ما هي تقنية انتشار حدود الحبيبات؟
يمكن تحسين القوة القسرية للمغناطيس عن طريق إضافة تراب ثقيل نادر مثل Dy أو Tb إلى السبيكة، ولكن بسبب دخول كمية كبيرة من الديسبروسيوم والتيربيوم إلى حبيبات الطور الرئيسي، فإن قوة التماسك ستنخفض بشكل كبير. علاوة على ذلك، تستهلك هذه العملية كمية كبيرة من الموارد الأرضية النادرة الثقيلة باهظة الثمن، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في تكلفة تصنيع المغناطيس. في الصناعة، عادةً ما يُستخدم (BH) كحد أقصى (MGOe) + Hcj (kOe) لتمثيل الخصائص المغناطيسية الشاملة للمغناطيس. وقد أصبحت كيفية زيادة القوة القسرية للمغناطيس في ظل فرضية الحفاظ على قوة مغناطيسية عالية من أجل إعداد مغناطيسات ذات خواص مغناطيسية شاملة عالية من النقاط الساخنة في البحث والتطوير في الصناعة.
تقنية نشر حدود الحبيبات هي وسيلة تقنية تم تطويرها في السنوات الأخيرة يمكنها تحسين الخصائص المغناطيسية لمغناطيس NdFeB الملبد بفعالية. من خلال تشكيل طبقة من طبقة من التربة النادرة الثقيلة على سطح الفولاذ المغناطيسي، بعد المعالجة الحرارية الفراغية، تدخل التربة النادرة الثقيلة إلى داخل المغناطيس على طول حدود الحبوب، وفي الوقت نفسه، تحل ذرات الأرض النادرة الثقيلة محل ذرات Nd حول حبيبات الطور الرئيسي لتشكيل غلاف عالي الإكراه. يمكن للبنية المجهرية أن تزيد بشكل كبير من القوة القسرية للمغناطيس على أساس قيمة انخفاض منخفضة للغاية في الانخفاض. بشكل عام، بالنسبة لمغناطيس NdFeB الملبد NdFeB بسماكة أقل من 8 مم، يتم استخدام HcJ انتشار Dy لزيادة 4 كيلو أوي ~ 7 كيلو أوي؛ ويتم استخدام HcJ انتشار Tb لزيادة 8 كيلو أوي ~ 11 كيلو أوي، ويتم تقليل نوعي الانتشار Br في حدود 0.3 كيلو جرام.
ومقارنةً بالمغناطيسات التقليدية التي لا تنتشر، تتمثل المزايا الرئيسية لعملية انتشار حدود الحبيبات فيما يلي:
1. بالنسبة للمغناطيسات من نفس العلامة التجارية، يمكن أن يقلل استخدام انتشار حدود الحبيبات بشكل كبير من استهلاك Dy و Tb، وتكون التكلفة أقل;
2. يمكن تحضير المغناطيسات ذات الخصائص المغناطيسية الشاملة العالية التي لا يمكن تحقيقها بالتقنيات التقليدية مثل 50EH و 52UH من خلال اعتماد طريقة الانتشار الحدودي للحبيبات.
نحن نعلم أن كل شيء له العديد من الجوانب، وعملية انتشار حدود الحبيبات ليست استثناءً، وهناك أيضًا بعض أوجه القصور. على سبيل المثال، نظرًا لوجود تدرجات التركيز، فإن عمق الانتشار محدود، وعادةً ما يكون سمك مغناطيسات الانتشار المنتجة بكميات كبيرة في حدود 10 مم، مما يحد من نطاق تطبيق هذه العملية.
شكل العملية الرئيسية لانتشار حدود الحبيبات الرئيسية
بعد سنوات من التطوير، طورت عملية نشر حدود الحبيبات طرقًا مختلفة مثل الاخرق والتبخر والطلاء والترسيب الكهربائي. وتشمل مصادر الانتشار العناصر الأرضية النادرة الثقيلة والسبائك والهيدريدات والفلوريدات والأكاسيد وغيرها.
1-1 رش المغنطرون المغنطروني
وهي طريقة يتم فيها توليد التفريغ المتوهج عن طريق الجهد، ويتم تأين غاز الأرجون، وتقصف أيونات الأرجون الهدف لرش جسيمات الأرض النادرة الثقيلة مثل الديسبروسيوم والتيربيوم، والتي تترسب على سطح الفولاذ المغناطيسي لتكوين طبقة. وتشمل المنتجات المناسبة لطريقة الاصطرار المغنطروني صفائح مربعة وبلاطات وأقراص وحلقات وما إلى ذلك، ويكون مصدر الانتشار في الغالب هدفًا معدنيًا نقيًا من الديسبروسيوم أو التيربيوم.
