Gesinterte NdFeB-Permanentmagnete werden pulvermetallurgisch hergestellt. Von der Materialaufbereitung bis zur Auslieferung des fertigen Produkts sind in der Regel mehr als ein Dutzend Prozessschritte erforderlich. In verschiedenen Phasen werden zudem zahlreiche Tests und Analysen durchgeführt.
Der gesamte Produktionsprozess ist ein systematisches Projekt, das eng miteinander verknüpft ist. Im Allgemeinen wird die Herstellung von Magnetrohlingen als Front-End-Produktionsprozess und die Weiterverarbeitung der Rohlinge zu Endprodukten als Post-Processing-Prozess bezeichnet. Hersteller von Magnetmaterialien lassen sich grundsätzlich in zwei Kategorien unterteilen: Hersteller mit Front-End-Produktion und Post-Processing sowie Weiterverarbeitungshersteller mit Fokus auf Post-Processing.
1. Vorbereitung
Es gibt ein Sprichwort: „Medizin ist gut, Medizin ist gut.“ Dieses Sprichwort eignet sich hervorragend für die Herstellung gesinterter NdFeB-Magnete. Hochwertige Rohstoffe bilden die Grundlage für die Herstellung hochwertiger Magnetwerkstoffe. Hersteller entscheiden sich bei der Auswahl von Seltenerd-Praseodym-Neodym-Metallen in der Regel für die Leistungsanforderungen der Magnete und die entsprechenden nationalen Normen. Das Rohmaterial wird vor dem Schmelzen geschnitten und oberflächenbehandelt.
2. Schmelzen
Das Schmelzen ist der erste Schritt beim Sintern von NdFeB-Permanentmagneten im Produktionsprozess. Die Rohstoffe werden im Schmelzofen erhitzt, geschmolzen und anschließend zu Legierungsstreifen abgekühlt. Dieser Prozess erfordert eine Ofentemperatur von etwa 1300 Grad Celsius und dauert über vier Stunden.
3. Wasserstoffspaltung und 4. Strahlmühle
Die beiden Prozessschritte Wasserstoffzerkleinerung und Strahlmahlen werden zusammenfassend als Pulverisieren bezeichnet. Dabei wird der geschmolzene Legierungsstreifen zerkleinert und magnetisches Pulver hergestellt. Um gut ausgerichtete Magnete zu erhalten, ist eine geringe Pulverpartikelgröße (3–4 μm), eine konzentrierte Größenverteilung und eine kugelförmige oder nahezu kugelförmige Pulverpartikel erforderlich.
5. Pressen
Das zerkleinerte Magnetpulver wird in eine Form gefüllt, zur Ausrichtung wird ein externes Magnetfeld angelegt und das Pulver nach der Ausrichtung gepresst. Die Pulvermagnetfeldausrichtung ist eine der wichtigsten Prozesstechnologien zur Herstellung von hochleistungsfähigem gesintertem NdFeB. Im Formprozess werden derzeit drei industrieübliche Verfahren eingesetzt: Formgebung, kaltisostatisches Pressen und isostatisches Pressen in Gummiformen. Bei gleichem Neodymgehalt kann durch isostatisches Pressen in Gummiformen eine höhere magnetische Energie erzielt werden.
6. Wärmebehandlung
After pressing, the relative density of the magnet compact is relatively large. In order to make the magnet have high permanent magnet performance, the compact needs to be heated to a temperature below the melting point of the basic phase of the powder, and heat treated for a period of time. This process is also called sintering. After high temperature quenching, it is necessary to perform tempering treatment at a certain temperature to optimize the microstructure and obtain the best magnetic properties. (Tempering refers to cooling the sintered magnetic powder blank to a certain temperature and heating it up again)
7. Bearbeitung
Aufgrund der Eigenschaften und technischen Einschränkungen des Prozesses zur Bildung der Magnetfeldausrichtung ist es für gesinterte Magnete schwierig, die für praktische Anwendungen typische Form und Maßgenauigkeit direkt zu erreichen. Gesintertes NdFeB-Material ist hart und spröde und kann im Allgemeinen nur durch Schneiden, Bohren, Schleifen und Walzen bearbeitet werden.
