แม่เหล็กนีโอไดเมียมทำอย่างไร?

แม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบเผาเผาเตรียมโดยการหลอมวัตถุดิบภายใต้สภาวะสุญญากาศหรือบรรยากาศเฉื่อยในเตาหลอมเหนี่ยวนำ จากนั้นนำไปแปรรูปในเครื่องหล่อแถบและทำให้เย็นลงเพื่อสร้างแถบโลหะผสม Nd-Fe-B แถบโลหะผสมจะถูกบดให้เป็นผงละเอียดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายไมครอน จากนั้นผงละเอียดจะถูกอัดแน่นในสนามแม่เหล็กที่มีทิศทางและเผาเผาเป็นชิ้นเนื้อที่มีความหนาแน่น จากนั้นจึงกลึงชิ้นส่วนให้เป็นรูปร่างเฉพาะ เคลือบผิวและทำให้เป็นแม่เหล็ก

การชั่งน้ำหนัก

การชั่งน้ำหนักวัตถุดิบที่ผ่านการรับรองนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับความแม่นยำขององค์ประกอบของแม่เหล็ก ความบริสุทธิ์หรือวัตถุดิบและความเสถียรขององค์ประกอบทางเคมีเป็นรากฐานของคุณภาพผลิตภัณฑ์ แม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบเผาหลอมโดยทั่วไปจะเลือกโลหะผสมของธาตุหายาก เช่น เพรซิโอไดเมียม-นีโอไดเมียม Pr-Nd mischmetal แลนทานัม-ซีเรียม La-Ce mischmetal และโลหะผสม Dysprosium Iron Dy-Fe เป็นวัสดุด้วยเหตุผลด้านต้นทุน โบรอน โมลิบดีนัม หรือไนโอเบียมธาตุที่มีจุดหลอมเหลวสูงจะถูกเพิ่มเข้าไปด้วยวิธีเฟอร์โรอัลลอยด์ ชั้นสนิม สิ่งเจือปน ออกไซด์ และสิ่งสกปรกบนพื้นผิวของวัตถุดิบจะต้องถูกกำจัดออกด้วยเครื่องไมโครบลาสต์ นอกจากนี้ วัตถุดิบควรมีขนาดที่เหมาะสมเพื่อให้มีประสิทธิภาพในกระบวนการหลอมในภายหลัง นีโอไดเมียมมีแรงดันไอต่ำและคุณสมบัติทางเคมีที่ใช้งานได้ ดังนั้น โลหะหายากจึงมีระดับการสูญเสียจากการระเหยและออกซิเดชันในระดับหนึ่งระหว่างกระบวนการหลอม ดังนั้น ในกระบวนการชั่งน้ำหนักแม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบเผาหลอม ควรพิจารณาเพิ่มโลหะหายากเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบของแม่เหล็กมีความแม่นยำ

การหลอมและการหล่อแบบแถบ

การหลอมและการหล่อแบบแถบมีความสำคัญต่อองค์ประกอบ สถานะผลึก และการกระจายของเฟส จึงส่งผลกระทบต่อกระบวนการในภายหลังและประสิทธิภาพแม่เหล็ก วัตถุดิบจะถูกให้ความร้อนจนถึงสถานะหลอมเหลวผ่านการหลอมเหนี่ยวนำความถี่ปานกลางและต่ำภายใต้สุญญากาศหรือบรรยากาศเฉื่อย การหล่อสามารถดำเนินการได้เมื่อโลหะผสมหลอมละลายจนเป็นเนื้อเดียวกัน ระบายออก และเกิดตะกรัน โครงสร้างจุลภาคของแท่งหล่อที่ดีควรมีผลึกคอลัมน์ที่เติบโตดีและมีขนาดละเอียด จากนั้นเฟสที่อุดมด้วย Nd ควรกระจายไปตามขอบเกรน นอกจากนี้ โครงสร้างจุลภาคของแท่งหล่อควรปราศจากเฟส -Fe ไดอะแกรมเฟส Re-Fe ระบุว่าโลหะผสมธาตุหายากสามธาตุนั้นหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะผลิตเฟส -Fe ในระหว่างการทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ คุณสมบัติแม่เหล็กอ่อนที่อุณหภูมิห้องของเฟส -Fe จะสร้างความเสียหายอย่างร้ายแรงต่อประสิทธิภาพแม่เหล็กของแม่เหล็ก ดังนั้นจึงต้องทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว เพื่อตอบสนองผลการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วตามต้องการเพื่อยับยั้งการผลิตเฟส -Fe Showa Denko KK ได้พัฒนาเทคโนโลยีการหล่อแบบแถบและในไม่ช้าก็กลายเป็นเทคโนโลยีปกติในอุตสาหกรรม การกระจายตัวที่สม่ำเสมอของเฟสที่อุดมด้วย Nd และผลการยับยั้งเฟส -Fe สามารถลดเนื้อหาทั้งหมดของแร่ธาตุหายากได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเอื้อต่อการผลิตแม่เหล็กประสิทธิภาพสูงและลดต้นทุน

