Was ist die Korngrenzendiffusionstechnik?
Die Koerzitivkraft des Magneten kann durch die Dotierung der Legierung mit schweren Seltenen Erden wie Dy oder Tb verbessert werden, aber aufgrund der großen Menge an Dysprosium und Terbium, die in die Hauptphasenkörner eindringen, wird die Remanenz erheblich verringert. Darüber hinaus verbraucht dieser Prozess eine große Menge an teuren schweren Seltenen Erden, was zu einem erheblichen Anstieg der Herstellungskosten des Magneten führt. In der Industrie wird üblicherweise (BH)max (MGOe) +Hcj (kOe) verwendet, um die umfassenden magnetischen Eigenschaften von Magneten darzustellen. Die Frage, wie die Koerzitivfeldstärke von Magneten unter der Prämisse der Aufrechterhaltung einer hohen Remanenz weiter erhöht werden kann, um Magnete mit hohen umfassenden magnetischen Eigenschaften herzustellen, ist zu einem Hotspot der industriellen Forschung und Entwicklung geworden.
Die Korngrenzendiffusionstechnologie ist ein in den letzten Jahren entwickeltes technisches Verfahren, das die magnetischen Eigenschaften von gesinterten NdFeB-Magneten wirksam verbessern kann. Durch die Bildung einer Schicht aus schweren Seltenen Erden auf der Oberfläche des magnetischen Stahls dringt die schwere Seltene Erde nach der Vakuum-Wärmebehandlung entlang der Korngrenze in das Innere des Magneten ein, und gleichzeitig ersetzen die schweren Seltenen Erden die Nd-Atome um die Hauptphasenkörner und bilden eine Schale mit hoher Koerzitivkraft. Die Mikrostruktur kann die Koerzitivkraft des Magneten auf der Grundlage eines extrem niedrigen Remanenzabfallwertes stark erhöhen. Im Allgemeinen wird bei gesinterten NdFeB-Magneten mit einer Dicke von weniger als 8mm die Dy-Diffusion HcJ verwendet, um 4kOe~7kOe zu erhöhen; die Tb-Diffusion HcJ wird verwendet, um 8 kOe~11 kOe zu erhöhen, und die beiden Arten der Diffusion Br werden innerhalb von 0,3kGs reduziert.
Die Hauptvorteile des Korngrenzendiffusionsverfahrens im Vergleich zu herkömmlichen Magneten ohne Diffusion sind
1. Bei Magneten der gleichen Marke kann die Verwendung der Korngrenzendiffusion den Verbrauch von Dy und Tb erheblich reduzieren, und die Kosten sind niedriger;
2. Magnete mit umfassenden magnetischen Eigenschaften, die mit herkömmlichen Verfahren nicht erreicht werden können, wie z. B. 50EH und 52UH, können durch Anwendung der Korngrenzendiffusionsmethode hergestellt werden.
Wir wissen, dass alles viele Aspekte hat, und der Korngrenzendiffusionsprozess ist keine Ausnahme, und es gibt auch einige Mängel. Zum Beispiel ist die Diffusionstiefe aufgrund von Konzentrationsgradienten begrenzt, und die Dicke von in Massenproduktion hergestellten Diffusionsmagneten liegt in der Regel bei 10 mm, was den Anwendungsbereich dieses Verfahrens einschränkt.
Die wichtigste Prozessform der Korngrenzendiffusion
Nach jahrelanger Entwicklung hat der Prozess der Korngrenzendiffusion verschiedene Methoden wie Sputtern, Aufdampfen, Beschichten und Elektroabscheidung entwickelt. Zu den Diffusionsquellen gehören schwere Seltenerdelemente und -legierungen, Hydride, Fluoride, Oxide usw.
1-1 Magnetronzerstäubung
Bei diesem Verfahren wird eine Glimmentladung durch Spannung erzeugt, Argongas wird ionisiert, und Argon-Ionen beschießen das Target, um schwere Seltene-Erden-Teilchen wie Dysprosium und Terbium zu zerstäuben, die sich auf der Oberfläche des magnetischen Stahls ablagern und einen Film bilden. Zu den Produkten, die sich für das Magnetron-Sputterverfahren eignen, gehören quadratische Platten, Fliesen, Scheiben, Ringe usw., und die Diffusionsquelle ist meist ein reines Metalltarget aus Dysprosium oder Terbium.
