नियोडिमियम मैग्नेट कैसे बनाये जाते हैं?

सिंटर्ड नियोडिमियम चुंबक कच्चे माल को वैक्यूम या निष्क्रिय वातावरण में इंडक्शन मेल्टिंग फर्नेस में पिघलाकर तैयार किया जाता है, फिर स्ट्रिप कास्टर में संसाधित किया जाता है और एनडी-फे-बी मिश्र धातु पट्टी बनाने के लिए ठंडा किया जाता है। मिश्र धातु की पट्टियों को कई माइक्रोन व्यास वाले महीन पाउडर बनाने के लिए चूर्णित किया जाता है। बाद में महीन पाउडर को एक अभिविन्यास चुंबकीय क्षेत्र में कॉम्पैक्ट किया जाता है और घने निकायों में सिंटर किया जाता है। फिर निकायों को विशिष्ट आकृतियों में मशीनीकृत किया जाता है, सतह का उपचार किया जाता है और चुंबकित किया जाता है।

वजन

योग्य कच्चे माल का वजन सीधे चुंबक संरचना की सटीकता से संबंधित है। कच्चे माल की शुद्धता और रासायनिक संरचना की स्थिरता उत्पाद की गुणवत्ता का आधार है। सिंटर्ड नियोडिमियम चुंबक आमतौर पर लागत के कारण सामग्री के रूप में प्रेजोडायमियम-नियोडिमियम पीआर-एनडी मिस्चमेटल, लैंटानम-सेरियम ला-सी मिस्चमेटल और डिस्प्रोसियम आयरन डाई-फे मिश्र धातु जैसे दुर्लभ पृथ्वी मिश्र धातु का चयन करते हैं। उच्च गलनांक तत्व बोरॉन, मोलिब्डेनम या नियोबियम को फेरोएलॉय तरीके से जोड़ा जाता है। कच्चे माल की सतह पर जंग की परत, समावेशन, ऑक्साइड और गंदगी को माइक्रोब्लास्टिंग मशीन द्वारा हटाने की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, बाद की पिघलने की प्रक्रिया में दक्षता को पूरा करने के लिए कच्चा माल उपयुक्त आकार में होना चाहिए। नियोडिमियम में कम वाष्प दबाव और सक्रिय रासायनिक गुण होते हैं, फिर दुर्लभ पृथ्वी धातु पिघलने की प्रक्रिया के दौरान वाष्पीकरण हानि और ऑक्सीकरण हानि की एक निश्चित डिग्री मौजूद होती है, इसलिए, सिंटर्ड नियोडिमियम चुंबक की वजन प्रक्रिया में चुंबक संरचना की सटीकता सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त दुर्लभ पृथ्वी धातु को जोड़ने पर विचार करना चाहिए।

पिघलना और पट्टी कास्टिंग

पिघलना और स्ट्रिप कास्टिंग संरचना, क्रिस्टलीय अवस्था और चरण के वितरण के लिए महत्वपूर्ण है, इस प्रकार बाद की प्रक्रिया और चुंबकीय प्रदर्शन को प्रभावित करता है। कच्चे माल को वैक्यूम या निष्क्रिय वातावरण के तहत मध्यम और कम आवृत्ति प्रेरण पिघलने के माध्यम से पिघली हुई अवस्था में गर्म किया जाता है। कास्टिंग तब संसाधित की जा सकती है जब मिश्र धातु पिघलकर समरूपीकरण, निकास और स्लैगिंग का एहसास करती है। एक अच्छी कास्ट इनगॉट माइक्रोस्ट्रक्चर में अच्छी तरह से विकसित और ठीक आकार का स्तंभ क्रिस्टल होना चाहिए, फिर एनडी-समृद्ध चरण अनाज सीमा के साथ वितरित होना चाहिए। इसके अलावा, कास्ट इनगॉट माइक्रोस्ट्रक्चर -Fe चरण से मुक्त होना चाहिए। री-Fe चरण आरेख इंगित करता है कि धीमी शीतलन के दौरान -Fe चरण का उत्पादन करने के लिए दुर्लभ पृथ्वी त्रिगुण मिश्र धातु अपरिहार्य है। -Fe चरण के कमरे के तापमान के नरम चुंबकीय गुण चुंबक के चुंबकीय प्रदर्शन को गंभीर रूप से नुकसान पहुंचाएंगे, इसलिए इसे तेजी से ठंडा करके बाधित किया जाना चाहिए। -Fe चरण के उत्पादन को रोकने के लिए वांछित तेजी से ठंडा करने के प्रभाव को संतुष्ट करने के लिए, शोवा डेन्को केके ने स्ट्रिप कास्टिंग तकनीक विकसित की और जल्द ही उद्योग के भीतर नियमित तकनीक बन गई। एनडी-समृद्ध चरण का एकसमान वितरण और -Fe चरण पर निरोधात्मक प्रभाव, दुर्लभ पृथ्वी की कुल सामग्री को प्रभावी रूप से कम कर सकता है, जो उच्च प्रदर्शन चुंबक के निर्माण और लागत में कमी के लिए अनुकूल है।

