烧结钕铁硼永磁体采用粉末冶金法生产,有十六个工艺步骤和几个不同阶段的监测和分析。严格来说,这十六个环节缺一不可。烧结钕铁硼的生产是一个系统工程,联系紧密,每个环节都要为下一个环节打好基础。一旦某个工艺环节达不到要求,生产出来的永磁体可能达不到目标性能要求,成为废品,或者成品率不高。
原料
俗话说“良药苦口,良药苦口”,非常适合烧结钕铁硼磁体的生产。好的原材料是生产优质磁性材料的基础。原材料一般根据磁性材料生产厂家生产的高、中、低档烧结钕铁硼磁体的要求和相应的国家标准进行采购。冶炼前,应切断原材料并进行表面处理。
构图设计
烧结钕铁硼的成分设计非常重要,它关系到产品质量和磁性能能否满足客户的要求,因为材料的许多固有磁性能,如磁极化强度和居里温度,都是由材料的成分决定的。成分设计的基本原则是保证较高的内在性能,综合考虑材料成本。(原材料成本约占烧结钕铁硼材料总成本的65%-90%。在满足用户磁性能要求的前提下,尽量使用便宜的元器件,少用稀土金属等贵金属材料)
熔化铸锭/板坯
熔炼是烧结钕铁硼强磁体进入生产过程的第一步。熔化炉生产合金带,需要炉温达到1300度左右,持续4小时。经过这个过程后,原料通过热熔和冷却加工成合金片,然后进行下一个过程。
磨
铣削的目的是将大型合金锭破碎成一定尺寸的粉体。最新的研磨工艺是通过氢气粉碎和空气研磨来粉碎钕铁硼条带(SC片)。为了获得取向良好的磁体,要求粉末颗粒具有小尺寸(3-4μm)和集中的尺寸分布,并且粉末颗粒是球形或接近球形的。
方向和轮廓
烧结钕铁硼的磁性取向上一期已经给你介绍过了。粉末磁性定向是生产高性能烧结钕铁硼的关键技术之一。将粉碎后的磁粉放入模具中,施加外磁场进行取向,取向后压制粉末。目前常用的压制方法有三种:薄膜压制、模压冷压等静压、橡胶模等静压。在相同钕含量下,用橡胶模具等静压可以获得较大的磁能积。
烧结和回火
烧结钕铁硼生坯相对密度高,颗粒间接触为机械接触,结合强度低。为了进一步提高密度,改善粉末颗粒之间的接触性能,提高强度,使磁体具有高永磁性能的微结构特征,需要将压坯加热到低于粉末基本相熔点的温度,并进行一段时间的热处理。这个过程叫做烧结。
烧结磁体高温淬火后,晶界相分布不均匀,晶界不清晰,需要在一定温度下回火,以优化结构,获得最佳磁性能。回火是指将烧结后的磁粉坯料冷却到一定温度后再加热,回火温度需要通过试验或热差分析来确定。
加工和表面处理
实践中使用的烧结钕铁硼磁体形状多样,如圆片、圆柱体、圆环、正方形、瓦片、扇形和各种不规则形状。由于永磁体元件的形状和尺寸不同,在生产过程中,除了大尺寸的规则永磁体元件之外,很难一步形成其他磁体。所以一般在粉末冶金的过程中,王老师生产的是大块的毛坯,经过烧结回火,再通过机械加工(包括切割、冲孔等)进行加工。),研磨和表面涂层,以生产形状和尺寸符合客户要求的磁性材料。加工有三种类型,包括
1.将圆柱形和方形柱状磁体切割成圆形和方形片状元件称为切割加工
2.将圆形或方形磁体加工成扇形、瓦形、凹槽形或其他复杂的磁体称为轮廓加工
3.将圆棒和方棒磁铁加工成圆柱形或方形管状元件称为冲压加工
加工方法有磨削切片、EDM、激光加工等。
质量检查
烧结钕铁硼永磁体生产过程中的质量监控和最终产品的质量检验应包括下表所列的项目,但不是每一项都应进行检验,这需要根据产品订购合同的要求来确定。
注:本文部分内容参考周守增等2011年出版的《烧结钕铁硼稀土永磁材料与技术》
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