Das Magnetron-Sputtern hat die Vorteile einer gleichmäßigen Beschichtung, einer dichten Schicht und eines stabilen Effekts zur Erhöhung der Koerzitivfeldstärke. Die Nachteile sind: 1. Die Ausrüstung ist teurer, und der Preis für eine einzelne kontinuierliche Anlage liegt zwischen 3,5 und 5 Millionen; 2. die Auslastung des Targets ist gering, so dass die relativen Kosten relativ hoch sind.
1-2 Multilichtbogen-Sputtern
Es handelt sich um eine Beschichtung, bei der die Feldentladung eine lokale Hochtemperaturzerstäubung erzeugt. Sie zeichnet sich durch eine hohe Beschichtungseffizienz, eine hohe Zielnutzungsrate, eine gute Bindungskraft und so weiter aus. Aber die Nachteile sind: 1. Die Beschichtungspartikel sind groß und die Oberfläche der Beschichtung ist rau; 2. die Gleichmäßigkeit der Beschichtung ist durchschnittlich; 3. die Stabilität der Beschichtung ist nicht ideal; 4. die lokale Temperatur steigt an.
2-1 Statische Verdampfung
Der Vorteil ist, dass die Verdampfungstemperatur hoch ist, die Sublimation der Verdampfungsquelle, die Abscheidung auf der Oberfläche des Magnetstahls und der Diffusionsprozess im Magneten gleichzeitig stattfinden, so dass die Diffusionswirkung der schweren Seltenen Erden besser ist. Da die Qualität des Films aus schweren Seltenen Erden nach dem Aufdampfen von der Aufdampftemperatur, dem Vakuumgrad und dem Beschichtungsabstand (dem Abstand zwischen dem Target aus schweren Seltenen Erden und dem Magnetblech) abhängt, muss das Magnetblech in ein spezielles Werkzeug eingesetzt werden, um den Beschichtungsabstand zu gewährleisten, was zu einem relativ langsamen Prozess führt. Aufgrund der Komplexität, der geringen Produktionseffizienz und der schlechten Filmkonsistenz wird die statische Verdampfung in der heimischen Magnetmaterialindustrie nur selten eingesetzt.
2-2 Rotierende Verdampfung
Bei diesem Verfahren werden der Klein- und Mikromagnetstahl und das schwere Seltene Erden-Target durch Rotation kontinuierlich gemischt, und das nach hoher Temperatur verflüchtigte Metall Dy/Tb wird auf der Oberfläche des Produkts abgeschieden. Dieses Verfahren eignet sich für kleine Produkte, insbesondere für elektroakustische Produkte mit einem Einzelgewicht von weniger als 1 g; die Kosten für die Diffusionsmaterialien sind niedrig, die Gewichtszunahme ist gering, und das HcJ wird erheblich verbessert; die Konsistenz des verbesserten HcJ ist hoch. Der Nachteil ist, dass die Trennung des Produkts von Dysprosium- und Terbium-Metall relativ arbeitsintensiv ist; dieses Verfahren wird in der Industrie nur selten angewandt, und die Ausrüstung muss in der Regel angepasst werden, was gewisse technische Hindernisse mit sich bringt.
3-1 Automatisches Sprühen
Legen Sie die einlagige Magnetfolie in die Werkstückscheibe und verwenden Sie eine pneumatische Spritzpistole, um sie hin und her zu spritzen und einen Film zu bilden. Wenn es sich bei der Diffusionsquelle um Fluorid oder Oxid handelt, kann es an der Atmosphäre gesprüht werden. Handelt es sich um ein Hydrid oder ein schweres Seltene-Erden-Legierungspulver, ist ein Schutz durch Inertgas erforderlich. .
Die Vorteile sind: 1. Es gibt viele geeignete Diffusionsquellen, einschließlich Hydriden, Fluoriden, Oxiden und Legierungen; 2. Produkte verschiedener Formen und Größen können diffundiert werden, wie Fliesen, Quadrate, Scheiben und Ringe; 3. der Grad der Automatisierung der Ausrüstung 4. Geringe Investitionen in die Ausrüstung und hohe Auslastung der schweren seltenen Erden.