हाइड्रोजन क्षय

दुर्लभ मृदा धातु, मिश्रधातु या अंतरधात्विक यौगिकों का हाइड्रोजनीकरण व्यवहार और हाइड्राइड के भौतिक-रासायनिक गुण हमेशा से दुर्लभ मृदा अनुप्रयोग पर महत्वपूर्ण मुद्दा रहे हैं। Nd-Fe-B मिश्रधातु पिंड भी बहुत मजबूत हाइड्रोजनीकरण प्रवृत्ति प्रदर्शित करता है। हाइड्रोजन परमाणु अंतरधात्विक यौगिक मुख्य चरण और Nd-समृद्ध अनाज सीमा चरण के बीच अंतरालीय साइट में प्रवेश करते हैं और अंतरालीय यौगिक बनाते हैं। फिर अंतरपरमाण्विक दूरी बढ़ जाती है और जाली का आयतन बढ़ जाता है। परिणामी आंतरिक तनाव अनाज सीमा दरार (अंतरदानेदार फ्रैक्चर), क्रिस्टल फ्रैक्चर (ट्रांसक्रिस्टलाइन फ्रैक्चर), या तन्य फ्रैक्चर का उत्पादन करेगा। ये क्षय क्रैकलिंग के साथ आते हैं और इसलिए इन्हें हाइड्रोजन क्षय के रूप में जाना जाता है। सिंटर किए गए नियोडिमियम चुंबक की हाइड्रोजन क्षय प्रक्रिया को HD प्रक्रिया के रूप में भी संदर्भित किया जाता है। हाइड्रोजन क्षय प्रक्रिया में उत्पन्न अनाज सीमा दरार और क्रिस्टल फ्रैक्चर ने Nd-Fe-B कोर्स पाउडर को बहुत नाजुक बना दिया और बाद की जेट मिलिंग प्रक्रिया के लिए अत्यधिक फायदेमंद बना दिया। जेट मिलिंग प्रक्रिया की दक्षता बढ़ाने के अलावा, हाइड्रोजन डिक्रिपिटेशन प्रक्रिया भी ठीक पाउडर के औसत पाउडर आकार को समायोजित करने के लिए अनुकूल है।

