Saķepināto NdFeB magnētu sagatavošanas process-(1) Izejvielu sagatavošana

Saķepinātajos magnētos kā izejvielas parasti izmanto tīrus metālus vai starpsakausējumus. Tie izmanto mainīgu magnētisko lauku elektromagnētiskās indukcijas sildīšanas principu, lai radītu virpuļstrāvas izejvielās. Izejvielas tiek kausētas ar vidējas un zemas frekvences indukciju vakuuma vai inertās gāzes vidē, lai izejvielas tiktu uzkarsētas un izkausētas. Kausējumu maisa, lai to homogenizētu. Retzemju metālu kušanas temperatūra ir no 800 līdz 1500 grādiem, Fe un Co ir attiecīgi 1536 grādi un 1495 grādi, un tīrā B ir pat 2077 grādi. Dažu augstas kušanas temperatūras metālu, ko izmanto kā piedevas, piemēram, Ti, Cr, Mo vai Nb, kušanas temperatūra ir 1600–3400 grādi. Ņemot vērā retzemju elementu iztvaikošanas nomākšanu, kušanas temperatūru parasti kontrolē 1000–1600 grādu robežās. Augstas kušanas temperatūras elementus izkausē, sakausējot retzemju metālu kausējumu, vai arī kā izejvielas tiek tieši izmantoti augstas kušanas temperatūras elementu sakausējumi (parasti dzelzs sakausējumi), piemēram, B-Fe (kušanas temperatūra ~). 1500 grādi), Nb-Fe (kušanas temperatūra ~1600 grādi) sakausējums utt. Lai nodrošinātu zema skābekļa satura vidi kausēšanai un liešanai, ir nepieciešams evakuēt kausēšanas un liešanas krāsns korpusus un pilnībā iztukšot komponentus un izejvielas krāsns. Vakuuma līmenis parasti sasniedz 10-2~10-3.

Krāsns korpuss tiek uzkarsēts Spiediena pieauguma ātrums (iekšējā gāzes izdalīšanās un ārējā gaisa noplūde) arī jākontrolē zemā līmenī. Piemēram, kausēšanas krāsnim ar jaudu 1t spiediena pieauguma ātrumam jābūt mazākam par 5×10-4~1×10-3 L/s. Vakuuma kausēšana var pilnībā iztukšot izkausēto šķidrumu, noņemt zemas viršanas temperatūras piemaisījumus un kaitīgos gāzes elementus un uzlabot sakausējuma tīrību. Tomēr, tā kā retzemju metālu tvaika spiediens ir ļoti zems (mazāks par 1 Pa), iztvaikošanas zudumi ir ļoti ievērojami, tāpēc to parasti izmanto kausēšanas procesā. Krāsns korpuss ir piepildīts ar inertu gāzi, lai palielinātu apkārtējā gaisa spiedienu un nomāktu retzemju metālu iztvaikošanu. Ērtāk ir izmantot augstas tīrības pakāpes argona gāzi, kas parasti tiek iepildīta līdz 50kPa līmenim. Pēc sakausējuma kausējuma homogenizācijas, ventilācijas un izdedžu pilnīgas izdalīšanas var sākties liešana. Sakausējuma liešana ir ļoti kritisks process, jo sastāvs, kristalizācijas stāvoklis un fāžu telpiskais sadalījums ir ļoti svarīgi saķepinātā magnēta veiktspējai. Sakausējuma stieņa ir piedzīvojusi smagas "lielgabala lodes", 20 mm biezas "grāmatas", un 5 mm "pankūkas" "Šobrīd tas ir attīstījies līdz ātri sacietējošām pārslām, kuru biezums ir tikai 0,3 mm. Nozares pārstāvji ir pielikuši dažādas pūles, lai izvairītos no komponentu segregācijas un piemaisījumu fāžu veidošanos un saprātīgi sadalīt ar neodīmu bagāto fāžu sadalījumu.

