Sinterirani neodimijski magnet se priprema tako što se sirovine tope u vakuumu ili inertnoj atmosferi u indukcijskoj peći za taljenje, zatim se obrađuju u lijevaču za trake i hlade da se dobije traka od legure Nd-Fe-B. Trake od legure usitnjavaju se u prah da bi se dobio fini prah promjera nekoliko mikrona. Fini prah se zatim sabija u orijentacijskom magnetskom polju i sinterira u gusta tijela. Tijela se zatim strojno obrađuju u određene oblike, površinski obrađuju i magnetiziraju.
Vaganje
Vaganje kvalificiranih sirovina izravno je povezano s točnošću sastava magneta. Čistoća odnosno sirovina i stabilnost kemijskog sastava temelj je kvalitete proizvoda. Sinterirani neodimijski magnet obično odabire leguru rijetke zemlje kao što je praseodim-neodimij Pr-Nd mischmetal, lantan-cerij La-Ce mischmetal i disprozij željezo Dy-Fe legura kao materijal zbog troškova. Elementi s visokim talištem bor, molibden ili niobij dodaju se na način ferolegura. Sloj hrđe, inkluzije, oksid i prljavštinu na površini sirovog materijala potrebno je ukloniti strojem za mikropjeskarenje. Osim toga, sirovina mora biti odgovarajuće veličine kako bi ispunila učinkovitost u naknadnom procesu taljenja. Neodimij ima nizak tlak pare i aktivna kemijska svojstva, a zatim rijetki zemni metal postoji određeni stupanj gubitka isparavanja i gubitka oksidacije tijekom procesa taljenja, stoga bi proces vaganja sinteriranog neodimijevog magneta trebao razmotriti dodavanje dodatnog rijetkog zemnog metala kako bi se osigurala točnost sastava magneta.
Taljenje i lijevanje trake
Taljenje i lijevanje trake presudno je za sastav, kristalno stanje i raspodjelu faze, što utječe na kasniji proces i magnetsku izvedbu. Sirovine se zagrijavaju do rastaljenog stanja indukcijskim taljenjem srednje i niske frekvencije pod vakuumom ili inertnom atmosferom. Odljevak se može obrađivati kada je talina legure ostvarila homogenizaciju, ispuh i trosku. Dobra mikrostruktura lijevanog ingota trebala bi imati dobro izrastao stupčasti kristal fine veličine, zatim bi se faza bogata Nd trebala rasporediti duž granice zrna. Osim toga, mikrostruktura lijevanog ingota ne bi trebala sadržavati -Fe fazu. Re-Fe fazni dijagram pokazuje da je ternarna legura rijetke zemlje neizbježna za stvaranje -Fe faze tijekom sporog hlađenja. Meka magnetska svojstva -Fe faze na sobnoj temperaturi ozbiljno će oštetiti magnetsku izvedbu magneta, stoga se moraju spriječiti brzim hlađenjem. Kako bi se zadovoljio željeni učinak brzog hlađenja kako bi se spriječila proizvodnja -Fe faze, Showa Denko KK je razvio tehnologiju lijevanja trake koja je ubrzo postala rutinska tehnologija u industriji. Ravnomjerna raspodjela faze bogate Nd i inhibicijski učinak na -Fe fazu može učinkovito smanjiti ukupni sadržaj rijetke zemlje što je povoljno za proizvodnju magneta visokih performansi i smanjenje troškova.
Dekrepitacija vodikom
Ponašanje metala rijetke zemlje pri hidrogeniranju, legura ili intermetalnih spojeva i fizikalno-kemijska svojstva hidrida oduvijek su bila važno pitanje u primjeni rijetke zemlje. Ingoti legure Nd-Fe-B također pokazuju vrlo jaku tendenciju hidrogenacije. Atomi vodika ulaze u intersticijsko mjesto između glavne faze intermetalnog spoja i faze granice zrna bogate Nd i formiraju intersticijski spoj. Tada se međuatomska udaljenost povećala, a volumen rešetke proširio. Rezultirajuće unutarnje naprezanje proizvest će pucanje granica zrna (intergranularni lom), kristalni lom (transkristalni lom) ili duktilni lom. Ove dekrepitacije dolaze s pucketanjem i stoga su poznate kao vodikova dekrepitacija. Proces dekrepitacije vodikom sinteriranog neodimijskog magneta također se naziva HD procesom. Pukotine na granicama zrna i lom kristala koji se generiraju u procesu dekrepitacije vodikom učinili su sloj Nd-Fe-B praha vrlo krhkim i vrlo povoljnim za kasniji postupak mljevenja mlazom. Uz povećanje učinkovitosti procesa mljevenja mlazom, postupak dekrepitacije vodikom također je povoljan za podešavanje prosječne veličine finog praha.