Hauptnachteile: Es bestehen Patentrisiken, wenn die Diffusionsquelle Fluorid ist, es bestehen Sicherheitsrisiken, wenn Hydride und Legierungen verwendet werden, und es besteht eine schlechte Konsistenz der Oxideigenschaften.
3-2 Siebdruck
Sie dient der Aufbereitung von schwerem Seltenerdpulver zu Farbe. Beim Drucken gießen Sie Farbe in ein Ende der Siebdruckplatte, üben Sie mit einem Schaber einen gewissen Druck auf den Farbteil auf der Siebdruckplatte aus und bewegen Sie sich gleichzeitig mit konstanter Geschwindigkeit zum anderen Ende der Siebdruckplatte, und die Farbe wird während der Bewegung durch den Schaber aus dem Gewebe auf das magnetische Blatt gepresst, um einen Film zu bilden.
Durch das Paket organischer Reagenzien in der Tinte wird verhindert, dass Hydride oder schwere Seltenerdlegierungen mit der Luft in Berührung kommen, und es wird eine Oxidation vermieden. Daher können schwere Seltenerdhydride als Diffusionsquelle für die Beschichtung in einer atmosphärischen Umgebung verwendet werden, wodurch das Risiko von Fluoridpatenten wirksam vermieden wird. Gleichzeitig zeichnet sich das Siebdruckverfahren durch eine hohe Produktionseffizienz, eine hohe Ausnutzung der schweren Seltenen Erden und eine gute Gewichtszunahme aus, was für die Korngrenzendiffusion von quadratischen Magneten sehr geeignet ist. In den letzten zwei Jahren hat sich das Siebdruckverfahren in der Industrie rasch durchgesetzt und ist zu einem der wichtigsten Verfahren geworden.
Die Nachteile sind: 1. Das Sieb und der Abstreifer sind nicht für fliesenförmige Produkte mit unebenen Oberflächen geeignet; 2. Produkte mit unterschiedlichen Größen und Gewichtszunahmeverhältnissen erfordern in der Regel entsprechende Farben, Siebdruckplatten und Vorrichtungen, die für große Chargen und stabile Aufträge geeignet sind. Bei Kleinserienaufträgen führt der häufige Austausch von Sieben und Vorrichtungen zu geringerer Effizienz, höheren Kosten und geringerer Flexibilität.
4. Elektrotauchlackierung
Bei der elektrophoretischen Abscheidung werden die Diffusionsquelle für schwere Seltene Erden und der Alkohol zu einer Suspension konfiguriert, und die Teilchen der Diffusionsquelle für schwere Seltene Erden werden durch ein elektrisches Gleichstromfeld auf der Oberfläche des magnetischen Stahlblechs abgeschieden, um einen Film aus schweren Seltenen Erden zu bilden. Die Vorteile sind eine hohe Produktionseffizienz, ein einfacher Prozess und niedrige Produktionskosten. Der Nachteil ist, dass die Beschichtung eine geringe Haftung und Gleichmäßigkeit aufweist und bei der Massenproduktion eine schlechte Leistungskonstanz aufweist. Daher wird dieses Verfahren nur selten eingesetzt.
Mit der allmählichen Zunahme des Marktdrucks hat sich der Kostenwettbewerb bereits vom Vergleich von Diffusions- und Nicht-Diffusionsverfahren zum Vergleich verschiedener Diffusionsverfahren und sogar zum Vergleich der Nutzungsrate schwerer Seltener Erden und der Herstellungskosten bei gleicher Diffusionsmethode gewandelt. Verschiedene Diffusionsverfahren haben ihre eigenen Merkmale. In der tatsächlichen Produktion ist es notwendig, ein geeignetes Diffusionsverfahren auf der Grundlage der Produkteigenschaften, der Leistungsanforderungen und der Produktionskosten auszuwählen. Es ist davon auszugehen, dass in Zukunft weitere neue Diffusionsverfahren entwickelt und eingesetzt werden. Gleichzeitig werden die Entwicklung von leicht zu diffundierenden Substraten, die endgültige Nutzung schwerer Seltenerden-Diffusionsquellen, der Durchbruch bei der Diffusionstiefe und die Entwicklung von Diffusionsquellen, die keine Seltenen Erden enthalten, die Aufmerksamkeit und die Bemühungen der meisten wissenschaftlichen Forscher und Produktionsmitarbeiter auf sich ziehen.
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