Der magnetfeldorientierte, verdichtete Rohling wird unter Hochvakuum oder in einer reinen Inertgasatmosphäre gesintert, um eine hohe Dichte nahe 95% der theoretischen Dichte zu erreichen. Das Magnetloch ist eine geschlossene Struktur, um die Gleichmäßigkeit der magnetischen Flussdichte zu gewährleisten. Die chemische Stabilität des Metalls und die Eigenschaften des Magneten hängen eng mit ihrer metallischen Mikrostruktur zusammen. Der Wärmebehandlungsprozess nach dem Sintern ist für die Einstellung der magnetischen Eigenschaften von großer Bedeutung. Die Behandlungstemperatur ist jedoch niedrig. Einige wichtige Mikrostrukturmerkmale können nicht durch Wärmebehandlung eingestellt werden, sondern müssen durch Wärmebehandlung angepasst werden. Der Sinterprozess ist sorgfältig zu kontrollieren.
Um die durch das Wachstum der Hauptphasenkörner verursachte Abnahme der Koerzitivfeldstärke möglichst zu vermeiden, müssen Nd-Fe-B-Magnete bei Temperaturen unter 1100 °C gesintert werden (die übliche Sintertemperatur liegt bei 1050–1080 °C), um eine Porosität nahe Null zu erreichen. Um eine hohe Koerzitivfeldstärke zu erreichen, ist üblicherweise eine zweistufige Wärmebehandlung bei etwa 900 °C und etwa 500 °C erforderlich. Nach dem Sintern und der Wärmebehandlung ist ein Abschrecken erforderlich, um die entsprechende mikroskopische Struktur zu fixieren. Die beste Kombination aus Wärmebehandlungstemperatur und -zeit hängt eng mit den zugesetzten Elementen und ihrer Zusammensetzung im Nd-Fe-B-Magneten zusammen. Zahlreiche Experimente zeigen jedoch, dass die Wärmebehandlungstemperatur der ersten Stufe (900 °C) einen weiten Universalitätsbereich aufweist, da die Nd-Phase bei dieser Temperatur flüssig ist. Als Korngrenzenphase kann sie die Oberfläche der Hauptphasenkörner reparieren. Solange die Zeit nicht zu lang ist, kommt es nicht zu übermäßigem Wachstum der Hauptphasenkörner oder zur Anreicherung der Nd-reichen Phase. Dieser Effekt hängt nicht von der Zusammensetzung ab. Die zweite Wärmebehandlungsstufe ist sehr wichtig für die Anpassung der Phasenzusammensetzung und der Mikrostruktur des Magneten. In diesem Temperaturbereich findet eine eutektische Reaktion statt, die die Gesamtmenge, Zusammensetzung und Verteilung der flüssigen Phase verändert und somit die intrinsische Koerzitivfeldstärke des Magneten, die Rechteckigkeit der Entmagnetisierungskurve und den irreversiblen Verlust des Magneten bei hohen Temperaturen beeinflusst.
Bearbeitung
Aufgrund der Eigenschaften und technischen Einschränkungen des Prozesses zur Bildung der Magnetfeldorientierung ist es für gesinterte Magnete schwierig, die Form und Maßgenauigkeit praktischer Anwendungen gleichzeitig zu erreichen. Daher ist die mechanische Bearbeitung gesinterter Rohlinge unumgänglich. Die Hauptgründe sind:
1. Viele fertige Magnete sind klein und haben eine komplexe Form und können nur mit einer bestimmten Form des Magnetrohlings verarbeitet werden.
2. Auch bei nahezu fertig geformten Magnetrohlingen ist die Gleichmäßigkeit der Füllung der Matrizenform aufgrund der geringen Pulverdichte und der schlechten Fließfähigkeit unzureichend und es lassen sich Schwankungen in der Form oder Größe des gesinterten Magnetrohlings nur schwer vermeiden.
3. Aufgrund des offensichtlichen Unterschieds in der Sinterschrumpfung zwischen der parallelen und der senkrechten Ausrichtung des Nd-Fe-B-Magnetrohlings und des Unterschieds in der Sinterschrumpfung zwischen dem Rand und der Mitte des Magnetrohlings ist es schwierig, die Anforderungen an die Maßgenauigkeit des fertigen Magneten zu erfüllen.
