Proses persiapan magnet NdFeB sinter- (1) Persiapan bahan baku

Magnet sinter biasanya menggunakan logam murni atau paduan perantara sebagai bahan bakunya. Mereka menggunakan prinsip pemanasan induksi elektromagnetik dari medan magnet bolak-balik untuk menghasilkan arus eddy pada bahan mentah. Bahan baku dilebur dengan induksi frekuensi menengah dan rendah dalam lingkungan vakum atau gas inert sehingga bahan baku dipanaskan dan dicairkan. Lelehan diaduk untuk menghomogenkannya. Titik leleh logam tanah jarang adalah antara 800 dan 1500 derajat, Fe dan Co masing-masing 1536 derajat dan 1495 derajat, dan B murni setinggi 2077 derajat. Titik leleh beberapa logam dengan titik leleh tinggi yang digunakan sebagai aditif seperti Ti, Cr, Mo, atau Nb berada pada 1600~3400 derajat. Dengan mempertimbangkan penekanan volatilisasi unsur tanah jarang, suhu leleh biasanya dikontrol pada 1000~1600 derajat. Unsur dengan titik leleh tinggi dicairkan dengan paduan lelehan logam tanah jarang, atau paduan unsur dengan titik leleh tinggi (biasanya paduan besi) langsung digunakan sebagai bahan baku, seperti B-Fe (titik leleh ~ 1500 derajat), paduan Nb-Fe (titik leleh ~1600 derajat), dll. Untuk memastikan lingkungan rendah oksigen untuk peleburan dan pengecoran, perlu untuk mengevakuasi badan tungku peleburan dan pengecoran dan mengempiskan sepenuhnya komponen dan bahan mentah di dalam tungku. Tingkat vakum biasanya mencapai 10-2~10-3.

Badan tungku dipanaskan Laju peningkatan tekanan (pelepasan gas internal dan kebocoran udara eksternal) juga perlu dikontrol pada tingkat yang rendah. Misalnya, untuk tungku peleburan dengan kapasitas 1t, laju kenaikan tekanan harus lebih rendah dari 5×10-4~1×10-3 L/s. Peleburan vakum dapat mengempiskan cairan cair sepenuhnya, menghilangkan kotoran dengan titik didih rendah dan unsur gas berbahaya, serta meningkatkan kemurnian paduan. Namun karena tekanan uap logam tanah jarang sangat rendah (kurang dari 1 Pa), maka kehilangan penguapannya sangat besar, sehingga biasanya digunakan pada proses peleburan. Badan tungku diisi dengan gas inert untuk meningkatkan tekanan udara sekitar guna menekan volatilisasi tanah jarang. Akan lebih mudah jika menggunakan gas argon dengan kemurnian tinggi, yang umumnya diisi hingga tingkat 50kPa. Setelah lelehan paduan dihomogenisasi, diberi ventilasi, dan slagging selesai sepenuhnya, pengecoran dapat dimulai. Pengecoran paduan adalah proses yang sangat penting karena komposisi, keadaan kristalisasi, dan distribusi spasial fase sangat penting untuk kinerja magnet sinter. Ingot paduan telah mengalami "bola meriam", "buku" setebal 20 mm, dan "pancake" 5 mm. "Saat ini, telah berkembang menjadi serpihan yang mengeras dengan cepat dengan ketebalan hanya 0,3 mm. Orang dalam industri telah melakukan berbagai upaya untuk menghindari segregasi komponen dan pembangkitan fase pengotor dan untuk mendistribusikan secara wajar distribusi fase kaya neodymium.

1. Peleburan

Bahan baku tanah jarang biasanya berbentuk logam murni dan paduan tanah jarang sering dipilih karena alasan biaya, seperti logam praseodymium dan neodymium, logam lantanum dan cerium, campuran tanah jarang, dan paduan ferro disprosium, dll.; komponen unsur dengan titik leleh tinggi (seperti: B, Mo, Nb, dll.) Banyak ditambahkan dalam bentuk ferroalloy. Magnet Nd-Fe-B memiliki ciri-ciri fasa multilogam. Fase kaya Nd merupakan kondisi yang diperlukan untuk koersivitas tinggi, dan fase kaya B juga harus hidup berdampingan. Oleh karena itu, unsur tanah jarang dan B pada rumus aslinya biasanya diharuskan lebih tinggi dari komponen positif R2Fe14B, namun Terkadang untuk menyesuaikan komposisi fase batas butir (terutama bila ditambahkan Cu, Al, dan Ga), B kontennya sedikit lebih rendah dari komponen positif. Karena reaksi antara logam tanah jarang dan bahan wadah serta penguapan selama peleburan dan sintering, sejumlah kehilangan logam tanah jarang perlu dipertimbangkan saat memformulasi. Untuk mengurangi kandungan pengotor dalam paduan, kemurnian bahan baku harus dikontrol secara ketat, dan lapisan oksida serta keterikatan pada permukaan harus dihilangkan sepenuhnya. Sumber panas peleburan induksi frekuensi menengah dan rendah adalah arus eddy terinduksi yang terbentuk pada bahan mentah oleh medan magnet bolak-balik. Efek kulit dari arus eddy menyebabkan arus terkonsentrasi pada permukaan bahan mentah. Jika ukuran blok bahan mentah terlalu besar, arus eddy tidak dapat menembus bagian tengah blok, dan hanya inti yang dapat dicairkan melalui konduksi panas, yang sangat tidak realistis dalam produksi sebenarnya. Oleh karena itu, ukuran bahan baku harus disesuaikan dengan frekuensi pemilihan dan dikontrol hingga 3 sampai 6 kali kedalaman kulit. Gambar di bawah menunjukkan hubungan antara frekuensi daya - kedalaman kulit - dan ukuran bahan baku. Terlihat bahwa semakin tinggi frekuensinya maka efek kulitnya semakin nyata, dan semakin kecil ukuran bahan baku yang dibutuhkan.

