Qu'est-ce que la technique de diffusion en limite de grain ?
La force coercitive de l'aimant peut être améliorée en dopant l'alliage avec des terres rares lourdes telles que le Dy ou le Tb, mais en raison de la grande quantité de dysprosium et de terbium entrant dans les grains de la phase principale, la rémanence sera considérablement réduite. En outre, ce processus consomme une grande quantité de terres rares lourdes et coûteuses, ce qui entraîne une augmentation substantielle du coût de fabrication de l'aimant. Dans l'industrie, (BH)max (MGOe) +Hcj (kOe) est généralement utilisé pour représenter les propriétés magnétiques globales des aimants. La manière d'augmenter encore la force coercitive des aimants tout en maintenant une rémanence élevée, afin de préparer des aimants aux propriétés magnétiques globales élevées, est devenue un point névralgique de la recherche et du développement dans l'industrie.
La technologie de diffusion du joint de grain est un moyen technique développé ces dernières années qui permet d'améliorer efficacement les propriétés magnétiques des aimants NdFeB frittés. En formant une couche de terres rares lourdes à la surface de l'acier magnétique, après un traitement thermique sous vide, les terres rares lourdes pénètrent à l'intérieur de l'aimant le long du joint de grain et, en même temps, les atomes de terres rares lourdes remplacent les atomes de Nd autour des grains de la phase principale pour former une coquille à haute coercivité. La microstructure peut augmenter considérablement la force coercitive de l'aimant sur la base d'une valeur de chute de rémanence extrêmement faible. En général, pour les aimants NdFeB frittés d'une épaisseur inférieure à 8 mm, la diffusion de Dy HcJ est utilisée pour augmenter 4kOe~7kOe ; la diffusion de Tb HcJ est utilisée pour augmenter 8 kOe~11 kOe, et les deux types de diffusion Br sont réduits de 0,3 kGs.
Par rapport aux aimants traditionnels sans diffusion, les principaux avantages du processus de diffusion aux limites du grain sont les suivants :
1. Pour les aimants de la même marque, l'utilisation de la diffusion aux joints de grains peut réduire considérablement la consommation de Dy et de Tb, et le coût est plus faible ;
2. Les aimants présentant des propriétés magnétiques globales élevées qui ne peuvent être obtenues par les techniques traditionnelles, telles que 50EH et 52UH, peuvent être préparés en adoptant la méthode de diffusion aux limites du grain.
Nous savons que tout a de nombreux aspects, et le processus de diffusion à la limite du grain ne fait pas exception, mais il présente également certaines lacunes. Par exemple, en raison de l'existence de gradients de concentration, la profondeur de diffusion est limitée, et l'épaisseur des aimants de diffusion produits en masse est généralement inférieure à 10 mm, ce qui limite le champ d'application de ce processus.
La principale forme de processus de diffusion à la limite du grain
Après des années de développement, le processus de diffusion des joints de grains a mis au point diverses méthodes telles que la pulvérisation cathodique, l'évaporation, le revêtement et l'électrodéposition. Les sources de diffusion comprennent les éléments et alliages de terres rares lourdes, les hydrures, les fluorures, les oxydes, etc.
1-1 Pulvérisation magnétron
Il s'agit d'une méthode dans laquelle une décharge lumineuse est générée par une tension, le gaz argon est ionisé et les ions argon bombardent la cible pour pulvériser des particules lourdes de terres rares telles que le dysprosium et le terbium, qui sont déposées sur la surface de l'acier magnétique pour former un film. Les produits adaptés à la méthode de pulvérisation magnétron comprennent les feuilles carrées, les tuiles, les disques, les anneaux, etc., et la source de diffusion est généralement une cible de métal pur de dysprosium ou de terbium.
La pulvérisation magnétron présente les avantages d'une bonne uniformité du revêtement, d'une couche de film dense et d'un effet stable d'amélioration de la coercivité. Les inconvénients sont les suivants 1. L'équipement est plus coûteux, et le prix d'un seul équipement continu est compris entre 3,5 et 5 millions ; 2. le taux d'utilisation de la cible est faible, de sorte que le coût relatif est relativement élevé.
1-2 Pulvérisation multiarc
Il s'agit d'un revêtement dans lequel la décharge de champ produit une pulvérisation locale à haute température. Il présente les caractéristiques suivantes : efficacité élevée du revêtement et taux d'utilisation de la cible, bonne force de liaison, etc. Mais ses inconvénients sont les suivants 1. Les particules de revêtement sont grosses et la surface du revêtement est rugueuse ; 2. l'uniformité du revêtement est moyenne ; 3. la stabilité du revêtement n'est pas idéale ; 4. la température locale augmente.
2-1 Évaporation statique
L'avantage est que la température d'évaporation est élevée, la sublimation de la source d'évaporation, le dépôt sur la surface de l'acier magnétique et le processus de diffusion dans l'aimant s'effectuent simultanément, de sorte que l'effet de diffusion de la terre rare lourde est meilleur. La qualité du film de terres rares lourdes après évaporation étant liée à la température d'évaporation, au degré de vide et à la distance de placage (la distance entre la cible de terres rares lourdes et la feuille magnétique), la feuille d'acier magnétique doit être placée dans un outillage spécifique pour garantir la distance de placage, ce qui entraîne un processus relativement lent. Complexe, faible efficacité de production et mauvaise consistance du film, l'évaporation statique est donc rarement utilisée dans l'industrie nationale des matériaux magnétiques.