1. Kausēšana

Retzemju izejvielas parasti ir tīru metālu veidā, un retzemju sakausējumi bieži tiek izvēlēti izmaksu apsvērumu dēļ, piemēram, metāls prazeodīms un neodīms, metāls lantāns un cērijs, jaukti retzemju un disprozija ferosakausējumi utt.; elementu sastāvdaļas ar augstu kušanas temperatūru (piemēram: B, Mo, Nb utt.) To galvenokārt pievieno ferosakausējuma veidā. Nd-Fe-B magnētiem ir multimetālu fāžu īpašības. Ar Nd bagātā fāze ir nepieciešams nosacījums lielai koercivitātei, un arī ar B bagātajai fāzei ir jāpastāv līdzās. Tāpēc oriģinālajā formulā retzemju zemei ​​un B parasti ir jābūt lielākam par R2Fe14B pozitīvajiem komponentiem, bet dažreiz, lai pielāgotu graudu robežfāzes sastāvu (īpaši, ja pievieno Cu, Al un Ga), B. saturs ir nedaudz zemāks par pozitīvo komponentu. Sakarā ar reakciju starp retzemju metāliem un tīģeļa materiāliem un iztvaikošanu kausēšanas un saķepināšanas laikā, formulējot ir jāņem vērā zināms retzemju metālu zuduma daudzums. Lai samazinātu piemaisījumu saturu sakausējumā, stingri jākontrolē izejvielu tīrība un pilnībā jānoņem oksīda slānis un stiprinājumi uz virsmas. Vidējas un zemas frekvences indukcijas kausēšanas siltuma avots ir inducētā virpuļstrāva, ko izejmateriālā veido mainīgais magnētiskais lauks. Virpuļstrāvas ādas efekts liek strāvai koncentrēties uz izejmateriāla virsmu. Ja izejmateriāla bloka izmērs ir pārāk liels, virpuļstrāva nevar iekļūt bloka centrā, un siltuma vadīšanas rezultātā var izkausēt tikai serdi, kas faktiskajā ražošanā ir ļoti nereāli. Tāpēc izejmateriāla izmērs ir jāpielāgo atbilstoši frekvences izvēlei un jākontrolē līdz 3 līdz 6 reizēm ādas dziļumam. Zemāk redzamajā attēlā ir parādīta sakarība starp jaudas frekvenci – apvalka dziļumu – un izejmateriāla izmēru. Var redzēt, ka jo augstāka ir biežums, jo nozīmīgāka ir ādas iedarbība un mazāks ir nepieciešamais izejmateriāla izmērs.

Kušanas frekvences izvēle ir pakļauta vēl vienai svarīgai indukcijas kausēšanas funkcijai - elektromagnētiskai maisīšanai, kas izmanto spēka mijiedarbību starp izkausētu metālu un mainīgo magnētisko lauku, lai veicinātu neizkausētu cietvielu kušanu un izkausētā metāla homogenizāciju. Elektromagnētiskais spēks Lielums ir apgriezti proporcionāls strāvas frekvences kvadrātsaknei. Pārāk augsta frekvence vājinās maiņstrāvas avota elektromagnētisko maisīšanas efektu. Faktiskajā ražošanā izmantotā frekvenču josla ir aptuveni 1000–2500 Hz, un izejmateriāla izmērs ir jākontrolē zem 100 mm.

