Sinterovani neodimijum magnet se priprema tako što se sirovine tope pod vakuumom ili inertnom atmosferom u indukcijskoj peći za topljenje, zatim se obrađuju u trakastom livenju i hlade da se formira traka legure Nd-Fe-B. Trake od legure se usitnjavaju u fini prah prečnika nekoliko mikrona. Fini prah se zatim sabija u orijentacionom magnetnom polju i sinteruje u gusta tela. Tijela se zatim strojno obrađuju u određene oblike, površinski obrađuju i magnetiziraju.
Vaganje
Vaganje kvalifikovane sirovine direktno je povezano sa preciznošću sastava magneta. Čistoća ili sirovina i stabilnost hemijskog sastava su temelj kvaliteta proizvoda. Sinterovani neodimijumski magnet obično bira leguru retkih zemalja kao što je prazeodim-neodimijum Pr-Nd mischmetal, lantan-cerijum La-Ce mišmetal i legura disprozijum gvožđa Dy-Fe kao materijal iz razloga troškova. Elementi visoke tačke topljenja bor, molibden ili niobijum se dodaju na način ferolegura. Sloj rđe, inkluzije, oksid i prljavštinu na površini sirovog materijala potrebno je ukloniti mašinom za mikropjeskarenje. Osim toga, sirovina treba da bude u odgovarajućoj veličini kako bi se ispunila efikasnost u kasnijem procesu topljenja. Neodim poseduje nizak pritisak pare i aktivna hemijska svojstva, tada retki zemni metal postoji određeni stepen gubitka isparavanja i gubitka oksidacije tokom procesa topljenja, stoga, proces vaganja sinterovanog neodimijumskog magneta treba razmotriti dodavanje dodatnog retkog zemnog metala kako bi se osigurala tačnost sastava magneta.
Topljenje i livenje trake
Topljenje i livenje trake su od ključnog značaja za sastav, kristalno stanje i distribuciju faze, što utiče na kasniji proces i magnetne performanse. Sirovi materijal se zagrijava do rastaljenog stanja indukcijskim topljenjem srednje i niske frekvencije u vakuumu ili inertnoj atmosferi. Lijevanje se može obraditi kada se u talini legure ostvari homogenizacija, ispuštanje i troska. Dobra mikrostruktura livenog ingota treba da ima dobro uzgojen i fino veliki stubasti kristal, zatim faza bogata Nd treba da se raspoređuje duž granice zrna. Osim toga, mikrostruktura livenih ingota ne bi trebala biti bez -Fe faze. Fazni dijagram Re-Fe ukazuje na to da je ternarna legura rijetkih zemalja neizbježna za proizvodnju -Fe faze tokom sporog hlađenja. Meka magnetna svojstva -Fe faze na sobnoj temperaturi će ozbiljno oštetiti magnetne performanse magneta, tako da se moraju inhibirati brzim hlađenjem. Kako bi zadovoljio željeni efekat brzog hlađenja i inhibirao proizvodnju -Fe faze, Showa Denko KK je razvio tehnologiju livenja traka i ubrzo postao rutinska tehnologija u industriji. Ujednačena distribucija faze bogate Nd i inhibitorni efekat na -Fe fazu mogu efikasno smanjiti ukupan sadržaj retkih zemalja što je povoljno za proizvodnju magneta visokih performansi i smanjenje troškova.
Vodonik dekrepitacija
Ponašanje hidrogenacije rijetkih zemnih metala, legura ili intermetalnih spojeva i fizičko-hemijska svojstva hidrida uvijek su bili važno pitanje u primjeni rijetkih zemalja. Ingot legure Nd-Fe-B takođe pokazuje veoma jaku tendenciju hidrogenacije. Atomi vodika ulaze u intersticijsko mjesto između glavne faze intermetalnog jedinjenja i granične faze zrna bogate Nd i formiraju intersticijsko jedinjenje. Tada se međuatomska udaljenost povećala i volumen rešetke se proširio. Rezultirajuće unutrašnje naprezanje će proizvesti pukotine na granici zrna (intergranularni lom), lom kristala (transkristalni lom) ili duktilni lom. Ova decrepitacija dolazi s pucketanjem i stoga su poznata kao vodikova decrepitacija. Proces decrepitacije vodonika sinterovanog neodimijumskog magneta se takođe navodi kao HD proces. Pucanje na granici zrna i lom kristala koji je nastao u procesu decrepitacije vodika učinili su Nd-Fe-B slojni prah vrlo krhkim i veoma pogodnim za kasniji proces mljevenja u mlazu. Pored povećanja efikasnosti mlaznog mlevenja, proces decrepitacije vodonika je takođe povoljan za podešavanje prosečne veličine praha finog praha.
