Процес припреме синтерованих НдФеБ магнета-(1) Припрема сировина

Синтеровани магнети обично користе чисте метале или интермедијарне легуре као сировине. Они користе принцип електромагнетне индукције загревања наизменичних магнетних поља за генерисање вртложних струја у сировинама. Сировине се топе средњом и нискофреквентном индукцијом у окружењу вакуума или инертног гаса тако да се сировине загревају и топе. Растоп се меша да би се хомогенизовао. Тачке топљења ретких земних метала су између 800 и 1500 степени, Фе и Цо су 1536 степени и 1495 степени респективно, а чисти Б је чак 2077 степени. Тачке топљења неких метала високе тачке топљења који се користе као адитиви као што су Ти, Цр, Мо или Нб су на 1600 ~ 3400 степени. Узимајући у обзир сузбијање испаравања реткоземних елемената, температура топљења се обично контролише на 1000~1600 степени. Елементи високе тачке топљења се топе легирањем талине ретких земних метала, или се легуре елемената високе тачке топљења (обично легуре гвожђа) директно користе као сировине, као што је Б-Фе (тачка топљења ~ 1500 степени), легура Нб-Фе (тачка топљења ~1600 степени), итд. Да би се обезбедило окружење са ниским садржајем кисеоника за топљење и ливење, неопходно је евакуисати тела пећи за топљење и ливење и потпуно испразнити компоненте и сировине у пећи. Ниво вакуума обично достиже 10-2~10-3.

Тело пећи се загрева. Брзина повећања притиска (унутрашње отпуштање гаса и спољно цурење ваздуха) такође треба да се контролише на ниском нивоу. На пример, за пећ за топљење капацитета 1т, брзина повећања притиска треба да буде мања од 5×10-4~1×10-3 Л/с. Вакуумско топљење може у потпуности испразнити растопљену течност, уклонити нечистоће са ниским кључањем и штетне гасне елементе и побољшати чистоћу легуре. Међутим, пошто је притисак паре ретких земних метала веома низак (мањи од 1 Па), губитак испаравања је веома значајан, па се обично користи током процеса топљења. Тело пећи је напуњено инертним гасом да би се повећао притисак амбијенталног ваздуха да би се сузбило испаравање ретких земаља. Погодније је користити гас аргона високе чистоће, који је обично напуњен до нивоа од 50кПа. Након што се растопина легуре хомогенизује, одзрачи и потпуно заврши шљака, ливење може да почне. Ливење легуре је веома критичан процес јер су састав, стање кристализације и просторна дистрибуција фаза кључни за перформансе синтерованог магнета. Ингот легуре је искусио тешке „топовске кугле“, „књиге“ дебљине 20 мм и „палачинке“ од 5 мм „Тренутно се развио до брзовезујућих пахуљица дебљине само 0,3 мм. Инсајдери из индустрије су уложили различите напоре да избегну сегрегацију компоненти и стварање фаза нечистоћа и за разумну дистрибуцију фаза богатих неодимијумом.

1. Топљење

Сировине ретких земаља обично имају облик чистих метала и легуре ретких земаља се често бирају из разлога трошкова, као што су метали празеодимијума и неодимијума, метали лантана и церијума, мешане ретке земље, и диспрозијум феролегуре, итд.; Компоненте елемената високе тачке топљења (као што су: Б, Мо, Нб, итд.) Углавном се додаје у облику феролегура. Нд-Фе-Б магнети имају карактеристике мултиметалних фаза. Фаза богата Нд је неопходан услов за високу коерцитивност, а фаза богата Б такође мора коегзистирати. Због тога се обично захтева да ретка земља и Б у оригиналној формули буду већи од позитивних компоненти Р2Фе14Б, али понекад да би се прилагодио састав граничне фазе зрна (нарочито када се додају Цу, Ал и Га), Б садржај је нешто нижи од позитивне компоненте. Због реакције између ретких земних метала и материјала за лончиће и испаравања током топљења и синтеровања, при формулисању треба узети у обзир одређену количину губитка ретких земних метала. Да би се смањио садржај нечистоћа у легури, чистоћа сировина мора бити строго контролисана, а оксидни слој и додаци на површини морају бити потпуно уклоњени. Извор топлоте средњег и нискофреквентног индукционог топљења је индукована вртложна струја настала у сировини наизменичним магнетним пољем. Кожни ефекат вртложне струје узрокује да се струја концентрише на површину сировог материјала. Ако је величина блока сировог материјала превелика, вртложна струја не може да продре у центар блока, а само језгро се може растопити топлотном проводљивошћу, што је врло нереално у стварној производњи. Због тога се величина сировог материјала мора прилагодити према избору фреквенције и контролисати на 3 до 6 пута дубину коже. Слика испод показује однос између фреквенције снаге - дубине коже - и величине сировог материјала. Може се видети да што је учесталост већа, то је скин ефекат значајнији, а потребна је мања величина сировине.