Mlazno glodanje
Mlazno mljevenje se pokazalo kao najpraktičnije i najučinkovitije rješenje u procesu praškastog praha. Jet mljevenje koje koristi mlaz inertnog plina velike brzine za ubrzavanje grubog praha do nadzvučne brzine i udar praha jedan u drugog. Osnovna svrha praškastog procesa je traženje odgovarajuće prosječne veličine čestica i granulometrijskog sastava. Razlika gornjih značajki pokazuje različite karakteristike u makroskopskim razmjerima koji izravno utječu na punjenje praha, orijentaciju, zbijanje, vađenje kalupa i mikrostrukturu koja se stvara u procesu sinteriranja, a zatim osjetljivo utječu na magnetsku izvedbu, mehanička svojstva, termoelektricitet i kemijsku stabilnost sinteriranog neodimijevog magneta. Idealna mikrostruktura je fino i jednolično zrno glavne faze okruženo glatkom i tankom dodatnom fazom. Osim toga, smjer lakog magnetiziranja zrna glavne faze trebao bi biti raspoređen duž smjera orijentacije što je moguće dosljednije. Praznine, velika zrna ili mekana magnetska faza dovest će do značajnog smanjenja intrinzične koercitivnosti. Remanencija i pravokutnost krivulje demagnetizacije istovremeno će se smanjiti dok smjer lakog magnetiziranja zrna odstupa od smjera orijentacije. Pri tome legure treba usitniti do monokristalnih čestica promjera od 3 do 5 mikrona.
Zbijanje
Kompaktiranje orijentacije magnetskog polja odnosi se na korištenje interakcije između magnetskog praha i vanjskog magnetskog polja za poravnavanje praha duž smjera lakog magnetiziranja i njegovo usklađivanje s konačnim smjerom magnetiziranja. Kompaktiranje orijentacije magnetskog polja je najčešći način za proizvodnju anizotropnog magneta. Nd-Fe-B legura usitnjena je u monokristalnu česticu u prethodnom postupku mljevenja. Monokristalna čestica je jednoosne anizotropije i svaka od njih ima samo jedan smjer lakog magnetiziranja. Magnetski prah transformirat će se u jednu domenu iz multi-domene pod djelovanjem vanjskog magnetskog polja nakon što se labavo napuni u kalup, a zatim podesiti svoj lagani smjer magnetiziranja c-osi da bude u skladu sa smjerom vanjskog magnetskog polja putem rotiranja ili pomicanja. C-os praha legure u osnovi je zadržala svoj status rasporeda tijekom procesa zbijanja. Zbijeni dijelovi trebaju biti tretirani demagnetizacijom prije vađenja iz kalupa. Najvažniji pokazatelj procesa zbijanja je stupanj orijentacije. Stupanj orijentacije sinteriranih neodimijskih magneta određen je različitim čimbenicima, uključujući jačinu orijentacijskog magnetskog polja, veličinu čestica, prividnu gustoću, metodu zbijanja, tlak zbijanja itd.
Sinteriranje
Gustoća zbijenog dijela može doseći više od 95% teorijske gustoće nakon procesa sinteriranja pod visokim vakuumom ili čistom inertnom atmosferom. Stoga su šupljine u sinteriranom neodimijskom magnetu zatvorene što je osiguralo ujednačenost gustoće magnetskog toka i kemijsku stabilnost. Budući da su trajna magnetska svojstva sinteriranih neodimijskih magneta usko povezana s njihovom vlastitom mikrostrukturom, toplinska obrada nakon procesa sinteriranja također je kritična za prilagodbu magnetskih performansi, posebno intrinzične koercitivnosti. Faza na granici zrna bogata Nd služi kao tekuća faza koja može pospješiti reakciju sinteriranja i obnoviti površinske nedostatke na zrnu glavne faze. Temperatura sinteriranja neodimijskog magneta obično se kreće od 1050 do 1180 stupnjeva Celzijusa. Pretjerana temperatura dovest će do rasta zrna i smanjiti intrinzičnu koercitivnost. Kako bi se dobila idealna intrinzična koercitivnost, pravokutnost krivulje demagnetizacije i nepovratni gubitak na visokoj temperaturi, sinterirani neodimijski magnet obično treba podvrgnuti toplinskoj obradi u dva stupnja kaljenja na 900 i 500 stupnjeva Celzijusa.