การสลายตัวของไฮโดรเจน

พฤติกรรมไฮโดรจิเนชันของโลหะหายาก โลหะผสม หรือสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิก และคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของไฮไดรด์เป็นประเด็นสำคัญเสมอมาในการใช้งานของแรร์เอิร์ธ แท่งโลหะผสม Nd-Fe-B ยังแสดงแนวโน้มไฮโดรจิเนชันที่แข็งแกร่งมาก อะตอมไฮโดรเจนเข้าสู่ตำแหน่งระหว่างกลางระหว่างเฟสหลักของสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกและเฟสขอบเกรนที่อุดมด้วย Nd และก่อตัวเป็นสารประกอบอินเตอร์สทิเชียล จากนั้นระยะห่างระหว่างอะตอมจะเพิ่มขึ้นและปริมาตรของโครงตาข่ายก็ขยายขึ้น แรงเครียดภายในที่เกิดขึ้นจะทำให้เกิดการแตกร้าวที่ขอบเกรน (การแตกระหว่างเกรน) การแตกของผลึก (การแตกของผลึกข้ามผลึก) หรือการแตกแบบเหนียว การแตกร้าวเหล่านี้มาพร้อมกับเสียงแตก และจึงเรียกว่าการแตกร้าวด้วยไฮโดรเจน กระบวนการแตกร้าวด้วยไฮโดรเจนของแม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบเผาผนึกยังเรียกอีกอย่างว่ากระบวนการ HD การแตกร้าวที่ขอบเกรนและการแตกของผลึกที่เกิดขึ้นในกระบวนการแตกร้าวด้วยไฮโดรเจนทำให้ผง Nd-Fe-B แบบหยาบเปราะบางมากและเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อกระบวนการบดด้วยเจ็ทในภายหลัง นอกเหนือจากการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการบดแบบเจ็ทแล้ว กระบวนการย่อยสลายด้วยไฮโดรเจนยังเป็นที่นิยมในการปรับขนาดผงเฉลี่ยของผงละเอียดอีกด้วย