يتميز رش المغنطرون بالمغناطيسية بمزايا التوحيد الجيد للطلاء، وطبقة غشاء كثيفة، وتأثير تعزيز القسرية المستقر. أما العيوب فهي: 1. المعدات أكثر تكلفة، ويتراوح سعر المعدات المستمرة الواحدة بين 3.5-5 ملايين؛ 2. معدل استخدام الهدف منخفض، وبالتالي فإن التكلفة النسبية مرتفعة نسبيًا.
1-2 الاخرق متعدد القوس
وهو عبارة عن طلاء ينتج فيه التفريغ الميداني رشاً محلياً بدرجة حرارة عالية. يتميز بخصائص كفاءة الطلاء العالية ومعدل استخدام الهدف، وقوة الربط الجيدة وما إلى ذلك. لكن العيوب هي: 1. جزيئات الطلاء كبيرة وسطح الطلاء خشن؛ 2. توحيد الطلاء متوسط؛ 3. ثبات الطلاء ليس مثاليًا؛ 4. ارتفاع درجة الحرارة المحلية.
2-1 التبخر الساكن 2-1 التبخر الساكن
وتتمثل الميزة في أن درجة حرارة التبخر عالية، ويتم تنفيذ تسامي مصدر التبخر، والترسيب على سطح الفولاذ المغناطيسي وعملية الانتشار في المغناطيس في وقت واحد، وبالتالي فإن تأثير انتشار الأرض النادرة الثقيلة يكون أفضل. نظرًا لأن جودة فيلم الأرض النادرة الثقيلة بعد التبخير ترتبط بدرجة حرارة التبخر ودرجة التفريغ ومسافة الطلاء (المسافة بين الهدف الأرضي النادر الثقيل والصفائح المغناطيسية)، يجب وضع الصفيحة الفولاذية المغناطيسية في أداة محددة لضمان مسافة الطلاء، مما يؤدي إلى عملية بطيئة نسبيًا. معقدة، وكفاءة إنتاجية منخفضة، وضعف اتساق الأغشية، لذلك نادرًا ما يتم استخدام التبخير الساكن في صناعة المواد المغناطيسية المحلية.
2-2 التبخر الدوار 2-2 التبخر الدوار
إنها طريقة لخلط الفولاذ المغناطيسي الصغير والمتناهي الصغر والهدف الأرضي النادر الثقيل بشكل مستمر من خلال الدوران، ويتطاير المعدن Dy/Tb بعد ارتفاع درجة الحرارة ويترسب على سطح المنتج. هذه العملية مناسبة للمنتجات الصغيرة، وخاصة المنتجات الكهربائية الصوتية ذات الوزن الواحد أقل من 1 جرام؛ وتكلفة مواد الانتشار منخفضة، وزيادة الوزن صغيرة، وتحسن HcJ بشكل كبير؛ واتساق HcJ المحسن مرتفع. ويتمثل العيب في أن عملية فصل المنتج ومعدن الديسبروسيوم والتيربيوم تتطلب عمالة كثيفة نسبيًا؛ ونادرًا ما تستخدم هذه العملية في الصناعة، وعادة ما تحتاج المعدات إلى تخصيصها، وهو ما ينطوي على بعض العوائق التقنية.
3-1 الرش الآلي 3-1 الرش الآلي
ضع الصفيحة المغناطيسية أحادية الطبقة في قرص قطعة العمل، واستخدم مسدس الرش الهوائي للرش بالتناوب لتشكيل طبقة رقيقة. عندما يكون مصدر الانتشار هو الفلورايد أو الأكسيد، يمكن رشه في الغلاف الجوي. إذا كان هيدريد أو مسحوق سبيكة أرضية ثقيلة نادرة، فإنه يحتاج إلى حماية من الغاز الخامل. .
المزايا هي: 1. هناك العديد من مصادر الانتشار المناسبة، بما في ذلك الهيدريدات والفلوريدات والأكاسيد والسبائك؛ 2. يمكن نشر المنتجات ذات الأشكال والأحجام المختلفة، مثل البلاط والمربعات والأقراص والحلقات؛ 3. درجة أتمتة المعدات 4. انخفاض الاستثمار في المعدات وارتفاع معدل استخدام الأتربة النادرة الثقيلة.