जेट मिलिंग

जेट मिलिंग पाउडर प्रक्रिया में सबसे व्यावहारिक और कुशल समाधान साबित हुआ है। जेट मिलिंग में मोटे पाउडर को सुपरसोनिक वेग तक बढ़ाने और पाउडर को एक दूसरे में टकराने के लिए निष्क्रिय गैस के उच्च गति जेट का उपयोग किया जाता है। पाउडर प्रक्रिया का मूल उद्देश्य उचित औसत कण आकार और कण आकार वितरण की तलाश करना है। उपरोक्त विशेषताओं का अंतर मैक्रोस्कोपिक पैमानों में विभिन्न विशेषताओं को प्रदर्शित करता है जो सीधे पाउडर भरने, अभिविन्यास, कॉम्पैक्टिंग, डिमोल्डिंग और सिंटरिंग प्रक्रिया में उत्पन्न माइक्रोस्ट्रक्चर पर प्रभाव डालते हैं, उसके बाद संवेदनशील रूप से चुंबकीय प्रदर्शन, यांत्रिक गुणों, थर्मोइलेक्ट्रिसिटी और सिंटरिंग नियोडिमियम चुंबक की रासायनिक स्थिरता को प्रभावित करते हैं। आदर्श माइक्रोस्ट्रक्चर ठीक और एक समान मुख्य चरण अनाज है जो चिकने और पतले अतिरिक्त चरण से घिरा हुआ है। इसके अलावा, मुख्य चरण अनाज की आसान चुंबकीय दिशा को यथासंभव अभिविन्यास दिशा के साथ व्यवस्थित किया जाना चाहिए। शून्य, बड़े अनाज, या नरम चुंबकीय चरण आंतरिक कोएर्सिविटी में काफी कमी लाएंगे। अनाज की आसान चुंबकीय दिशा अभिविन्यास दिशा से विचलित होने पर विचुंबकीकरण वक्र की अवशेषता और वर्गाकारता एक साथ घट जाएगी। इस प्रकार, मिश्रधातुओं को 3 से 5 माइक्रोन व्यास वाले एकल-क्रिस्टल कणों में चूर्णित किया जाना चाहिए।

संक्षिप्त करने

चुंबकीय क्षेत्र अभिविन्यास संघनन को चुंबकीय पाउडर और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के बीच की अंतःक्रिया का उपयोग करके पाउडर को आसान चुंबकीयकरण दिशा के साथ संरेखित करने और इसे अंतिम चुंबकीयकरण दिशा के साथ सुसंगत बनाने के लिए संदर्भित किया जाता है। चुंबकीय क्षेत्र अभिविन्यास संघनन अनिसोट्रोपिक चुंबक के निर्माण का सबसे आम मार्ग है। एनडी-फे-बी मिश्र धातु को पिछली जेट मिलिंग प्रक्रिया में एकल क्रिस्टल कण में कुचल दिया गया है। एकल क्रिस्टल कण एक अक्षीय अनिसोट्रोपी है और उनमें से प्रत्येक में केवल एक आसान चुंबकीयकरण दिशा है। चुंबकीय पाउडर मोल्ड में ढीले ढंग से भरने के बाद बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की क्रिया के तहत बहु-डोमेन से एकल डोमेन में बदल जाएगा, फिर घूर्णन या गति के माध्यम से बाहरी चुंबकीय क्षेत्र दिशा के अनुरूप होने के लिए इसकी आसान चुंबकीयकरण दिशा सी-अक्ष को समायोजित करेगा। मिश्र धातु पाउडर की सी-अक्ष ने मूल रूप से संघनन प्रक्रिया के दौरान अपनी व्यवस्था की स्थिति को बनाए रखा। संघनित भागों को डिमोल्डिंग से पहले विचुंबकन उपचार से गुजरना चाहिए। संघनन प्रक्रिया का सबसे महत्वपूर्ण सूचकांक अभिविन्यास डिग्री है। सिंटर किए गए नियोडिमियम चुंबक की अभिविन्यास डिग्री विभिन्न कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है, जिसमें अभिविन्यास चुंबकीय क्षेत्र की ताकत, कण आकार, स्पष्ट घनत्व, संघनन विधि, संघनन दबाव आदि शामिल हैं।