Strojna obrada
Osim pravilnog oblika s umjerenom veličinom, sinterirani neodimijski magnet teško je izravno postići zahtijevani oblik i točnost dimenzija u jednom trenutku zbog tehničkih ograničenja u procesu zbijanja orijentacije magnetskog polja, stoga je strojna obrada neizbježan proces za sinterirani neodimijski magnet. . Kao tipičan kermetni materijal, sinterirani neodimijski magnet prilično je tvrd i krt, pa se samo rezanje, bušenje i brušenje mogu primijeniti na njegov proces strojne obrade među konvencionalnom tehnologijom strojne obrade. Za rezanje oštricom obično se koristi oštrica presvučena dijamantom ili CBN. Rezanje žicom i lasersko rezanje dobro su prikladni za strojnu obradu magneta posebnog oblika, ali se u međuvremenu optužuju za nisku učinkovitost proizvodnje i visoke troškove obrade. Proces bušenja sinteriranog neodimijskog magneta primarno je usvojen dijamantom i laserom. Potrebno je odabrati postupak trepaniranja kada je unutarnji otvor prstenastog magneta veći od 4 mm. Kao nusproizvod u procesu trepaniranja, trepanirana jezgra se može koristiti za proizvodnju drugog odgovarajućeg manjeg magneta i time značajno povećati omjer iskoristivosti materijala. Brusna ploča za kopirno brušenje izrađuje se na bazi brusne površine.
Obrada površina
Površinska zaštitna obrada neophodan je postupak za neodimijski magnet, posebno za sinterirani neodimijski magnet. Sinterirani neodimijski magnet ima višefaznu mikrostrukturu i sastoji se od Nd2Fe14B glavna faza, faza bogata Nd i faza bogata B. Faza bogata Nd pokazuje vrlo jaku tendenciju oksidacije i činit će primarnu bateriju s glavnom fazom u vlažnom okruženju. Mala količina supstitucijskih elemenata može povećati kemijsku stabilnost magneta, ali dolazi na cijenu magnetskih performansi. Stoga je zaštita sinteriranog neodimijskog magneta prvenstveno usmjerena na njegovu površinu. Površinska obrada sinteriranog neodimijskog magneta može se klasificirati u mokri i suhi postupak. Mokri postupak odnosi se na površinsku zaštitnu obradu magneta u čistoj vodi ili otopini. Mokri postupak uključuje fosfatiranje, galvanizaciju, elektrolitičku obradu, elektroforezu, nanošenje sprejom i nanošenje uranjanjem. Suhi postupak odnosi se na površinsku zaštitnu obradu magneta fizičkim ili kemijskim postupkom bez kontakta s otopinom. Suhi postupak općenito uključuje fizičko taloženje iz pare (PVD) i kemijsko taloženje iz pare (CVD).
Magnetizacija
Većina trajnih magneta prethodno se magnetizira prije nego što se počnu koristiti za namjeravanu primjenu. Proces magnetiziranja odnosi se na primjenu magnetskog polja duž smjera orijentacije permanentnog magneta i postignuto tehničko zasićenje s povećanom jakošću vanjskog magnetskog polja. Svaki tip trajnog magnetskog materijala treba različitu jakost magnetskog polja kako bi ispunio tehničko zasićenje u smjeru magnetizacije. Remanencija i intrinzična koercitivnost bit će manji od dospjelih vrijednosti osim ako je jakost vanjskog magnetskog polja niža od tehničkog magnetskog polja zasićenja. Trajni magnet se može podijeliti na izotropni i anizotropni tip prema tome ima li lagani smjer magnetizacije ili ne. Kao anizotropni magnet s visokom intrinzičkom koercitivnošću, sinterirani neodimijski magnet treba magnetizirati pomoću impulsne magnetizacije. Kondenzator će se napuniti nakon ispravljanja, a zatim se električna energija u kondenzatoru trenutačno isprazni u uređaj za magnetiziranje. Učvršćenje za magnetiziranje može generirati pulsirajuće magnetsko polje tijekom trenutne jake struje kroz njega. Stoga će permanentni magnet u zavojnici biti magnetiziran. Postoje različiti uzorci magnetizacije koji se mogu postići na sinteriranom neodimijskom magnetu sve dok nisu u sukobu s njegovim smjerom orijentacije.
