Неодимовый магнит состав сплава: Состав сплава неодимовых магнитов (NdFeB

печь. Элементы «редкоземельные» представляют собой лантаноиды (также называемые лантаноидами), и этот термин происходит от необычных оксидных минералов, используемых для выделения элементов. Хотя используется термин «редкая земля», это не означает, что химические элементы дефицитны. Редкоземельные элементы широко распространены, например. Неодимовый элемент более распространен, чем золото. Неодим, железо и бор отмеряют и помещают в вакуумную индукционную печь для образования сплава. Также добавляются другие элементы, необходимые для определенных классов, например. Кобальт, медь, гадолиний и диспрозий (например, для повышения коррозионной стойкости). Смесь расплавляется за счет высокочастотного нагрева и плавления смеси.

Проще говоря, сплав “Нео” похож на смесь для кекса, где у каждой фабрики свой рецепт для каждого сорта. Полученный расплавленный сплав затем охлаждают с образованием слитков сплава. Затем слитки сплава разрушают путем декрепитации водородом (HD) или гидрирования, диспропорционирования, десорбции и рекомбинации (HDDR) и измельчают в атмосфере азота и аргона до порошка микронного размера (размером около 3 микрон или меньше). Затем этот порошок неодима подается в бункер, где происходит прессование магнитов.

Существует три основных способа прессования порошка – осевое и поперечное прессование. Прессование под давлением требует инструментов для создания полости, которая немного больше требуемой формы (поскольку спекание вызывает усадку магнита). Порошок неодима поступает в полость матрицы из бункера и затем уплотняется в присутствии внешнего магнитного поля. Внешнее поле прикладывается либо параллельно уплотняющей силе (это осевое прижатие встречается не так часто), либо перпендикулярно направлению уплотнения (это называется поперечным прижатием). Поперечное прессование придает NdFeB более высокие магнитные свойства.

Третий метод прессования – изостатическое прессование. Порошок NdFeB помещается в резиновую форму и помещается в большой контейнер, заполненный жидкостью, в котором затем повышается давление жидкости. Снова присутствует внешнее намагничивающее поле, но порошок NdFeB уплотнен со всех сторон. Изостатическое прессование обеспечивает наилучшие магнитные характеристики для неодима, железа и бора. Используемые методы варьируются в зависимости от требуемой марки «Нео» и определяются производителем.

Внешнее поле намагничивания создается катушкой соленоида, установленной по обе стороны от прессуемого порошка. Магнитные домены порошка NdFeB выравниваются с приложенным намагничивающим полем — чем однороднее приложенное поле, тем более однородны магнитные характеристики неодимового магнита. Когда порошок неодима прессуется матрицей, направление намагниченности фиксируется — неодимовому магниту присваивается предпочтительное направление намагниченности, и он называется анизотропным (если бы внешнее поле не прикладывалось, магнит можно было бы намагнитить в любое направление, которое называется изотропным, но магнитные характеристики будут намного ниже, чем у анизотропного магнита, и обычно ограничиваются связанными магнитами).

Редкоземельные магниты обладают одноосной магнитокристаллической анизотропией, т. е. они имеют уникальную кристаллическую структуру оси, соответствующую оси легкого намагничивания. В случае Nd2Fe14B осью легкого намагничивания является с-ось сложной тетрагональной структуры. В присутствии внешнего намагничивающего поля он ориентируется вдоль оси с, становясь способным полностью намагничиться до насыщения с очень высокой коэрцитивной силой.

Перед освобождением сжатого магнита NdFeB на него подается размагничивающий импульс, чтобы оставить его ненамагниченным. Уплотненный магнит называют «зеленым» магнитом — его легко заставить рассыпаться на части, а его магнитные характеристики не очень хороши. Затем «зеленый» неодимовый магнит спекают, чтобы придать ему окончательные магнитные свойства. Процесс спекания тщательно контролируется (необходимо соблюдать строгие температурные и временные профили) и происходит в инертной (бескислородной) атмосфере (например, в аргоне). Если присутствует кислород, образующиеся оксиды разрушают магнитные характеристики NdFeB. Процесс спекания также вызывает усадку магнита по мере сплавления порошка. Усадка придает магниту форму, близкую к требуемой, но усадка обычно неравномерна (например, кольцо может сжаться и стать овалом). В конце процесса спекания применяется окончательная быстрая закалка для быстрого охлаждения магнита. Это делается для того, чтобы свести к минимуму нежелательное образование «фаз» (упрощенно вариантов сплава с плохими магнитными свойствами), которое происходит при температурах ниже температуры спекания. Быстрая закалка максимизирует магнитные характеристики NdFeB. Поскольку процесс спекания вызывает неравномерную усадку, форма неодимового магнита не будет соответствовать требуемым размерам.