การกัดด้วยเจ็ท

การบดแบบเจ็ทได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ใช้งานได้จริงและมีประสิทธิภาพสูงสุดในการแปรรูปผง การบดแบบเจ็ทใช้ก๊าซเฉื่อยความเร็วสูงเพื่อเร่งผงหยาบให้มีความเร็วเหนือเสียงและกระแทกผงเข้าหากัน วัตถุประสงค์พื้นฐานของการแปรรูปผงคือการแสวงหาขนาดอนุภาคเฉลี่ยที่เหมาะสมและการกระจายขนาดอนุภาค ความแตกต่างของคุณสมบัติข้างต้นแสดงให้เห็นลักษณะที่แตกต่างกันในระดับมหภาคซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อการบรรจุผง การวางแนว การอัด การถอดแบบ และโครงสร้างจุลภาคที่เกิดขึ้นในกระบวนการเผาผนึก จากนั้นจึงส่งผลกระทบอย่างละเอียดอ่อนต่อประสิทธิภาพทางแม่เหล็ก คุณสมบัติทางกล เทอร์โมอิเล็กทริก และเสถียรภาพทางเคมีของแม่เหล็กนีโอไดเมียมเผาผนึก โครงสร้างจุลภาคในอุดมคติคือเมล็ดเฟสหลักที่ละเอียดและสม่ำเสมอล้อมรอบด้วยเฟสเพิ่มเติมที่เรียบและบาง นอกจากนี้ ทิศทางการทำให้เป็นแม่เหล็กง่ายของเมล็ดเฟสหลักควรจัดเรียงตามทิศทางการวางแนวให้สม่ำเสมอที่สุด ช่องว่าง เมล็ดขนาดใหญ่ หรือเฟสแม่เหล็กอ่อนจะส่งผลให้แรงกดภายในลดลงอย่างมาก ความคงตัวและความเป็นสี่เหลี่ยมของเส้นโค้งการล้างแม่เหล็กจะลดลงพร้อมกันในขณะที่ทิศทางการทำให้เป็นแม่เหล็กง่ายของเมล็ดจะเบี่ยงเบนไปจากทิศทางการวางแนว ด้วยเหตุนี้ โลหะผสมจึงควรถูกบดให้เป็นอนุภาคผลึกเดี่ยวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 3 ถึง 5 ไมครอน

การอัดแน่น

การอัดแน่นด้วยทิศทางสนามแม่เหล็กหมายถึงการใช้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างผงแม่เหล็กและสนามแม่เหล็กภายนอกเพื่อจัดตำแหน่งผงตามทิศทางการสร้างแม่เหล็กที่ง่ายและทำให้สอดคล้องกับทิศทางการสร้างแม่เหล็กขั้นสุดท้าย การอัดแน่นด้วยทิศทางสนามแม่เหล็กเป็นเส้นทางที่พบได้บ่อยที่สุดในการผลิตแม่เหล็กแอนไอโซทรอปิก โลหะผสม Nd-Fe-B ถูกบดเป็นอนุภาคผลึกเดี่ยวในกระบวนการบดแบบเจ็ทก่อนหน้านี้ อนุภาคผลึกเดี่ยวเป็นแอนไอโซทรอปิกแกนเดียวและแต่ละอนุภาคมีทิศทางการสร้างแม่เหล็กที่ง่ายเพียงทิศทางเดียว ผงแม่เหล็กจะเปลี่ยนจากโดเมนหลายโดเมนเป็นโดเมนเดี่ยวภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กภายนอกหลังจากเติมลงในแม่พิมพ์อย่างหลวมๆ จากนั้นปรับทิศทางการสร้างแม่เหล็กที่ง่ายของแกน c ให้สอดคล้องกับทิศทางสนามแม่เหล็กภายนอกผ่านการหมุนหรือการเคลื่อนที่ แกน C ของผงโลหะผสมโดยทั่วไปจะรักษาสถานะการจัดเรียงไว้ระหว่างกระบวนการอัดแน่น ชิ้นส่วนที่อัดแน่นควรดำเนินการบำบัดการขจัดแม่เหล็กก่อนนำออกจากแม่พิมพ์ ดัชนีที่สำคัญที่สุดของกระบวนการอัดแน่นคือระดับการวางแนว ระดับการวางแนวของแม่เหล็กนีโอไดเมียมที่ผ่านการเผาจะถูกกำหนดโดยปัจจัยต่างๆ รวมถึงความเข้มของสนามแม่เหล็กในการวางแนว ขนาดอนุภาค ความหนาแน่นที่ปรากฏ วิธีการอัดแน่น แรงกดในการอัดแน่น เป็นต้น