Jet Milling
Mlazno mljevenje se pokazalo kao najpraktičnije i najefikasnije rješenje u procesu praha. Mlazno mljevenje pomoću visokobrzinskog mlaza inertnog plina za ubrzavanje grubog praha do nadzvučne brzine i udar praha jedan u drugi. Osnovna svrha procesa praha je traženje odgovarajuće prosječne veličine čestica i distribucije veličine čestica. Razlika gore navedenih karakteristika pokazuje različite karakteristike u makroskopskim skalama koje direktno utiču na punjenje praha, orijentaciju, sabijanje, uklanjanje kalupa i mikrostrukturu nastalu u procesu sinterovanja, a zatim osetljivo utiču na magnetne performanse, mehanička svojstva, termoelektričnost i hemijsku stabilnost sinterovanog neodimijumskog magneta. Idealna mikrostruktura je fino i jednolično zrno glavne faze okruženo glatkom i tankom dodatnom fazom. Osim toga, laki smjer magnetizacije zrna glavne faze treba biti raspoređen duž smjera orijentacije što je moguće konzistentnije. Praznine, velika zrna ili meka magnetna faza će dovesti do značajnog smanjenja unutrašnje koercitivnosti. Remanentnost i pravougaonost krivulje demagnetizacije će se istovremeno smanjiti dok će smjer lakog magnetiziranja zrna odstupiti od smjera orijentacije. Pri tome, legure treba usitniti do monokristalne čestice promjera od 3 do 5 mikrona.
Zbijanje
Zbijanje orijentacije magnetnog polja koristi se interakcijom između magnetnog praha i vanjskog magnetnog polja kako bi se prah poravnao duž smjera lakog magnetiziranja i učinio ga u skladu s konačnim smjerom magnetizacije. Zbijanje orijentacije magnetnog polja je najčešći put za proizvodnju anizotropnog magneta. Nd-Fe-B legura je usitnjena u monokristalnu česticu u prethodnom procesu mljevenja. Monokristalna čestica je jednoosna anizotropija i svaka od njih ima samo jedan lak smjer magnetizacije. Magnetni prah će se transformisati u jednu domenu iz više domena pod dejstvom spoljašnjeg magnetnog polja nakon što se labavo napuni u kalup, a zatim podesiti svoju laku magnetizaciju smera c-osa tako da bude u skladu sa smerom spoljašnjeg magnetnog polja putem rotacije ili kretanja. C-osa legiranog praha u osnovi je zadržala svoj status rasporeda tokom procesa kompaktiranja. Zbijeni dijelovi treba da prođu tretman demagnetizacije prije uklanjanja iz kalupa. Najvažniji pokazatelj procesa zbijanja je stepen orijentacije. Stupanj orijentacije sinteriranih neodimijskih magneta određen je različitim faktorima, uključujući jačinu orijentacijskog magnetnog polja, veličinu čestica, prividnu gustinu, metodu zbijanja, pritisak sabijanja, itd.
Sinterovanje
Gustoća zbijenog dijela može postići više od 95% teorijske gustine nakon obrađenog procesa sinterovanja u visokom vakuumu ili čistoj inertnoj atmosferi. Zbog toga su šupljine u sinterovanom neodimijumskom magnetu zatvorene što je osiguralo ujednačenost gustine magnetnog fluksa i hemijsku stabilnost. Pošto su trajna magnetna svojstva sinterovanih neodimijumskih magneta usko povezana sa sopstvenom mikrostrukturom, toplotna obrada nakon procesa sinterovanja je takođe kritična za prilagođavanje magnetnih performansi, posebno unutrašnje koercitivnosti. Granična faza zrna bogata Nd služi kao tečna faza koja može potaknuti reakciju sinterovanja i obnoviti površinske defekte na zrnu glavne faze. Temperatura sinterovanja neodimijumskog magneta se obično kreće od 1050 do 1180 stepeni Celzijusa. Previsoka temperatura će dovesti do rasta zrna i smanjenja unutrašnje koercitivnosti. Da bi se postigla idealna intrinzična koercitivnost, pravougaonost krivulje demagnetizacije i nepovratni gubitak na visokoj temperaturi, sinterovani neodimijum magnet obično treba da obradi dvostepenu termičku obradu kaljenja na 900 i 500 stepeni Celzijusa.