2-2 Évaporation rotative
Il s'agit d'un moyen de mélanger en continu l'acier à petit et micro-aimant et la cible de terre rare lourde par rotation, et le métal Dy/Tb volatilisé après une température élevée est déposé sur la surface du produit. Ce procédé convient aux petits produits, en particulier aux produits électroacoustiques dont le poids unique est inférieur à 1 g ; le coût des matériaux de diffusion est faible, le gain de poids est faible et le HcJ est considérablement amélioré ; la consistance du HcJ amélioré est élevée. L'inconvénient est que le processus de séparation du produit et des métaux dysprosium et terbium est relativement laborieux ; ce processus est rarement utilisé dans l'industrie, et l'équipement doit généralement être personnalisé, ce qui présente certains obstacles techniques.
3-1 Pulvérisation automatique
Placer la feuille magnétique monocouche dans le disque de la pièce, et utiliser un pistolet pneumatique pour pulvériser alternativement afin de former un film. Lorsque la source de diffusion est un fluorure ou un oxyde, elle peut être pulvérisée dans l'atmosphère. S'il s'agit d'un hydrure ou d'une poudre d'alliage de terres rares lourdes, une protection par gaz inerte est nécessaire. .
Les avantages sont les suivants 1. Il existe de nombreuses sources de diffusion appropriées, notamment les hydrures, les fluorures, les oxydes et les alliages ; 2. des produits de formes et de tailles variées peuvent être diffusés, tels que des tuiles, des carrés, des disques et des anneaux ; 3. le degré d'automatisation de l'équipement ; 4. un faible investissement dans l'équipement et un taux élevé d'utilisation des terres rares lourdes ; 5. un taux élevé d'utilisation des terres rares lourdes. Faible investissement en équipement et taux élevé d'utilisation des terres rares lourdes.
Principaux inconvénients : risques de brevets lorsque la source de diffusion est le fluorure, risques de sécurité lorsque des hydrures et des alliages sont utilisés, et faible cohérence des propriétés de l'oxyde.
3-2 Sérigraphie
Il s'agit de préparer de la poudre de terres rares lourdes dans de l'encre. Lors de l'impression, l'encre est versée à une extrémité de la plaque de sérigraphie, une certaine pression est exercée sur la partie encrée de la plaque de sérigraphie à l'aide d'un racloir, et en même temps, l'encre se déplace vers l'autre extrémité de la plaque de sérigraphie à une vitesse constante, et pendant le mouvement, elle est pressée par le racloir sur la feuille magnétique pour former un film.
L'ensemble des réactifs organiques contenus dans l'encre empêche les hydrures ou les alliages de terres rares lourdes d'entrer en contact avec l'air et évite l'oxydation. Par conséquent, les hydrures de terres rares lourdes peuvent être utilisés comme source de diffusion pour l'enduction dans un environnement atmosphérique, ce qui permet d'éviter le risque de brevets de fluorure. En même temps, le processus de sérigraphie présente les caractéristiques suivantes : efficacité de production élevée, taux d'utilisation élevé des terres rares lourdes et bonne régularité de la prise de poids, ce qui convient parfaitement à la diffusion des aimants carrés au niveau des joints de grains. Au cours des deux dernières années, le procédé de sérigraphie a été rapidement promu dans l'industrie et est devenu l'un des procédés les plus courants.
Les inconvénients sont les suivants 1. L'écran et le racleur ne conviennent pas aux produits en forme de tuiles dont la surface est irrégulière ; 2. les produits de tailles et de rapports de gain de poids différents nécessitent généralement des encres, des plaques de sérigraphie et des montages correspondants, qui conviennent pour les grands lots et les commandes stables. Pour les commandes de petits lots, le remplacement fréquent des écrans et des dispositifs de fixation entraînera une réduction de l'efficacité, une augmentation des coûts et un manque de flexibilité.
4. Dépôt électrolytique
Dans le dépôt électrophorétique, la source de diffusion de terres rares lourdes et l'alcool sont configurés en une suspension, et les particules de la source de diffusion de terres rares lourdes sont déposées sur la surface de la tôle d'acier magnétique par l'intermédiaire d'un champ électrique à courant continu pour former un film de terres rares lourdes. Les avantages sont une efficacité de production élevée, un processus simple et un faible coût de production. L'inconvénient est que le revêtement présente une faible adhérence, une faible uniformité et une faible constance des performances au cours de la production de masse. C'est pourquoi ce procédé est rarement utilisé.
Avec l'augmentation progressive de la pression du marché, la concurrence sur les coûts est déjà passée de la comparaison des processus de diffusion et de non-diffusion à la comparaison de différents processus de diffusion, et même à la comparaison du taux d'utilisation des terres rares lourdes et des coûts de fabrication selon la même méthode de diffusion. Les différents procédés de diffusion ont leurs propres caractéristiques. Dans la production réelle, il est nécessaire de sélectionner un processus de diffusion approprié en fonction des caractéristiques du produit, des exigences de performance et des coûts de production. On pense que de nouveaux procédés de diffusion seront développés et utilisés à l'avenir. Parallèlement, le développement de substrats faciles à diffuser, l'utilisation finale de sources de diffusion de terres rares lourdes, la percée de la profondeur de diffusion et le développement de sources de diffusion de terres non rares attireront également l'attention et les efforts de la majorité du personnel de recherche scientifique et de production.
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