การเผาผนึก

ความหนาแน่นของชิ้นส่วนที่อัดแน่นสามารถบรรลุความหนาแน่นของทฤษฎีได้มากกว่า 95% หลังจากกระบวนการเผาผนึกภายใต้สุญญากาศสูงหรือบรรยากาศเฉื่อยบริสุทธิ์ ดังนั้น ช่องว่างในแม่เหล็กนีโอไดเมียมเผาผนึกจึงปิดอยู่ ซึ่งช่วยให้ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กและเสถียรภาพทางเคมีมีความสม่ำเสมอ เนื่องจากคุณสมบัติแม่เหล็กถาวรของแม่เหล็กนีโอไดเมียมเผาผนึกมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างจุลภาคของมันเอง การอบด้วยความร้อนหลังกระบวนการเผาผนึกจึงมีความสำคัญต่อการปรับประสิทธิภาพของแม่เหล็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่งแรงบังคับภายใน เฟสขอบเกรนที่มี Nd สูงทำหน้าที่เป็นเฟสของเหลวที่สามารถส่งเสริมปฏิกิริยาเผาผนึกและฟื้นฟูข้อบกพร่องบนพื้นผิวของเกรนเฟสหลัก อุณหภูมิการเผาผนึกของแม่เหล็กนีโอไดเมียมโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 1,050 ถึง 1,180 องศาเซลเซียส อุณหภูมิที่มากเกินไปจะนำไปสู่การเจริญเติบโตของเกรนและแรงบังคับภายในลดลง เพื่อให้ได้แรงบังคับภายในที่เหมาะสมที่สุด ความเป็นสี่เหลี่ยมของเส้นโค้งการขจัดแม่เหล็ก และการสูญเสียที่ไม่สามารถกลับคืนได้ที่อุณหภูมิสูง แม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบเผาผนึกมักต้องผ่านกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนแบบสองขั้นตอนที่อุณหภูมิ 900 และ 500 องศาเซลเซียส

งานกลึง

นอกจากรูปร่างปกติที่มีขนาดปานกลางแล้ว แม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบเผาผนึกยังยากที่จะบรรลุรูปร่างและความแม่นยำของขนาดที่ต้องการโดยตรงในครั้งเดียวเนื่องจากข้อจำกัดทางเทคนิคในกระบวนการอัดทิศทางของสนามแม่เหล็ก ดังนั้น การกลึงจึงเป็นกระบวนการที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับแม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบเผาผนึก เนื่องจากเป็นวัสดุเซอร์เมททั่วไป แม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบเผาผนึกจึงมีความแข็งและเปราะพอสมควร ดังนั้นจึงมีเพียงการตัด เจาะ และเจียรเท่านั้นที่สามารถใช้ในกระบวนการกลึงได้ท่ามกลางเทคโนโลยีการกลึงแบบเดิม การตัดด้วยใบมีดมักใช้ใบมีดเคลือบเพชรหรือเคลือบ CBN การตัดด้วยลวดและการตัดด้วยเลเซอร์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการกลึงแม่เหล็กที่มีรูปร่างพิเศษ แต่ในขณะเดียวกันก็ถูกกล่าวหาว่ามีประสิทธิภาพการผลิตต่ำและต้นทุนการประมวลผลสูง กระบวนการเจาะของแม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบเผาผนึกใช้เพชรและเลเซอร์เป็นหลัก จำเป็นต้องเลือกกระบวนการเจาะด้วยสว่านเมื่อรูภายในของแม่เหล็กวงแหวนมีขนาดใหญ่กว่า 4 มม. เนื่องจากเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการเจาะด้วยสว่าน แกนเจาะด้วยสว่านจึงสามารถใช้ผลิตแม่เหล็กขนาดเล็กอื่นๆ ที่เหมาะสมได้ จึงช่วยเพิ่มอัตราการใช้ประโยชน์ของวัสดุได้อย่างมาก ล้อเจียรสำหรับการเจียรลอกแบบจะผลิตขึ้นตามพื้นผิวการเจียร