Избор фреквенције топљења подлеже још једној важној функцији индукционог топљења – електромагнетном мешању, које користи интеракцију силе између растопљеног метала и наизменичног магнетног поља да подстакне топљење неотопљених чврстих материја и хомогенизацију растопљеног метала. Електромагнетна сила Величина је обрнуто пропорционална квадратном корену тренутне фреквенције. Превисока фреквенција ће ослабити ефекат електромагнетног мешања наизменичног напајања. Фреквенцијски опсег који се користи у стварној производњи је око 1000 ~ 2500 Хз, а величина сировог материјала треба да се контролише испод 100 мм.

Слагање сировина у лончић мора узети у обзир просторну дистрибуцију индукованог магнетног поља и температуру током процеса топљења. Обично је индукциони калем намотан око спољашње стране лончића. Магнетно поље је најјаче на унутрашњој страни лончића и постепено слаби према центру, али стране, дно и врх лончића Отвор је главни начин за излазак топлоте, тако да температура доње стране лончића је у средини, температура горњег слоја и средине доњег је нижа, а температура средњег дела је највиша. Због тога је при утовару препоручљиво ставити мале комаде материјала ниске тачке топљења густо на дно лончића; материјале високе тачке топљења и велике комаде материјала треба поставити у средње и доње делове; велике комаде материјала ниске тачке топљења треба поставити у горњи део и да буду лабави да би се спречило премошћавање. Данас се широко користи технологија континуираног топљења и ливења. Сировине се континуирано додају у лончић на високим температурама кроз комору за пуњење. Да би се контролисало испаравање ретких земних материјала, обично се прво додаје чисто гвожђе да се истопи, затим се узастопно додају метали или легуре високе тачке топљења и на крају се додају ретке земље.

2. Цастинг

Бинарне или тернарне легуре ретких земаља неизбежно стварају -Цо или -Фе фазе у условима спорог (близу равнотеже) хлађења. Њихова мека магнетна својства на собној температури ће озбиљно оштетити својства трајних магнета магнета и морају се брзо охладити да би се спречило њихово формирање.

Да би се постигао потребан ефекат брзог хлађења, традиционална технологија ливења у калупе ингота ради на смањењу дебљине ингота легуре. Предности ливења калупа за инготе су ниска цена опреме, једноставан рад и способност испуњавања општих захтева производње магнета. Недостатак је што је величина зрна неуједначена и што се често таложе фазе -Цо или -Фе. Дуготрајна топлотна обрада ингота легуре на температурама испод тачке топљења легуре може помоћи да се елиминише фаза -Цо или -Фе, али ће изазвати акумулацију фаза богатих Нд, што не доприноси оптималној расподели зрна. граничне фазе у синтерованим магнетима.

Да би се додатно смањила дебљина ингота легуре, развијена је структура „диск-стругач“ слична раширењу палачинке, чиме је дебљина легуре достигла око 1 цм. Међутим, повећање површине легуре донело је много невоља прикупљању топионих пећи великог капацитета. . Још један ефикасан пут развоја технологије иде у супротном смеру, почевши од изузетно високе брзине хлађења за припрему легура Нд-Фе-Б који се брзо гасе, и покушавајући да смањи брзину хлађења за припрему кристалних легура које се брзо хладе, које се називају траке. настала је технологија ливења или брзовезујућих пахуљица (стрип ливење или СЦ). Он сипа растопљену легуру кроз одводно корито на брзо ротирајући водом хлађени метални точак да би се добила 0.2~0.6мм дебљина, идеалан фазни састав и текстура. Пахуљице легуре. У структури легуре од ливене траке, равномерна дистрибуција фазе богате Нд и потискивање -Фе смањују укупан садржај ретких земаља, што је корисно за добијање магнета високих перформанси и смањење трошкова магнета; недостатак је што због смањења запреминског удела фазе богате Нд, у поређењу са магнетима произведеним ливењем у калупе за инготе, кртост магнета се повећава и накнадна обрада постаје тежа.