevati prostorsko porazdelitev induciranega magnetnega polja in temperature med procesom taljenja. Običajno je indukcijska tuljava navita okoli zunanje strani lončka. Magnetno polje je najmočnejše na notranji strani lončka in postopoma slabi proti sredini, toda na straneh, dnu in vrhu lončka. Odprtina je glavni način za uhajanje toplote, zato je temperatura spodnje strani lončka je v sredini, temperatura zgornje plasti in sredine dna je nižja, temperatura srednjega dela pa najvišja. Zato je pri nakladanju priporočljivo na dno lončka na gosto položiti majhne koščke materialov z nizkim tališčem; materiale z visokim tališčem in velike kose materialov je treba namestiti v srednji in spodnji del; veliki kosi materialov z nizkim tališčem morajo biti nameščeni v zgornjem delu in morajo biti ohlapni, da se prepreči premostitev. Dandanes se široko uporablja tehnologija neprekinjenega taljenja in litja. Surovine se neprekinjeno dodajajo v lonček pri visokih temperaturah skozi polnilno komoro. Za nadzor izhlapevanja materialov redkih zemelj se običajno najprej doda čisto železo, da se stopi, nato se zaporedno dodajo kovine ali zlitine z visokim tališčem in na koncu dodajo redke zemlje.

2. Ulivanje

Binarne ali ternarne zlitine redkih zemelj neizogibno ustvarjajo faze -Co ali -Fe v pogojih počasnega (skoraj ravnotežnega) ohlajanja. Njihove mehke magnetne lastnosti pri sobni temperaturi bodo resno poškodovale lastnosti trajnih magnetov magnetov in jih je treba hitro ohladiti, da preprečimo njihovo nastajanje.

Da bi dosegli zahtevani hiter učinek hlajenja, si tradicionalna tehnologija litja v kalupe prizadeva zmanjšati debelino zlitine. Prednosti litja v kalupe za ingote so nizki stroški opreme, preprosto delovanje in zmožnost izpolnjevanja splošnih zahtev glede proizvodnje magnetov. Pomanjkljivost je, da je velikost zrn neenakomerna in se pogosto izločajo faze -Co ali -Fe. Dolgotrajna toplotna obdelava ingotov zlitine pri temperaturah pod tališčem zlitine lahko pomaga odpraviti fazo -Co ali -Fe, vendar bo povzročila kopičenje faz, bogatih z Nd, kar ne prispeva k optimalni porazdelitvi zrn mejne faze v sintranih magnetih.

Za nadaljnje zmanjšanje debeline zlitine je bila razvita struktura "strgala diska", podobna širjenju palačinke, zaradi česar je debelina zlitine dosegla približno 1 cm. Vendar pa je povečanje površine zlitine prineslo veliko težav pri zbiranju talilnih peči velike zmogljivosti. . Druga učinkovita razvojna pot tehnologije gre v nasprotno smer, začenši z izjemno visoko hitrostjo hlajenja za pripravo hitro kalilnih zlitin Nd-Fe-B in poskuša zmanjšati hitrost hlajenja za pripravo hitro hlajenih kristalnih zlitin, ki se imenujejo trakovi. pojavila se je tehnologija litja oziroma hitro veznih kosmičev (strip casting ali SC). Staljeno zlitino zlije skozi preusmeritveno korito na hitro vrteče se vodno hlajeno kovinsko kolo, da dobi debelino 0.2~0.6 mm, idealno fazno sestavo in teksturo. Legirani kosmiči. V strukturi tračne zlitine enakomerna porazdelitev faze, bogate z Nd, in zatiranje -Fe zmanjšata skupno vsebnost redkih zemelj, kar je koristno za pridobivanje visokozmogljivih magnetov in zmanjšanje stroškov magnetov; pomanjkljivost je, da se zaradi zmanjšanja volumskega deleža faze, bogate z Nd, v primerjavi z magneti, proizvedenimi z litjem v kokile, krhkost magnetov poveča in naknadna obdelava postane težja.