सिंटरिंग

उच्च निर्वात या शुद्ध निष्क्रिय वातावरण के तहत संसाधित सिंटरिंग प्रक्रिया के बाद संकुचित भाग का घनत्व सिद्धांत घनत्व के 95% से अधिक प्राप्त कर सकता है। इसलिए, सिंटरिंग नियोडिमियम चुंबक में रिक्त स्थान बंद हो जाते हैं जो चुंबकीय प्रवाह घनत्व और रासायनिक स्थिरता की एकरूपता सुनिश्चित करते हैं। चूंकि सिंटरिंग नियोडिमियम चुंबक के स्थायी चुंबकीय गुण इसकी अपनी सूक्ष्म संरचना से निकटता से संबंधित हैं, इसलिए सिंटरिंग प्रक्रिया के बाद गर्मी उपचार भी चुंबकीय प्रदर्शन, विशेष रूप से आंतरिक निग्राहिता के समायोजन के लिए महत्वपूर्ण है। एनडी-समृद्ध अनाज सीमा चरण तरल चरण के रूप में कार्य कर रहा है जो सिंटरिंग प्रतिक्रिया को बढ़ावा देने और मुख्य चरण अनाज पर सतह दोषों को बहाल करने में सक्षम है। नियोडिमियम चुंबक का सिंटरिंग तापमान आमतौर पर 1050 से 1180 डिग्री सेल्सियस तक होता है। अत्यधिक तापमान अनाज की वृद्धि और आंतरिक निग्राहिता को कम करेगा। आदर्श आंतरिक निग्राहिता, विचुंबकन वक्र की वर्गाकारता, तथा उच्च तापमान अपरिवर्तनीय हानि प्राप्त करने के लिए, सिन्टर किए गए नियोडिमियम चुंबक को आमतौर पर 900 और 500 डिग्री सेल्सियस पर दो-चरणीय टेम्परिंग ताप उपचार की प्रक्रिया की आवश्यकता होती है।

मशीनिंग

मध्यम आकार के साथ नियमित आकार के अलावा, चुंबकीय क्षेत्र अभिविन्यास कॉम्पैक्टिंग प्रक्रिया में तकनीकी सीमाओं के कारण एक समय में आवश्यक आकार और आयामी सटीकता को सीधे प्राप्त करना कठिन है, जिससे, सिंटर किए गए नियोडिमियम चुंबक के लिए मशीनिंग एक अपरिहार्य प्रक्रिया है। एक विशिष्ट सेरमेट सामग्री के रूप में, सिंटर किए गए नियोडिमियम चुंबक काफी कठोर और भंगुर होते हैं, फिर पारंपरिक मशीनिंग तकनीक के बीच इसकी मशीनिंग प्रक्रिया के लिए केवल काटने, ड्रिलिंग और पीसने की प्रक्रिया लागू हो सकती है। ब्लेड कटिंग में आमतौर पर डायमंड कोटेड या CBN कोटेड ब्लेड का उपयोग किया जाता है। वायर कटिंग और लेजर कटिंग विशेष आकार के चुंबक की मशीनिंग के लिए अच्छी तरह से अनुकूल हैं, लेकिन इस बीच कम उत्पादन क्षमता और उच्च प्रसंस्करण लागत का आरोप लगाया गया है। सिंटर किए गए नियोडिमियम चुंबक की ड्रिलिंग प्रक्रिया मुख्य रूप से हीरे और लेजर को अपनाई जाती है। जब रिंग चुंबक का आंतरिक छेद 4 मिमी से बड़ा हो तो ट्रेपैनिंग प्रक्रिया का चयन करना आवश्यक है। ट्रेपैनिंग प्रक्रिया में उप-उत्पाद के रूप में, ट्रेपैन कोर का उपयोग अन्य उपयुक्त छोटे चुंबक के निर्माण के लिए किया जा सकता है और इस प्रकार सामग्री उपयोग अनुपात में उल्लेखनीय वृद्धि की जा सकती है। कॉपी पीसने के लिए पीसने वाला पहिया पीसने वाली सतह के आधार पर बनाया जाता है।