Pilihan frekuensi peleburan tunduk pada fungsi penting lainnya dari peleburan induksi - pengadukan elektromagnetik, yang menggunakan interaksi gaya antara logam cair dan medan magnet bolak-balik untuk mendorong peleburan padatan yang tidak meleleh dan homogenisasi logam cair. Besarnya gaya elektromagnetik berbanding terbalik dengan akar kuadrat frekuensi arus. Frekuensi yang terlalu tinggi akan melemahkan efek pengadukan elektromagnetik dari catu daya bolak-balik. Pita frekuensi yang digunakan dalam produksi aktual adalah sekitar 1000~2500Hz, dan ukuran bahan mentah perlu dikontrol di bawah 100mm.

Penumpukan bahan baku dalam wadah harus memperhatikan distribusi spasial medan magnet induksi dan suhu selama proses peleburan. Biasanya kumparan induksi dililitkan di bagian luar wadah. Medan magnet paling kuat berada di bagian dalam wadah dan perlahan-lahan melemah ke arah tengah, namun sisi, bawah, dan atas wadah. Bukaan adalah jalan utama bagi panas untuk keluar, sehingga suhu sisi bawah wadah berada di tengah, suhu lapisan atas dan bagian tengah bawah lebih rendah, dan suhu bagian tengah paling tinggi. Oleh karena itu, saat memuat, disarankan untuk menempatkan potongan-potongan kecil bahan dengan titik leleh rendah secara rapat di bagian bawah wadah; bahan dengan titik leleh tinggi dan bahan berukuran besar harus ditempatkan di bagian tengah dan bawah; potongan besar bahan dengan titik leleh rendah harus ditempatkan di bagian atas dan dilonggarkan untuk mencegah penghubung. Saat ini, teknologi pengecoran peleburan kontinyu telah banyak digunakan. Bahan mentah terus ditambahkan ke wadah pada suhu tinggi melalui ruang pengisian. Untuk mengontrol volatilisasi bahan tanah jarang, biasanya ditambahkan besi murni terlebih dahulu untuk melelehkannya, kemudian logam atau paduan dengan titik leleh tinggi ditambahkan secara berurutan, dan terakhir ditambahkan tanah jarang.

2. Transmisi

Paduan biner atau terner tanah jarang pasti menghasilkan fase -Co atau -Fe dalam kondisi pendinginan yang lambat (mendekati kesetimbangan). Sifat magnet lunaknya pada suhu kamar akan sangat merusak sifat magnet permanen magnet dan harus segera didinginkan untuk menghambat pembentukannya.

Untuk mencapai efek pendinginan cepat yang diperlukan, teknologi pengecoran cetakan ingot tradisional telah berupaya mengurangi ketebalan ingot paduan. Keuntungan pengecoran cetakan ingot adalah biaya peralatan yang rendah, pengoperasian yang sederhana, dan kemampuan untuk memenuhi persyaratan produksi magnet umum. Kerugiannya adalah ukuran butir tidak merata dan fase -Co atau -Fe sering kali mengendap. Perlakuan panas jangka panjang pada ingot paduan pada suhu di bawah titik leleh paduan dapat membantu menghilangkan fase -Co atau -Fe, tetapi hal ini akan menyebabkan akumulasi fase kaya Nd, yang tidak kondusif bagi distribusi butiran yang optimal. fase batas dalam magnet sinter.

Untuk lebih mengurangi ketebalan ingot paduan, dikembangkan struktur "pengikis cakram" yang mirip dengan menyebarkan pancake, sehingga ketebalan paduan mencapai sekitar 1 cm. Namun, peningkatan luas paduan membawa banyak masalah pada pengumpulan tungku peleburan berkapasitas besar. . Jalur pengembangan teknologi lain yang efektif berjalan ke arah yang berlawanan, dimulai dari laju pendinginan yang sangat tinggi untuk menyiapkan paduan Nd-Fe-B dengan pendinginan cepat, dan mencoba mengurangi laju pendinginan untuk menyiapkan paduan kristal dengan pendinginan cepat, yang disebut strip. teknologi pengecoran atau serpihan pengaturan cepat (strip casting atau SC) muncul. Ini menuangkan paduan cair melalui saluran pengalihan ke roda logam berpendingin air yang berputar cepat untuk mendapatkan ketebalan 0.2~0.6 mm, komposisi fase dan tekstur yang ideal. Serpihan paduan. Dalam struktur paduan strip-cor, distribusi seragam fase kaya Nd dan penekanan -Fe mengurangi total kandungan tanah jarang, yang bermanfaat untuk mendapatkan magnet berkinerja tinggi dan mengurangi biaya magnet; kerugiannya adalah karena pengurangan fraksi volume fase kaya Nd, dibandingkan dengan magnet yang dihasilkan oleh pengecoran cetakan ingot, kerapuhan magnet meningkat dan pasca-pemrosesan menjadi lebih sulit.