Следующим этапом является обработка магнитов с требуемыми допусками. Поскольку требуется механическая обработка, неодимовые магниты делаются немного больше при прессовании, например. больший внешний диаметр, меньший внутренний диаметр и более высокий для кольцевого магнита. Стандартные допуски на размеры магнитов составляют +/-0,1 мм, хотя +/-0,05 мм достижимы за дополнительную плату. Возможность еще более жестких допусков зависит от формы и размера магнита и может быть недостижимой. К сведению, неодимовый магнит очень жесткий. Попытка вырезать отверстия в NdFeB стандартным сверлом или твердосплавным наконечником приведет к затуплению сверла. Необходимо использовать алмазные режущие инструменты (алмазные шлифовальные круги с ЧПУ, алмазные сверла и т. д.) и электроэрозионные станки (EDM). Порошок стружки NdFeB, образующийся во время механической обработки, необходимо охлаждать жидкостью, иначе он может самопроизвольно воспламениться. Для неодимовых блочных магнитов может быть экономия средств за счет использования гораздо более крупных магнитных блоков, изготовленных изостатическим прессованием, и разрезания их на более мелкие неодимовые блоки желаемого размера. Это делается для скорости и массового производства (где имеется достаточно режущих и шлифовальных станков) и известно как «нарезка и игра в кости». После того, как окончательные размеры магнита достигнуты механической обработкой, на неодимовый магнит наносится защитное покрытие. Обычно это покрытие Ni-Cu-Ni.

Магнит необходимо очистить, чтобы удалить стружку/порошок от механической обработки. Затем его тщательно высушивают перед нанесением покрытия. Крайне важно, чтобы сушка была тщательной, иначе вода застрянет в покрытом неодимовым магнитом магните, и магнит будет подвергаться коррозии изнутри. Покрытие очень тонкое, т.е. 15-35 микрон для Ni-Cu-Ni (1 микрон равен 1/1000 мм). В настоящее время доступны следующие покрытия: никель-медь-никель (Ni-Cu-Ni) [стандарт], эпоксидное покрытие, цинк (Zn), золото (Au), серебро (Ag), олово (Sn), титан. (Ti), нитрид титана (TiN), парилен C, Everlube, хром, PTFE («тефлон»; белый, черный, серый, серебристый), Ni-Cu-Ni plus Эпоксидная смола, Ni-Cu-Ni plus Резина, Zn plus Резина, Ni-Cu-Ni плюс парилен C, Ni-Cu-Ni плюс PTFE, олово (Sn) плюс парилен C, хромат цинка, фосфатная пассивация и без покрытия (т. е. без покрытия — не рекомендуется, но иногда требуется заказчиком). Возможны другие покрытия. Не рекомендуется использовать магнит без защитного слоя.

Higher Hci Неодимовые магниты считаются более устойчивыми к коррозии, но это не гарантирует безопасного использования без покрытия. При необходимости покройте магниты после сборки (это связано с тем, что любой клей прилипнет к покрытию, а не к магниту NdFeB, и поэтому, если покрытие выйдет из строя, магнит освободится). Удаление покрытия для лучшей адгезии клея возможно, но коррозионная стойкость неодимового магнита может быть серьезно снижена во время такого процесса, если не соблюдать особую осторожность во время сборки (может быть целесообразно использовать защитные втулки, чтобы магниты оставались на месте, например втулка из углеродного волокна). для роторов).