การรักษาพื้นผิว

การเคลือบพื้นผิวเป็นขั้นตอนที่จำเป็นสำหรับแม่เหล็กนีโอไดเมียม โดยเฉพาะแม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบเผา แม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบเผามีโครงสร้างจุลภาคหลายเฟสและประกอบด้วย Nd₂เฟ₁₄เฟสหลัก B เฟส Nd-rich และเฟส B-rich เฟส Nd-rich มีแนวโน้มออกซิเดชันที่แข็งแกร่งมากและจะประกอบเป็นแบตเตอรี่หลักที่มีเฟสหลักภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีความชื้น ธาตุทดแทนจำนวนเล็กน้อยสามารถเพิ่มเสถียรภาพทางเคมีของแม่เหล็กได้ แต่ต้องแลกมาด้วยประสิทธิภาพของแม่เหล็ก ดังนั้น การปกป้องแม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบเผาจึงมุ่งเป้าไปที่พื้นผิวเป็นหลัก การบำบัดพื้นผิวของแม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบเผาสามารถจำแนกได้เป็นกระบวนการแบบเปียกและกระบวนการแบบแห้ง กระบวนการแบบเปียกหมายถึงแม่เหล็กที่ได้รับการบำบัดพื้นผิวในน้ำบริสุทธิ์หรือสารละลาย กระบวนการแบบเปียกรวมถึงฟอสเฟต การชุบด้วยไฟฟ้า การชุบด้วยไฟฟ้า การแยกด้วยไฟฟ้า การพ่นเคลือบ และการจุ่มเคลือบ กระบวนการแบบแห้งหมายถึงแม่เหล็กที่ได้รับการบำบัดพื้นผิวด้วยกระบวนการทางกายภาพหรือทางเคมีโดยไม่สัมผัสกับสารละลาย กระบวนการแบบแห้งโดยทั่วไปประกอบด้วยการสะสมไอทางกายภาพ (PVD) และการสะสมไอทางเคมี (CVD)

การทำให้เกิดแม่เหล็ก

แม่เหล็กถาวรส่วนใหญ่จะถูกทำให้เป็นแม่เหล็กก่อนใช้งานตามจุดประสงค์ กระบวนการทำให้เป็นแม่เหล็กหมายถึงการใช้สนามแม่เหล็กตามทิศทางการวางแนวของแม่เหล็กถาวรและบรรลุความอิ่มตัวทางเทคนิคด้วยความเข้มของสนามแม่เหล็กภายนอกที่เพิ่มขึ้น วัสดุแม่เหล็กถาวรแต่ละประเภทต้องการความอิ่มตัวทางเทคนิคของสนามแม่เหล็กที่แตกต่างกันเพื่อให้บรรลุความอิ่มตัวทางเทคนิคในทิศทางการทำให้เป็นแม่เหล็ก แรงตกค้างและแรงบังคับภายในจะน้อยกว่าค่าที่ควรจะเป็น เว้นแต่ความเข้มแข็งของสนามแม่เหล็กภายนอกจะต่ำกว่าสนามแม่เหล็กความอิ่มตัวทางเทคนิค แม่เหล็กถาวรสามารถแบ่งได้เป็นประเภทไอโซทรอปิกและประเภทแอนไอโซทรอปิกตามว่ามีทิศทางการทำให้เป็นแม่เหล็กง่ายหรือไม่ ในฐานะแม่เหล็กแอนไอโซทรอปิกที่มีค่าแรงบังคับภายในสูง แม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบเผาผนึกต้องถูกทำให้เป็นแม่เหล็กโดยใช้แรงกระตุ้น ตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จหลังจากการแก้ไข จากนั้นพลังงานไฟฟ้าในตัวเก็บประจุจะปล่อยประจุทันทีไปยังอุปกรณ์สร้างแม่เหล็ก อุปกรณ์สร้างแม่เหล็กสามารถสร้างสนามแม่เหล็กแบบพัลส์ได้ในระหว่างกระแสไฟฟ้าแรงสูงทันทีที่ผ่านตัวมัน ดังนั้น แม่เหล็กถาวรในขดลวดจะถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก มีรูปแบบการสร้างแม่เหล็กหลายแบบที่สามารถทำได้บนแม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบเผาผนึกตราบใดที่ไม่ขัดแย้งกับทิศทางการวางแนว