Japanische, europäische und amerikanische Unternehmen entscheiden sich aufgrund der Rohstoff- und Arbeitskosten meist für das Near-Net-Forming-Verfahren, ergänzt durch die anschließende mechanische Bearbeitung. Chinesische Unternehmen produzieren eine breite Palette gesinterter NdFeB-Produkte, hauptsächlich durch den umfassenden Produktionsprozess kombinierter Magnetrohlinge und deren Nachbearbeitung. Sie profitieren voll und ganz von den technologischen Vorteilen der Keramik- und Kristallverarbeitung, die die mechanische Bearbeitung von Seltenerd-Permanentmagneten auf ein Höchstmaß heben. Mit steigenden Rohstoffkosten und steigendem Arbeitskostendruck entwickeln sich die Near-Net-Shape-Forming- und die automatische Formgebungstechnologie in China rasant.
8. Korngrenzendiffusion
Die Seltenerdelemente Dysprosium und Terbium können die Koerzitivfeldstärke und Temperaturstabilität des Materials deutlich verbessern. Für gesinterte NdFeB-Werkstoffe mit hohen Anforderungen an Koerzitivfeldstärke und Betriebstemperatur werden Dysprosium und Terbium häufig zugesetzt. Da diese beiden Elemente jedoch sehr teuer sind, steigen die Produktionskosten der Magnete stark an. Derzeit wird in der Industrie vor allem die Korngrenzendiffusionstechnologie eingesetzt, um die Zugabe schwerer Seltenerdelemente zu reduzieren.
9. Oberflächenbehandlung
Gesintertes NdFeB ist ein Pulvermaterial mit sehr starker chemischer Aktivität. Es weist winzige Poren und Hohlräume auf, die an der Luft leicht korrodieren und oxidieren. Mit der Zeit lassen die magnetischen Eigenschaften nach oder gehen sogar verloren. Daher ist vor der Verwendung eine strenge Oberflächenprüfung erforderlich. Korrosionsschutzbehandlung. Derzeit werden für die Korrosionsschutzbehandlung von NdFeB üblicherweise Galvanik, chemische Beschichtung, Elektrophorese, Phosphatierung und andere Verfahren eingesetzt, wobei die Galvanik als bewährte Methode zur Metalloberflächenbehandlung weit verbreitet ist.
10. Magnetisierung
Die Magnetisierung ist ein wichtiger Schritt zur Magnetisierung gesinterter NdFeB-Permanentmagnete. Ein Magnetisierer ist ein Werkzeug zur Magnetisierung magnetischer Materialien oder magnetischer Geräte, mit dem ein Magnetfeld auf die magnetisierten NdFeB-Magnete angewendet wird. Wenn das magnetisierte Magnetfeld das technische Sättigungsmagnetfeld nicht erreicht, erreichen die Remanenz Br und die Koerzitivkraft Hcj des Permanentmagneten nicht ihre Sollwerte. Neben der üblichen einpoligen Magnetisierung kann gesintertes NdFeB je nach Bedarf auch mehrpolig magnetisiert werden, d. h., nach der Magnetisierung können mehrere Nord- und Südpole auf einer Ebene auftreten.
11. Qualitätsprüfung, Verpackung und Lieferung
Qualitätsprüfung
Die Qualitätsüberwachung im Produktionsprozess gesinterter NdFeB-Permanentmagnete und die Qualitätsprüfung des Endprodukts sollten die in der folgenden Tabelle aufgeführten Punkte umfassen. Es ist jedoch nicht jeder Punkt zu prüfen. Der Käufer kann die erforderliche Prüfung je nach Bedarf mit dem Hersteller vereinbaren.
Verpackung und Lieferung sind das letzte Glied, bevor der Magnet das Werk verlässt. Der Magnethersteller kann die Verpackung nach den Wünschen des Käufers anpassen. Sollte der Käufer spezielle Verpackungswünsche haben, kann er diese dem Lieferanten vorab mitteilen. Gesinterte NdFeB-Permanentmagnete haben starke magnetische Eigenschaften, daher erfolgt der Inlandstransport in der Regel über Land. Exportierte Magnete können nach einer speziellen Verpackung zur magnetischen Isolierung und einer Prüfung und Begutachtung durch Fachinstitute per Luftfracht versendet werden.