Sakraujot izejvielas tīģelī, jāņem vērā inducētā magnētiskā lauka telpiskais sadalījums un temperatūra kušanas procesā. Parasti indukcijas spole tiek apvilkta ap tīģeļa ārpusi. Magnētiskais lauks ir spēcīgākais tīģeļa iekšpusē un pakāpeniski vājinās virzienā uz centru, bet tīģeļa sānos, apakšā un augšpusē Atvere ir galvenais siltuma izplūdes veids, tāpēc tīģeļa apakšējās puses temperatūra atrodas vidū, augšējā slāņa un apakšas vidus temperatūra ir zemāka, un vidējās daļas temperatūra ir visaugstākā. Tāpēc, iekraujot, tīģeļa apakšā vēlams blīvi novietot mazus materiālus ar zemu kušanas temperatūru; Vidējā un apakšējā daļā jāievieto materiāli ar augstu kušanas temperatūru un lieli materiālu gabali; Augšējā daļā jāievieto lieli materiālu gabali ar zemu kušanas temperatūru, un tiem jābūt vaļīgiem, lai novērstu tiltu veidošanos. Mūsdienās plaši tiek izmantota nepārtrauktās kausēšanas-liešanas tehnoloģija. Izejvielas tiek nepārtraukti pievienotas tīģelim augstā temperatūrā caur uzlādes kameru. Lai kontrolētu retzemju materiālu iztvaikošanu, parasti vispirms pievieno tīru dzelzi, lai to izkausētu, pēc tam secīgi pievieno metālus vai sakausējumus ar augstu kušanas temperatūru un, visbeidzot, pievieno retzemju metālus.

2. Liešana

Retzemju binārie vai trīskāršie sakausējumi lēnas (gandrīz līdzsvara) dzesēšanas apstākļos neizbēgami rada -Co vai -Fe fāzes. To mīkstās magnētiskās īpašības istabas temperatūrā nopietni sabojās magnētu pastāvīgo magnētu īpašības, un tie ir ātri jāatdzesē, lai kavētu to veidošanos.

Lai sasniegtu nepieciešamo ātru dzesēšanas efektu, tradicionālā lietņu liešanas tehnoloģija ir strādājusi pie sakausējuma lietņa biezuma samazināšanas. Liešanas veidņu liešanas priekšrocības ir zemas aprīkojuma izmaksas, vienkārša darbība un spēja izpildīt vispārējās magnētu ražošanas prasības. Trūkums ir tas, ka graudu izmērs ir nevienmērīgs un -Co vai -Fe fāzes bieži izgulsnējas. Ilgstoša sakausējuma lietņu termiskā apstrāde temperatūrā, kas zemāka par sakausējuma kušanas temperatūru, var palīdzēt novērst -Co vai -Fe fāzi, taču tā izraisīs ar Nd bagātu fāžu uzkrāšanos, kas neveicina optimālu graudu sadalījumu. robežfāzes saķepinātajos magnētos.

Lai vēl vairāk samazinātu sakausējuma stieņa biezumu, tika izstrādāta "diska-skrāpja" struktūra, kas līdzīga pankūkas izkliedēšanai, padarot sakausējuma biezumu aptuveni 1 cm. Taču sakausējuma platības palielināšanās sagādāja daudz nepatikšanas lieljaudas kausēšanas krāšņu savākšanai. . Vēl viens efektīvs tehnoloģiju attīstības ceļš iet pretējā virzienā, sākot no ārkārtīgi augsta dzesēšanas ātruma ātri rūdošu Nd-Fe-B sakausējumu pagatavošanai un mēģinot samazināt dzesēšanas ātrumu, lai sagatavotu ātri atdzesētus kristāliskus sakausējumus, kurus sauc par sloksnēm. radās liešanas jeb ātrās cietināšanas pārslu tehnoloģija (sloksnes liešana jeb SC). Tas izkausē sakausējumu caur novirzīšanas tekni uz ātri rotējoša ar ūdeni dzesējama metāla riteņa, lai iegūtu 0,2–0,6 mm biezumu, ideālu fāzes sastāvu un tekstūru. Sakausējuma pārslas. Sloksnes sakausējuma struktūrā vienmērīgs Nd bagātās fāzes sadalījums un -Fe nomākšana samazina kopējo retzemju saturu, kas ir izdevīgi, lai iegūtu augstas veiktspējas magnētus un samazinātu magnētu izmaksas; Trūkums ir tāds, ka Nd bagātās fāzes tilpuma daļas samazināšanās dēļ, salīdzinot ar magnētiem, kas ražoti lietņu liešanas procesā, magnētu trauslums palielinās un pēcapstrāde kļūst grūtāka.