Mašinska obrada
Osim pravilnog oblika sa umjerenom veličinom, sinterirani neodimijski magnet teško je direktno postići traženi oblik i tačnost dimenzija u jednom trenutku zbog tehničkih ograničenja u procesu zbijanja orijentacije magnetnog polja, pa je obrada nezaobilazan proces za sinterirani neodimski magnet. . Kao tipičan materijal od kermeta, sinterirani neodimijski magnet je prilično tvrd i krhak, tada se samo rezanje, bušenje i brušenje mogu primijeniti na njegov proces obrade među konvencionalnom tehnologijom strojne obrade. Za rezanje oštricama se obično koristi oštrica obložena dijamantom ili CBN presvučena. Rezanje žice i lasersko rezanje su pogodni za obradu magneta posebnog oblika, ali su u međuvremenu optuženi za nisku efikasnost proizvodnje i visoke troškove obrade. Proces bušenja sinterovanog neodimijumskog magneta prvenstveno je usvojen dijamantskim i laserskim. Potrebno je odabrati postupak trepaniranja kada je unutrašnja rupa prstenastog magneta veća od 4mm. Kao nusproizvod u procesu trepaniranja, trepanirano jezgro se može koristiti za proizvodnju drugog pogodnog manjeg magneta i na taj način značajno povećati omjer iskorištenja materijala. Brusilica za brušenje kopija proizvodi se na bazi brusne površine.
Obrada površina
Površinska zaštitna obrada je neophodna procedura za neodimijum magnet, posebno sinterovani neodim magnet. Sinterovani neodimijumski 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 činiće primarnu bateriju sa glavnom fazom u vlažnom okruženju. Mala količina zamjenskih elemenata može poboljšati kemijsku stabilnost magneta, ali dolazi po cijenu magnetnih performansi. Stoga je zaštita sinterovanog neodimijumskog magneta prvenstveno usmjerena na njegovu površinu. Površinska obrada sinterovanog neodimijumskog magneta može se klasifikovati na mokri i suvi proces. Mokri postupak se odnosi na magnete koji se obrađuju površinskom zaštitnom obradom u čistoj vodi ili otopini. Vlažni proces uključuje fosfat, galvanizaciju, galvanizaciju, elektroforezu, premazivanje sprejom i potapanje. Suhi proces se odnosi na magnete koji se obrađuju površinskom zaštitnom obradom kroz fizički ili kemijski proces bez kontakta s otopinom. Suhi proces općenito sadrži fizičko taloženje pare (PVD) i kemijsko taloženje pare (CVD).
Magnetizacija
Većina trajnih magneta se magnetizira prije nego što služe za predviđenu primjenu. Proces magnetizacije se odnosi na primjenu magnetnog polja duž orijentacijskog smjera trajnog magneta i postignuto tehničko zasićenje sa povećanom jačinom vanjskog magnetnog polja. Svaka vrsta trajnog magnetskog materijala treba posebnu snagu magnetnog polja kako bi ispunila tehničko zasićenje u smjeru magnetizacije. Remanencija i intrinzična koercitivnost će biti manje od svojih potrebnih vrijednosti osim ako je jačina vanjskog magnetnog polja niža od magnetnog polja tehničkog zasićenja. Trajni magnet se može podijeliti na izotropni i anizotropni tip prema tome da li ima lak smjer magnetizacije ili ne. Kao anizotropni magnet sa visokom intrinzičnom koercitivnošću, sinterovani neodimijum magnet treba magnetizirati impulsnom magnetizacijom. Kondenzator će se napuniti nakon ispravljanja, a zatim će se električna energija u kondenzatoru trenutno isprazniti do magnetizirajućeg uređaja. Magnetizirajući uređaj može generirati impulsno magnetno polje tokom trenutne jake struje kroz njega. Zbog toga će permanentni magnet u zavojnici biti magnetiziran. Postoje različiti obrasci magnetizacije koji se mogu postići na sinterovanom neodimijumskom magnetu sve dok nisu u suprotnosti s njegovim smjerom orijentacije.
