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磁铁生产工艺流程大全

作者:创始人 日期:2022-01-29 人气:1295

钕磁铁是由一个复杂的过程,包括一些非常高科技的冶金方法,包括粉末冶金和先进的过程冶金。

制造钕磁体(也被称为NdFeB)必须非常精确地遵循数十个工艺步骤,这是钕、铁和硼的化学符号。

工艺变化被用来达到各种等级所需的性能。这些差异包括成分差异、形态(晶体形状)差异和工艺差异。

下面,我们将介绍许多主要的处理步骤。

钕磁体制造工艺步骤

让我们回顾一下处理步骤。钕磁铁的生产依赖于先进的材料工程和工艺。以下是主要步骤:

流程步骤:

1.稀土矿被发现和开采。

2.矿石经过加工和精炼

3.精炼金属中加入了制造稀土合金的元素

4.熔炼(原料)和带材铸造

5.氢爆裂作用

6.喷气机铣

7.在外部磁场下挤压

8.冷等静压

9.烧结

10.退火

11.加工和研磨

12.电镀/涂层

13.磁化

14.包装和运输

钕磁铁加工步骤

在高质量、高科技的钕磁铁的制造过程中,有许多主要的生产步骤,外加许多子步骤。每一步都非常重要,每一步都是高度精细化操作的重要组成部分。

这是主要的步骤。事实上,用来制造磁铁的合金被称为PrNd,因为这两种元素在化学性质上非常相似,它们不仅太相似而不易分离,而且它们也非常相似以致于只会对磁铁的质量产生很小的影响。

以下是主要步骤。

第一步:开采稀土矿

首先,稀土矿被发现,然后开采。由于稀土矿大多为露天开采,因此在去除土壤覆盖层后,需要使用大型设备进行矿石的清除。

第二步:矿石加工和精炼

接下来,稀土矿被粉碎和碾磨。然后再将矿石与水和特殊药剂混合,将稀土元素从尾矿中分离出来。根据矿石的来源,精矿也可进行电解精炼。稀土金属可以通过电化学、蒸馏、离子交换或其他技术提炼和提取。精矿(精炼的矿石)然后被熔炼。这意味着它被加热到非常高的温度(~1500°C),这样有价值的金属就可以从矿石中无用的材料中分离出来。

稀土元素通常与其他有价值的金属一起被发现,如贵金属,甚至大量的贱金属,如铜和镍,所以需要采取多个步骤来分离它们。

稀土的提取非常困难,因为许多稀土具有非常相似的性质,这使得提炼成为一项挑战。这是成本因素之一;因为这种精制方法需要使用昂贵的化学品和耗时的工艺。

例如,它并不为人所知,但大约20-30%的钕磁铁中的钕是真正的镨。事实上,用来制造磁铁的合金被称为PrNd,因为这两种元素在化学性质上非常相似,它们不仅太相似而不易分离,而且它们也非常相似以致于只会对磁铁的质量产生很小的影响。

第三步:合金化

在合金化过程中,在NdFeB合金中加入少量其他金属,细化和修改最终产品的微观组织,提高其磁性能,增强其他工艺的效果。

第四步:铸带

合金钕铁硼现在准备熔化和带钢铸造。它在真空炉中加热,一股熔融金属流在压力下被强迫到一个冷却的滚筒上,在那里它以大约每秒10万度的速度迅速冷却。高冷却速度产生非常小的金属颗粒,这有助于简化和增强下游加工的效果。此外,小颗粒是生产高质量磁体的重要组成部分。

真空铸带炉快速固化钕铁硼磁体材料,形成非常小的晶粒

第五步:氢破碎

虽然带式铸造的晶粒非常小,但带式铸造的材料从铸造机中以片状的形式出来,必须将其还原成粉末才能制造磁铁。在这之后的下一步是氢裂解-一个过程中引入氢有目的地分解磁铁材料。这种金属现在很脆,很容易被打碎成更小的碎片,这就是为什么它被称为氢裂解。在加工大多数金属时,加工者避免把氢引入金属中。