Table comparing main coating types

COATING APPLIED

NICKEL

EPOXY RESIN

Ni + EPOXY

Electroless

Порошковый спрей Покрытие

E-покрытие

Никелирование + эпоксидное E-покрытие

Coating Thickness

Range (microns)

12 to 25

25 to 40

20 to 40

15 to 25

От 25 до 40

Однородность

Отличная

Хорошая

Плохая

Отличная

Размер Хорошая

Small (<20 grams)

Excellent

Good

Fair

Good

Good

Large (>20 grams)

Fair to Good

Good

Fair

Good

Хорошее

Количество часов до того, как покрытие может выйти из строя

Темп. & Влажность (60ºC, относительная влажность 95 %)

>2500

>500

>1500

>2500

Темп. & Влажность (85ºC, относительная влажность 85 %)

>500

>100

>300

>500

Солевой спрей (35ºC, 5% NaCl)

>48

<24

>100

>200

Coating Colour

Silver

Silver

Black

Black

Black

Тепловой цикл

Удовлетворительный

Fair

Fair

Fair

Fair

Heat Resistance

Poor

Poor

Poor

Poor

Poor

Collision Test

Fair

Fair

Удовлетворительно

Удовлетворительно

Удовлетворительно

Испытание на адгезию пленки к материалу

Удовлетворительно

Удовлетворительно

Удовлетворительно

0019

Fair

Glue adhesion test

Fair

Fair

Fair

Fair

Fair

Tolerance accuracy

Excellent

Excellent

Fair

Fair

Fair

Дополнительные примечания

15-30 мкм Ni-Cu-Ni Стандартное покрытие

Эпоксидные смолы негерметичны

Увеличение толщины может быть проблемой

После покрытия неодимовый магнит намагничивается. Неодимовый магнит помещают в соленоидную катушку, на которую подается напряжение для создания поля, по крайней мере, в 3 раза превышающего значение Hci магнита. Редкоземельные магниты нередко «ударяются» полем в 5 Тл. Редкоземельные магниты иногда необходимо физически удерживать внутри катушки, иначе магнит может отреагировать на приложенный намагничивающий импульс и вылететь из катушки (немного похоже на пулю). Неодимовый магнит, будучи анизотропным, имеет направление намагниченности, запертое в его структуре. При намагничивании это направление намагничивания внутри структуры совпадает с намагничивающим полем. Если магнит не выровнен с намагничивающим полем, магнит будет сильно вращаться, чтобы выровняться. Магнит может разбиться / расколоться из-за высоких вращательных сил, действующих на домены внутри магнита. Магнит должен быть намагничен до насыщения, чтобы получить максимальную производительность. Если магнит не выровнен с полем намагничивания, полное насыщение неодима может быть не достигнуто.

Неодимовый магнит состоит из нескольких доменов (проще говоря, представьте себе, что это миниатюрные магниты, из которых состоит весь магнит). Очень небольшая часть доменов является «слабой», и они «расслабляются» вскоре после намагничивания. Это естественно и этого нельзя избежать. Падение выходного сигнала очень мало (обычно намного меньше 0,5 %) и происходит вскоре после намагничивания до насыщения (это происходит до того, как магниты будут упакованы для отправки). После этого выход NdFeB больше не будет падать, за исключением внешних размагничивающих полей, повышенных температур, радиации или коррозии.

Неодимовые магниты проходят проверку качества на протяжении всего производственного процесса (проверка размеров, магнитная проверка, визуальная проверка). После намагничивания магниты проходят окончательную проверку (испытываются на магнитные характеристики, визуально проверяются и проверяются размеры), а затем, пройдя инспекционные испытания контроля качества, упаковываются для отправки заказчику.

Краткое описание производства магнитов NdFeB

Позвоните нам сегодня по 01442 875081 или по эл.

Неодимовые магниты представляют собой сильные постоянные магниты, изготовленные из сплавов редкоземельных металлов.

Неодимовые магниты в основном изготавливаются из сплава неодима, железа и бора (NdFeB). Они также содержат небольшое количество таких элементов, как празеодим (Pr), диспрозий (Dy), алюминий (Al) и ниобий (Nb). Они могут быть добавлены для улучшения таких свойств, как прочность, термостойкость и устойчивость к размагничиванию и коррозии.

Подготовка неодимового сплава начинается с расплавления металлов в вакуумной индукционной печи. Расплавленный сплав охлаждают путем литья полос, метода быстрого охлаждения, в результате чего получаются тонкие чешуйки материала.

Эти хлопья измельчаются и помещаются в струйную мельницу, где они измельчаются в мелкий порошок.

Спеченные магниты

Спеченные неодимовые магниты изготавливаются путем нагревания в вакууме частиц редкоземельных металлов, используемых в качестве сырья в печи. Элементы, в основном неодим, железо и бор, выбираются таким образом, чтобы получить магнит определенного класса. Химический состав магнита регулируется для определения магнитной поляризации, точки Кюри, плотности потока и коэрцитивной силы.

