磁鐵生產(chǎn)工藝流程大全

釹磁鐵是由一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，包括一些非常高科技的冶金方法，包括粉末冶金和先進(jìn)的過(guò)程冶金。

制造釹磁體(也被稱為NdFeB)必須非常精確地遵循數(shù)十個(gè)工藝步驟，這是釹、鐵和硼的化學(xué)符號(hào)。

工藝變化被用來(lái)達(dá)到各種等級(jí)所需的性能。這些差異包括成分差異、形態(tài)(晶體形狀)差異和工藝差異。

下面，我們將介紹許多主要的處理步驟。

釹磁體制造工藝步驟

讓我們回顧一下處理步驟。釹磁鐵的生產(chǎn)依賴于先進(jìn)的材料工程和工藝。以下是主要步驟:

流程步驟:

1.稀土礦被發(fā)現(xiàn)和開(kāi)采。

2.礦石經(jīng)過(guò)加工和精煉

3.精煉金屬中加入了制造稀土合金的元素

4.熔煉(原料)和帶材鑄造

5.氫爆裂作用

6.噴氣機(jī)銑

7.在外部磁場(chǎng)下擠壓

8.冷等靜壓

9.燒結(jié)

10.退火

11.加工和研磨

12.電鍍/涂層

13.磁化

14.包裝和運(yùn)輸

釹磁鐵加工步驟

在高質(zhì)量、高科技的釹磁鐵的制造過(guò)程中，有許多主要的生產(chǎn)步驟，外加許多子步驟。每一步都非常重要，每一步都是高度精細(xì)化操作的重要組成部分。

這是主要的步驟。事實(shí)上，用來(lái)制造磁鐵的合金被稱為PrNd，因?yàn)檫@兩種元素在化學(xué)性質(zhì)上非常相似，它們不僅太相似而不易分離，而且它們也非常相似以致于只會(huì)對(duì)磁鐵的質(zhì)量產(chǎn)生很小的影響。

以下是主要步驟。

第一步：開(kāi)采稀土礦

首先，稀土礦被發(fā)現(xiàn)，然后開(kāi)采。由于稀土礦大多為露天開(kāi)采，因此在去除土壤覆蓋層后，需要使用大型設(shè)備進(jìn)行礦石的清除。

第二步：礦石加工和精煉

接下來(lái)，稀土礦被粉碎和碾磨。然后再將礦石與水和特殊藥劑混合，將稀土元素從尾礦中分離出來(lái)。根據(jù)礦石的來(lái)源，精礦也可進(jìn)行電解精煉。稀土金屬可以通過(guò)電化學(xué)、蒸餾、離子交換或其他技術(shù)提煉和提取。精礦(精煉的礦石)然后被熔煉。這意味著它被加熱到非常高的溫度(~1500°C)，這樣有價(jià)值的金屬就可以從礦石中無(wú)用的材料中分離出來(lái)。

稀土元素通常與其他有價(jià)值的金屬一起被發(fā)現(xiàn)，如貴金屬，甚至大量的賤金屬，如銅和鎳，所以需要采取多個(gè)步驟來(lái)分離它們。

稀土的提取非常困難，因?yàn)樵S多稀土具有非常相似的性質(zhì)，這使得提煉成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)。這是成本因素之一;因?yàn)檫@種精制方法需要使用昂貴的化學(xué)品和耗時(shí)的工藝。

例如，它并不為人所知，但大約20-30%的釹磁鐵中的釹是真正的鐠。事實(shí)上，用來(lái)制造磁鐵的合金被稱為PrNd，因?yàn)檫@兩種元素在化學(xué)性質(zhì)上非常相似，它們不僅太相似而不易分離，而且它們也非常相似以致于只會(huì)對(duì)磁鐵的質(zhì)量產(chǎn)生很小的影響。

第三步：合金化

在合金化過(guò)程中，在NdFeB合金中加入少量其他金屬，細(xì)化和修改最終產(chǎn)品的微觀組織，提高其磁性能，增強(qiáng)其他工藝的效果。

第四步：鑄帶

合金釹鐵硼現(xiàn)在準(zhǔn)備熔化和帶鋼鑄造。它在真空爐中加熱，一股熔融金屬流在壓力下被強(qiáng)迫到一個(gè)冷卻的滾筒上，在那里它以大約每秒10萬(wàn)度的速度迅速冷卻。高冷卻速度產(chǎn)生非常小的金屬顆粒，這有助于簡(jiǎn)化和增強(qiáng)下游加工的效果。此外，小顆粒是生產(chǎn)高質(zhì)量磁體的重要組成部分。

真空鑄帶爐快速固化釹鐵硼磁體材料，形成非常小的晶粒

第五步：氫破碎

雖然帶式鑄造的晶粒非常小，但帶式鑄造的材料從鑄造機(jī)中以片狀的形式出來(lái)，必須將其還原成粉末才能制造磁鐵。在這之后的下一步是氫裂解-一個(gè)過(guò)程中引入氫有目的地分解磁鐵材料。這種金屬現(xiàn)在很脆，很容易被打碎成更小的碎片，這就是為什么它被稱為氫裂解。在加工大多數(shù)金屬時(shí)，加工者避免把氫引入金屬中。

氫脆是許多金屬的主要問(wèn)題。在這種情況下，為了使材料分解，故意引入氫氣。然后很容易在后續(xù)的操作中把它磨得更小?，F(xiàn)在已經(jīng)為下一步準(zhǔn)備好了破碎的材料。

氫裂解是釹磁鐵生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)步驟，在材料中產(chǎn)生極小的顆粒。

