L'ébauche compactée orientée champ magnétique est frittée sous vide poussé ou sous atmosphère inerte pure pour atteindre une densité élevée proche de 95% de la densité théorique. Le trou magnétique est une structure fermée pour assurer l'uniformité de la densité du flux magnétique. La stabilité chimique du métal et, en raison de la nature de l'aimant, les propriétés des aimants permanents sont étroitement liées à leurs microstructures métalliques. Le traitement thermique après frittage est essentiel pour l'ajustement des propriétés magnétiques. Cependant, la température de traitement est basse. Certaines caractéristiques microstructurales importantes ne peuvent pas être ajustées par traitement thermique, mais doivent l'être. Il est donc essentiel de contrôler soigneusement le processus de frittage.
Afin d'éviter autant que possible la diminution de la coercivité causée par la croissance des grains de la phase principale, les aimants Nd-Fe-B doivent être frittés à une température inférieure à 1100 °C. La température de frittage habituelle est de 1050 à 1080 °C, et une porosité proche de zéro peut être obtenue. Afin d'obtenir une coercivité élevée, un traitement thermique en deux étapes à environ 900 °C et environ 500 °C est généralement requis, et une trempe est nécessaire pour fixer la microscopie correspondante après le frittage et le traitement thermique. structure. La meilleure combinaison température/temps de traitement thermique est étroitement liée aux éléments ajoutés et à leur composition dans l'aimant Nd-Fe-B, mais un grand nombre d'expériences montrent que la température de traitement thermique de la première étape (900 °C) a une large plage d'universalité, car la température est riche. La phase Nd est à l'état liquide. En tant que phase de joint de grains, elle peut réparer la surface des grains de la phase principale. Tant que le temps n'est pas trop long, cela n'entraînera pas de croissance excessive des grains de la phase principale ni d'enrichissement de la phase riche en Nd. Cet effet est indépendant de la composition. Le traitement thermique secondaire est essentiel pour ajuster la composition de la phase et la microstructure de l'aimant. Une réaction eutectique se produit dans cette zone de température, et la quantité totale, la composition et la répartition de la phase liquide changent, ce qui affecte la coercivité intrinsèque de l'aimant, la perpendicularité de la courbe de démagnétisation et la perte irréversible de l'aimant à haute température.
Usinage
En raison des caractéristiques et des limites techniques du procédé de formage par orientation du champ magnétique, il est difficile d'obtenir immédiatement la forme et la précision dimensionnelle des aimants frittés nécessaires à des applications pratiques. L'usinage mécanique des ébauches frittées est donc inévitable. Les principales raisons sont les suivantes :
1. De nombreux aimants finis sont de petite taille et de forme complexe, et ne peuvent être traités qu'avec une certaine forme de l'aimant vierge ;
2. Même pour les aimants vierges presque définitivement formés, en raison de la faible densité de la poudre et de la faible fluidité, l'uniformité du remplissage du moule femelle est médiocre et il est difficile d'éviter les fluctuations de la forme ou de la taille de l'ébauche d'aimant fritté ;
3. En raison de la différence évidente de retrait de frittage entre la direction parallèle et perpendiculaire à la direction d'orientation de l'aimant vierge Nd-Fe-B, et de la différence de retrait de frittage entre la bordure et le centre de l'aimant vierge, il est difficile de répondre aux exigences de précision dimensionnelle de l'aimant fini.
Les entreprises japonaises, européennes et américaines privilégient majoritairement le formage quasi-final pour des raisons de coûts des matières premières et de main-d'œuvre, auxquels s'ajoute un traitement mécanique ultérieur. Les entreprises chinoises produisent une large gamme d'aimants permanents en terres rares, principalement grâce à un procédé de production complet combinant aimants bruts et post-traitement, et exploitant pleinement la céramique. Les avantages technologiques du traitement des cristaux ont propulsé le niveau d'usinage des aimants permanents en terres rares à un niveau exceptionnel. Face à l'augmentation des coûts des matières premières et de la main-d'œuvre, le formage quasi-final et les technologies de formage automatique connaissent un développement rapide en Chine.
L'aimant permanent en terres rares préparé par métallurgie des poudres est un produit cermet typique. Il est dur et cassant. Pour ces matériaux, les seuls outils utilisés pour l'usinage sont la découpe, le perçage, le meulage et le tonnelage. Il peut être subdivisé selon les caractéristiques de base de la surface usinée :
La découpe à la lame utilise généralement des lames électrolytiques en diamant ou en nitrure de bore cubique. Différentes épaisseurs et positions de tranchant sont sélectionnées en fonction de la profondeur d'incision et des exigences de tolérance géométrique. Le tranchant de la fraise intérieure est soutenu par la lame et la bague extérieure. Le procédé de découpe garantit une bonne planéité, de sorte que l'épaisseur de la lame peut atteindre 0,1 mm. Cependant, la profondeur de coupe et la taille de l'aimant de coupe sont limitées par la différence entre le diamètre intérieur et les diamètres intérieur et extérieur de la lame. Le tranchant de la fraise circulaire extérieure flotte sur le bord extérieur, et sa capacité de support est inférieure à celle de la fraise circulaire intérieure. Par conséquent, une lame légèrement plus épaisse est nécessaire pour garantir le même niveau de tolérance, généralement de l'ordre de 0,2 à 0,5 mm, ce qui entraîne une perte de matière plus importante. Pour les produits en grandes séries et de dimensions uniques, l'efficacité de la découpe à la scie à fil est très élevée.
L'électroérosion et la découpe laser font partie des procédés de traitement thermique direct, permettant de découper des formes complexes. Cependant, l'efficacité de la découpe est relativement faible et le coût de traitement élevé. De plus, des recherches ont montré que la surface traitée de l'aimant NdFeB fritté présente une épaisseur d'environ 15 μm. La couche riche en Nd réduit la stabilité chimique du matériau.
Le perçage magnétique nécessite des forets diamantés ou des lasers. La technologie de perçage creux a été développée pour optimiser l'utilisation des matériaux. Le cylindre plein creusé au centre du produit, avec un diamètre intérieur plus grand, peut également être utilisé pour fabriquer d'autres produits de petite taille, grâce au perçage par ultrasons. La méthode du trou permet de réduire les dommages dus à la fragilité, ce qui est bénéfique pour l'usinage d'aimants hautes performances ou thermiquement stables présentant une fragilité élevée.
Les meules sont divisées en deux types : à base de métal et à base de résine. La rectification du profil consiste à utiliser le contour de la surface de rectification pour former la base de la meule, puis à la recouvrir de poudre de diamant ou de BN, puis à la modifier pour répondre aux exigences du produit final.
L'usinage produit des défauts à la surface de l'aimant, ce qui affecte gravement ses performances et sa résistance à la corrosion, ce qui est particulièrement grave pour les produits petits et fins. Il est donc nécessaire de corriger ces défauts en retirant ou en réparant la couche superficielle défectueuse.