專注強力磁鐵三十年,下設燒結廠、高端磁材加工廠、環保電鍍廠、磁性組件裝配廠。
燒結釹鐵硼磁鐵主要包含以下五個生產環節:
原料準備(合金熔煉與澆鑄)
制粉
取向成形
燒結、熱處理
機械加工
上篇文章我們了解了合金熔煉與澆鑄,澆鑄后的合金需通過制粉工藝制成粉末方可進入后續加工流程。得到合適的粉末形狀、平均粒度和粒度分布是粉末制備的基本目的。粉末的上述特征差異在宏觀上表現為粉末的松裝密度、振實密度、安息角、流動性、壓縮比、內摩擦和外摩擦系數等參數的變化,直接關系到成形工序中的粉末填充、磁場取向、毛坯壓制和脫模,以及燒結和熱處理工序生成的磁體顯微結構,從而敏感地影響磁體的永磁性能、機械性能、熱電性能和化學穩定性。
燒結磁體理想的顯微結構是細密而均勻的主相晶粒被平滑、纖薄的附加項包圍,主相晶粒的易磁化方向盡可能一致地沿取向方向排列。空洞、大晶粒和較大尺寸的軟磁相都會嚴重降低磁體的內稟矯頑力,而易磁化方向偏離取向方向的晶粒會同時降低磁體的剩磁和退磁曲線方形度。為此需要將合金鑄錠或快冷片制成平均粒度3~5μm、最大顆粒粒度小于20μm、形狀接近球形的單晶顆粒,同時還要控制過細晶粒的比例,以避免粉末嚴重氧化的傾向,必要的情況下通過粉末表面處理來增強粉末的防氧化能力,改善填充和可壓制性。
1、常規機械破碎方法
稀土過渡族金屬間化合物硬度和脆性大,合金鑄錠很容易用顎式破碎機或類似的機械破碎成小塊,然后再逐級機械粉碎到平均粒度3~5μm的水平,但設備磨損帶進來的雜質也不可避免地影響粉末的品質。由于稀土金屬及其金屬間化合物的嚴重氧化傾向粗破碎(~10mm水平)和中破碎(~100μm水平)通常在氮氣或氬氣等保護氣氛下進行,而細磨(平均粒度3~5μm)則選擇液體保護球磨或氮氣、惰性氣體氣流磨。
燒結釹鐵硼的雙合金法或多合金法也被廣泛應用,通常是將接近Nd2Fe14B正分成分的合金和富Nd的快冷合金進行混合研磨,并使體積偏小的富Nd粉末均勻分布到近正分合金粉主體之中。
2、氫破法 Hydrogen Decrepitation(HD)
有關稀土金屬、合金和金屬間化合物吸氫的行為和氫化物的物理、化學特性的研究,一直是稀土應用的重大課題,最直接的例子就要算氫電池了。稀土永磁材料的合金鑄錠也有很強的吸氫傾向,氫原子進入金屬間化合物主相和富稀土晶界相中的間隙位,形成間隙原子化合物,使原子間距加大,晶格體積膨脹,由此產生的內應力在脆性很大的合金中引發合金的晶界開裂(沿晶斷裂)、晶粒斷裂(穿晶斷裂)或韌性斷裂,因為這種開裂或伴隨著噼啪聲,所以被稱為“氫破碎“或”氫爆裂“。
3、氨氣流磨法
在實驗室或規模化生產過程中,通常采用以高壓(0.6MPa)、高純(99.995%)氮氣作為動力源的流化床氣流磨,激光粒度分析儀測到的中值粒度D50在5μm左右。考慮到氣體壓強正比于氣體分子的平均動能,在壓強相同的情況下,小分子量的氣體具有更大的飛行速度,氣體流速加大有利于提升粉末顆粒自然碰撞頻次。氫分子和氦分子可謂最佳候選者,但由于氫氣的燃爆性使得氦氣成為不二選擇,而氦氣的流速為氮氣的2.9倍,可以在短時間內將Nd-Fe-B粗粉粉碎至D50=2μm以下。