第六步：氣流磨

噴射式磨機(jī)使用高速氣流的惰性氣體將釹鐵硼金屬塊磨成粉末。金屬撞擊旋風(fēng)內(nèi)部的其他金屬粉末。旋風(fēng)自動(dòng)分類(lèi)的顆粒大小，因?yàn)樗麄兺ㄟ^(guò)系統(tǒng)，所以一個(gè)狹窄的和非常有利的顆粒大小分布是保持。

旋風(fēng)氣流由于不同粒徑的顆粒具有不同的空氣動(dòng)力學(xué)特性，由于氣流的壓力和速度，使顆粒自然分離，使物料無(wú)法與壓力容器的兩側(cè)接觸。

噴射磨是將釹鐵硼金屬磨成粉末的一種非常干凈和有效的方法

第七步：成型定向

粉末保存在惰性氣體環(huán)境中，在進(jìn)入自動(dòng)印刷機(jī)之前，先在手套箱中處理。粉末進(jìn)入模具，在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下被壓在板材之間，形成材料塊。磁場(chǎng)定向晶粒，使磁疇在所有后續(xù)加工步驟中保持在設(shè)計(jì)的方向上。

磁場(chǎng)有兩種方向:1)與塊體對(duì)齊，2)垂直于塊體。燒結(jié)釹磁鐵通常被垂直壓在塊上，以實(shí)現(xiàn)最高的各向異性(最強(qiáng)的南北磁化)

第八步：等靜壓

將塊狀物料裝袋，在巨大壓力下浸入冷等靜壓機(jī)(CIP)中。這樣就消除了石塊中任何剩余的空隙，從這個(gè)壓力中出來(lái)的空氣要比它進(jìn)去時(shí)小得多。

第九步：燒結(jié)

壓塊從袋中取出并燒結(jié)。燒結(jié)是將金屬塊置于爐子中，溫度非常高，剛好低于金屬的熔點(diǎn)。在>1000℃的溫度下，單個(gè)原子有很大的運(yùn)動(dòng)，這使得塊具有充分的磁性和機(jī)械性能。

磁性疇保持燒結(jié)前的取向不變。在這個(gè)溫度下，實(shí)現(xiàn)了全密度，塊已經(jīng)收縮到最終的尺寸。

釹磁鐵材料在燒結(jié)爐中達(dá)到全密度

第十步：回火

燒結(jié)后，由于燒結(jié)過(guò)程中的所有運(yùn)動(dòng)，金屬中都存在被壓抑的應(yīng)力，因此在較低的溫度下，對(duì)塊體進(jìn)行分段熱處理以減少應(yīng)力。

這些塊被提升到一個(gè)設(shè)定時(shí)間內(nèi)的高保持溫度，然后他們被降低到一個(gè)較低的保持溫度。一旦保持時(shí)間達(dá)到，現(xiàn)在無(wú)應(yīng)力塊慢慢冷卻到室溫。

第十一步：切割，加工和磨削

由于之前的所有步驟，釹鐵硼磁鐵已經(jīng)有了很多的附加值。切割、加工和磨削按照嚴(yán)格的控制計(jì)劃進(jìn)行，通過(guò)設(shè)計(jì)使浪費(fèi)最小化。

線切割是用非常細(xì)的線材進(jìn)行的，以盡量減少切縫損失。在之前的過(guò)程中，通過(guò)嚴(yán)密的控制將加工和磨削最小化。廢物被重新利用和回收。

線切割機(jī)用于切割磁鐵的精確和經(jīng)濟(jì)

第十二步：表面處理

現(xiàn)在，大多數(shù)釹磁鐵在離開(kāi)工廠之前都要進(jìn)行最后的表面處理?；€處理是鎳-銅-鎳電鍍，這可以保護(hù)磁鐵在大多數(shù)典型的使用環(huán)境中不受腐蝕。

由于各種原因，一些終端用戶要求完全不涂涂料。其他的涂層比Ni-Cu-Ni能提供更大的保護(hù)。鋁鋅合金提供了比NiCuNi更好的保護(hù)。IVD鋁是終端用戶指定的另一種選擇。環(huán)氧樹(shù)脂是一種很好的涂層，適用于惡劣環(huán)境，并被最終用戶指定用于磁鐵可能暴露在鹽霧中的應(yīng)用。

JDM適用于所有類(lèi)型的環(huán)境的耐腐蝕涂層。這是一條連續(xù)噴涂鋁鋅涂層生產(chǎn)線。

第十三步：測(cè)試

磁體材料幾乎在每個(gè)工藝步驟都要進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估，并保存每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄。面對(duì)如此密集的測(cè)試需求，BJMT在內(nèi)部保持大量的測(cè)試設(shè)備庫(kù)存，以保持和提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和成本。

嚴(yán)格的測(cè)試確保只有高質(zhì)量的產(chǎn)品才會(huì)交付給客戶

第十四步：磁化

最后的步驟之一是磁化。這種材料被放置在一個(gè)通電的線圈內(nèi)，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)。線圈斷電后，磁鐵中的磁場(chǎng)仍然存在。

NdFeB的成分和工藝差異

高溫釹磁鐵通常需要添加重稀土元素(HREE)，如鏑和鋱。重稀土元素提高了磁體在高溫和反向磁場(chǎng)存在下的抗退磁能力。

重稀土元素的相對(duì)稀缺導(dǎo)致一些領(lǐng)先的釹鐵硼公司開(kāi)發(fā)了減少或消除高溫釹鐵硼磁體牌號(hào)中重稀土元素需求的方法和工藝。