العيوب الرئيسية: مخاطر براءة الاختراع موجودة عندما يكون مصدر الانتشار هو الفلورايد، ومخاطر السلامة موجودة عند استخدام الهيدريدات والسبائك، وضعف اتساق خصائص الأكسيد.
3-2 طباعة الشاشة 3-2
هو إعداد مسحوق الأرض النادرة الثقيلة في الحبر. عند الطباعة، يُسكب الحبر في أحد طرفي لوحة طباعة الشاشة، ويُضغط على جزء الحبر على لوحة طباعة الشاشة بواسطة مكشطة، وفي نفس الوقت يتحرك نحو الطرف الآخر من لوحة طباعة الشاشة بسرعة ثابتة، ويتم ضغط الحبر أثناء الحركة من الشبكة بواسطة المكشطة إلى الصفيحة المغناطيسية لتشكيل فيلم.
نظرًا لحزمة الكواشف العضوية في الحبر، فإنه يمنع الهيدريدات أو السبائك الأرضية النادرة الثقيلة من الاتصال بالهواء ويتجنب الأكسدة. لذلك، يمكن استخدام هيدريدات الأرض النادرة الثقيلة كمصدر انتشار للطلاء في بيئة الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تجنب خطر براءات الاختراع الفلورايد بشكل فعال. في الوقت نفسه، تتميز عملية طباعة الشاشة بخصائص كفاءة الإنتاج العالية، ومعدل الاستخدام العالي للأتربة النادرة الثقيلة، والاتساق الجيد في زيادة الوزن، وهو مناسب جدًا لانتشار حدود الحبوب للمغناطيس المربع. في العامين الماضيين، تم الترويج لعملية طباعة الشاشة بسرعة في الصناعة وأصبحت واحدة من العمليات السائدة.
العيوب هي: 1. الشاشة والكاشطة غير مناسبين للمنتجات ذات الأسطح غير المستوية. 2. المنتجات ذات الأحجام المختلفة ونسب زيادة الوزن تتطلب عادةً أحبارًا وألواح طباعة الشاشة والتركيبات المقابلة، وهي مناسبة للدفعات الكبيرة والطلب الثابت. بالنسبة لطلبات الدفعات الصغيرة، سيؤدي الاستبدال المتكرر للشاشات والتركيبات إلى انخفاض الكفاءة وزيادة التكاليف وانخفاض المرونة.
4. الترسيب الكهربائي
في الترسيب الكهربائي، يتم تكوين مصدر انتشار التربة النادرة الثقيلة والكحول في معلق، ويتم ترسيب جزيئات مصدر انتشار التربة النادرة الثقيلة على سطح الصفيحة الفولاذية المغناطيسية من خلال مجال كهربائي للتيار المباشر لتشكيل طبقة أرضية نادرة ثقيلة. وتتمثل المزايا في كفاءة الإنتاج العالية والعملية البسيطة وتكلفة الإنتاج المنخفضة. أما العيب فهو أن الطلاء منخفض الالتصاق والتوحيد وضعف اتساق الأداء أثناء الإنتاج الضخم. ولذلك، نادرًا ما تستخدم هذه العملية.
مع الزيادة التدريجية لضغوط السوق، تغيرت المنافسة في التكلفة بالفعل من المقارنة بين عمليات الانتشار وعدم الانتشار إلى المقارنة بين عمليات الانتشار المختلفة، وحتى مقارنة معدل استخدام الأتربة النادرة الثقيلة وتكاليف التصنيع في ظل نفس طريقة الانتشار. عمليات الانتشار المختلفة لها خصائصها الخاصة. في الإنتاج الفعلي، من الضروري اختيار عملية الانتشار المناسبة بناءً على خصائص المنتج ومتطلبات الأداء وتكاليف الإنتاج. يُعتقد أنه سيتم تطوير المزيد من عمليات الانتشار الجديدة واستخدامها في المستقبل. في الوقت نفسه، فإن تطوير ركائز الانتشار السهل، والاستخدام النهائي لمصادر انتشار التربة النادرة الثقيلة، واختراق عمق الانتشار، وتطوير مصادر انتشار التربة غير النادرة سيجذب أيضًا اهتمام وجهود غالبية العاملين في مجال البحث العلمي والإنتاج.
المنتجات ذات الصلة