После расплавления смесь NdFeB (неодим, железо, бор) отливается в форму и охлаждается для формирования слитков. Слитки измельчают до крошечных зерен и измельчают, как правило, на струйной мельнице. Этот мелкий порошок прессуется в форму. Магнитная энергия от проволочной катушки применяется во время нагревания и плавления порошка.>

Это превращает неодим в плотные блоки. Магнетизм катушки генерируется, когда через нее проходит электрический ток.

После помещения измельченного магнитного порошка в форму для ориентации прикладывают внешнее магнитное поле. Направленная ориентация магнетизма фиксируется по мере прессования смеси. Порошок полностью уплотнен после ориентации.

Полученный магнит называется анизотропным, т. е. направление магнетизма совпадает со структурой частицы. Максимальная магнитная ориентация в направлении полюсов магнита увеличивает силу.

Существует три разных метода прессования спеченных магнитов NdFeB, каждый из которых дает немного отличающийся конечный продукт. Распространенными методами являются осевое, поперечное и изостатическое прессование. Каждая из них представляет определенное соотношение между осью прессования и осью магнитного выравнивания.

При осевом прессовании оси прессования и выравнивания совпадают. Поперечное прессование указывает на то, что ось прессования перпендикулярна оси выравнивания. Наконец, равномерное приложение давления со всех сторон называется изостатическим прессованием. При изостатическом прессовании магнитов магнетизм выравнивается до того, как магниты будут прижаты.

После блокировки магнитного направления намагниченный материал размагничивается. Поскольку материал слишком хрупок для практического использования, теперь его необходимо спекать. Спекание нагревает его в бескислородной среде почти до температуры плавления, так что магнитные частицы сплавляются вместе.

После спекания магнит закаливается. Нагретый материал быстро охлаждается, придавая материалу большую прочность и твердость. После закалки спеченного магнита проводят отпуск для охлаждения магнитного порошка.

После достижения заданной температуры нагревается. Быстрое охлаждение повышает производительность магнита за счет уменьшения областей с плохим магнитным полем.

Теперь магнитам можно придать соответствующую форму. Из-за твердости магнитов используются режущие инструменты с алмазным покрытием. Методы механической обработки включают шлифовку и нарезку, лазерную обработку и электроэрозионную обработку (EDM).

Склеенные магниты

Склеенные магниты NdFeB представляют собой редкоземельные магниты, изготовленные из магнитного порошка NdFeB и связующего вещества. Порошок получают путем измельчения сплава NdFeB в порошок и соединения его с полимером. Склеенные магниты не только чрезвычайно полезны в качестве готовых магнитов, они также используются в качестве компонентов во многих других продуктах. По сравнению с другими типами, эти магниты часто содержат меньше неодима и больше железа.

Склеенные магниты могут быть изготовлены литьем под давлением, экструзией, каландрированием или прессованием.

При литье под давлением расплавленный термопласт впрыскивается в форму. Там он остывает и затвердевает, принимая нужную форму. Для неодимовых магнитов в качестве магнитного порошка в этой смеси используется NdFeB. Магниты могут быть сформированы с помощью этого процесса, который хорошо работает с технологиями сборки и литья под давлением.

В процессе экструзии смесь проталкивается через нагретый цилиндр с помощью большого шнека. Смесь продавливается через нагретую матрицу, и этот материал отрезается до нужной длины.

Каландрирование — это способ изготовления непрерывных магнитных листов. Это часто используется для гибких магнитов. Порошкообразная смесь железного порошка и эластомера проталкивается через набор горячих роликов. Эти ролики растягивают и разглаживают полосу, создавая однородный лист.

При компрессионном склеивании NdFeB обрабатывается в процессе измельчения порошка, смешивается с пластиковым материалом и подвергается прессованию. Компрессионные неодимовые магниты могут быть намагничены в любом направлении и с несколькими полюсами. Обычно они используются в небольших двигателях, мобильных телефонах, электронике, автомобилях и т. д. Другие области применения включают бесщеточные двигатели, динамики, зуммеры, игрушки и т. д.

Защитное покрытие

Поскольку неодимовые магниты хрупкие, они подвержены сколам и поломкам. Подложка NdFeB также может быстро окисляться без защитного слоя. Чтобы предотвратить это, они покрываются, очищаются и покрываются металлом для защиты магнита от коррозии.>

Перед повторным намагничиванием материала наносится защитное покрытие для продления срока службы магнита.