Japanische, europäische und amerikanische Unternehmen entscheiden sich aufgrund der Rohstoff- und Arbeitskosten meist für das Nahformungsverfahren, ergänzt durch die anschließende mechanische Bearbeitung. Chinesische Unternehmen produzieren eine breite Palette von Seltenerd-Permanentmagneten, hauptsächlich in einem umfassenden Produktionsprozess, der Rohmagnete mit Nachbearbeitung kombiniert und Keramik optimal nutzt. Die technologischen Vorteile der Kristallverarbeitung haben den Bearbeitungsgrad von Seltenerd-Permanentmagneten auf ein Höchstmaß gebracht. Mit steigenden Rohstoffkosten und steigendem Arbeitskostendruck entwickeln sich die Nahformungs- und die automatische Formungstechnologie in China rasant.
Der pulvermetallurgisch hergestellte Seltenerd-Permanentmagnet ist ein typisches Cermet-Produkt. Er ist hart und spröde. Für die Bearbeitung harter und spröder Materialien werden ausschließlich Schneid-, Bohr- und Schleifwerkzeuge verwendet. Die Bearbeitung kann nach den grundlegenden Eigenschaften der bearbeiteten Oberfläche unterteilt werden:
Beim Klingenschneiden werden üblicherweise Klingen verwendet, die mit Diamant oder kubischem Bornitridpulver galvanisiert sind. Je nach Schnitttiefe und geometrischen Toleranzanforderungen werden unterschiedliche Klingenstärken und Klingenkantenpositionen ausgewählt. Die Kante des inneren Fräsers wird von der Klinge und dem Außenring getragen. Der Schneidvorgang gewährleistet eine gute Ebenheit, sodass die Klingenstärke 0,1 mm betragen kann. Die Schnitttiefe und die Größe des geschnittenen Magneten werden jedoch durch die Differenz zwischen dem Innendurchmesser und dem Innen- und Außendurchmesser der Klinge begrenzt. Die Schneide des äußeren Kreisschneiders schwebt auf der Außenkante, und die Tragfähigkeit der Klinge ist geringer als die des inneren Kreisschneiders. Daher ist eine etwas dickere Klinge erforderlich, um das gleiche Toleranzniveau zu gewährleisten (in der Regel im Bereich von 0,2 bis 0,5 mm), und der daraus resultierende Materialverlust ist ebenfalls größer. Bei Produkten mit großen Chargen und Einzelgrößenspezifikationen ist die Effizienz des Schneidens mit einer Drahtsäge sehr hoch.
EDM und Laserschneiden gehören zur direkten thermischen Bearbeitung und eignen sich zum Schneiden komplexer Formen. Allerdings ist die Schneidleistung relativ gering und die Bearbeitungskosten hoch. Untersuchungen haben zudem ergeben, dass die bearbeitete Oberfläche des gesinterten NdFeB-Magneten eine Dicke von ca. 15 μm aufweist. Die Nd-reiche Schicht verringert die chemische Stabilität des Materials.
Magnetbohren erfordert Diamantbohrer oder Laser. Die Hohlbohrtechnologie wurde entwickelt, um die Materialausnutzung zu verbessern. Der aus der Mitte des Produkts herausgearbeitete Vollzylinder mit größerem Innendurchmesser kann auch zur Herstellung anderer kleiner Produkte mittels Ultraschallbohren verwendet werden. Die Lochmethode kann Sprödigkeitsschäden verringern, was sich für die Verarbeitung von Hochleistungs- oder thermisch stabilen Magneten mit hoher Sprödigkeit positiv auswirkt.
Schleifscheiben werden in zwei Typen unterteilt: metallbasiert und harzbasiert. Beim Profilschleifen wird die Schleifscheibenbasis anhand der Kontur der Schleiffläche hergestellt, anschließend mit Diamant- oder BN-Pulver beschichtet und an die Anforderungen des Endprodukts angepasst.
Durch die Bearbeitung entstehen Defekte auf der Magnetoberfläche, die die Leistung und Korrosionsbeständigkeit des Magneten erheblich beeinträchtigen. Dies ist insbesondere bei kleinen und dünnen Produkten der Fall. Daher muss die Oberflächendefektschicht entfernt oder repariert werden.