氢脆是许多金属的主要问题。在这种情况下,为了使材料分解,故意引入氢气。然后很容易在后续的操作中把它磨得更小。现在已经为下一步准备好了破碎的材料。

氢裂解是钕磁铁生产过程中的一个步骤,在材料中产生极小的颗粒。

第六步:气流磨

喷射式磨机使用高速气流的惰性气体将钕铁硼金属块磨成粉末。金属撞击旋风内部的其他金属粉末。旋风自动分类的颗粒大小,因为他们通过系统,所以一个狭窄的和非常有利的颗粒大小分布是保持。

旋风气流由于不同粒径的颗粒具有不同的空气动力学特性,由于气流的压力和速度,使颗粒自然分离,使物料无法与压力容器的两侧接触。

喷射磨是将钕铁硼金属磨成粉末的一种非常干净和有效的方法


第七步:成型定向

粉末保存在惰性气体环境中,在进入自动印刷机之前,先在手套箱中处理。粉末进入模具,在强磁场作用下被压在板材之间,形成材料块。磁场定向晶粒,使磁畴在所有后续加工步骤中保持在设计的方向上。

磁场有两种方向:1)与块体对齐,2)垂直于块体。烧结钕磁铁通常被垂直压在块上,以实现最高的各向异性(最强的南北磁化)

第八步:等静压

将块状物料装袋,在巨大压力下浸入冷等静压机(CIP)中。这样就消除了石块中任何剩余的空隙,从这个压力中出来的空气要比它进去时小得多。

第九步:烧结

压块从袋中取出并烧结。烧结是将金属块置于炉子中,温度非常高,刚好低于金属的熔点。在>1000℃的温度下,单个原子有很大的运动,这使得块具有充分的磁性和机械性能。

磁性畴保持烧结前的取向不变。在这个温度下,实现了全密度,块已经收缩到最终的尺寸。

钕磁铁材料在烧结炉中达到全密度

第十步:回火

烧结后,由于烧结过程中的所有运动,金属中都存在被压抑的应力,因此在较低的温度下,对块体进行分段热处理以减少应力。

这些块被提升到一个设定时间内的高保持温度,然后他们被降低到一个较低的保持温度。一旦保持时间达到,现在无应力块慢慢冷却到室温。

第十一步:切割,加工和磨削

由于之前的所有步骤,钕铁硼磁铁已经有了很多的附加值。切割、加工和磨削按照严格的控制计划进行,通过设计使浪费最小化。

线切割是用非常细的线材进行的,以尽量减少切缝损失。在之前的过程中,通过严密的控制将加工和磨削最小化。废物被重新利用和回收。

线切割机用于切割磁铁的精确和经济

第十二步:表面处理

现在,大多数钕磁铁在离开工厂之前都要进行最后的表面处理。基线处理是镍-铜-镍电镀,这可以保护磁铁在大多数典型的使用环境中不受腐蚀。

由于各种原因,一些终端用户要求完全不涂涂料。其他的涂层比Ni-Cu-Ni能提供更大的保护。铝锌合金提供了比NiCuNi更好的保护。IVD铝是终端用户指定的另一种选择。环氧树脂是一种很好的涂层,适用于恶劣环境,并被最终用户指定用于磁铁可能暴露在盐雾中的应用。

JDM适用于所有类型的环境的耐腐蚀涂层。这是一条连续喷涂铝锌涂层生产线。

第十三步:测试

磁体材料几乎在每个工艺步骤都要进行测试和评估,并保存每个数据点的记录。面对如此密集的测试需求,BJMT在内部保持大量的测试设备库存,以保持和提高产品质量、生产效率和成本。

严格的测试确保只有高质量的产品才会交付给客户

第十四步:磁化

最后的步骤之一是磁化。这种材料被放置在一个通电的线圈内,在短时间内产生一个很强的磁场。线圈断电后,磁铁中的磁场仍然存在。

NdFeB的成分和工艺差异

高温钕磁铁通常需要添加重稀土元素(HREE),如镝和铽。重稀土元素提高了磁体在高温和反向磁场存在下的抗退磁能力。

重稀土元素的相对稀缺导致一些领先的钕铁硼公司开发了减少或消除高温钕铁硼磁体牌号中重稀土元素需求的方法和工艺。

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