सतह का उपचार

सतह सुरक्षात्मक उपचार नियोडिमियम चुंबक, विशेष रूप से सिंटर किए गए नियोडिमियम चुंबक के लिए एक आवश्यक प्रक्रिया है। सिंटर किए गए नियोडिमियम चुंबक में बहु-चरण माइक्रोस्ट्रक्चर होता है और इसमें एनडी होता है₂फ़े₁₄बी मुख्य चरण, एनडी-समृद्ध चरण और बी-समृद्ध चरण। एनडी-समृद्ध चरण बहुत मजबूत ऑक्सीकरण प्रवृत्ति प्रदर्शित करते हैं और आर्द्र वातावरण में मुख्य चरण के साथ प्राथमिक बैटरी का गठन करेंगे। प्रतिस्थापन तत्वों की एक छोटी मात्रा चुंबक की रासायनिक स्थिरता को बढ़ाने में सक्षम है, लेकिन चुंबकीय प्रदर्शन की कीमत पर आती है। इसलिए, सिन्टर किए गए नियोडिमियम चुंबक की सुरक्षा मुख्य रूप से इसकी सतह पर लक्षित होती है। सिन्टर किए गए नियोडिमियम चुंबक के सतह उपचार को गीली प्रक्रिया और सूखी प्रक्रिया में वर्गीकृत किया जा सकता है। गीली प्रक्रिया से तात्पर्य है कि चुंबक को शुद्ध पानी या घोल में सतह सुरक्षात्मक उपचार से संसाधित किया जाता है। गीली प्रक्रिया में फॉस्फेट, इलेक्ट्रोप्लेटिंग, इलेक्ट्रोलेसप्लेटिंग, वैद्युतकणसंचलन, स्प्रे कोटिंग और डिप कोटिंग शामिल हैं। सूखी प्रक्रिया से तात्पर्य है कि चुंबक को घोल के संपर्क के बिना भौतिक या रासायनिक प्रक्रिया के माध्यम से सतह सुरक्षात्मक उपचार से संसाधित किया जाता है। सूखी प्रक्रिया में आम तौर पर भौतिक वाष्प जमाव (PVD) और रासायनिक वाष्प जमाव (CVD) शामिल होते हैं।

आकर्षण संस्कार

अधिकांश स्थायी चुम्बकों को उनके इच्छित अनुप्रयोगों के लिए उपयोग करने से पहले चुम्बकित किया जाता है। चुम्बकीकरण प्रक्रिया स्थायी चुम्बक की दिशा के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र को लागू करने और बढ़ी हुई बाहरी चुंबकीय क्षेत्र शक्ति के साथ तकनीकी संतृप्ति प्राप्त करने को संदर्भित करती है। प्रत्येक प्रकार के स्थायी चुंबकीय पदार्थ को चुम्बकीकरण दिशा में तकनीकी संतृप्ति को पूरा करने के लिए अलग चुंबकीय क्षेत्र शक्ति की आवश्यकता होती है। जब तक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति तकनीकी संतृप्ति चुंबकीय क्षेत्र से कम न हो, तब तक अवशेष और आंतरिक निग्राहिता इसके उचित मूल्यों से कम होगी। स्थायी चुम्बक को इस आधार पर आइसोट्रोपिक और अनिसोट्रोपिक प्रकार में विभाजित किया जा सकता है कि इसमें आसान चुम्बकीकरण दिशा है या नहीं। उच्च आंतरिक निग्राहिता वाले अनिसोट्रोपिक चुम्बक के रूप में, सिन्टर किए गए नियोडिमियम चुम्बक को आवेग चुम्बकीकरण के माध्यम से चुम्बकित करने की आवश्यकता होती है। संधारित्र को सुधार के बाद चार्ज किया जाएगा, फिर संधारित्र में विद्युत ऊर्जा चुम्बकीकरण स्थिरता में तात्कालिक निर्वहन करेगी। चुम्बकीकरण स्थिरता इसके माध्यम से तात्कालिक मजबूत धारा के दौरान स्पंदित चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न कर सकती है। इसलिए, कुंडली में स्थायी चुम्बक चुम्बकित हो जाएगा। सिन्टर किए गए नियोडिमियम चुंबक पर विभिन्न चुंबकन पैटर्न प्राप्त किए जा सकते हैं, जब तक कि इसकी अभिविन्यास दिशा के साथ टकराव न हो।