Rispetto al tradizionale processo di metallurgia delle polveri, lo stampaggio di NdFeB presenta due caratteristiche principali: orientamento del campo magnetico e protezione dall'ossidazione. Il processo di stampaggio determina la geometria, le dimensioni e l'orientamento del magnete ed è un collegamento chiave nella preparazione del NdFeB sinterizzato. Lo stampaggio viene generalmente suddiviso in due categorie: pressatura a secco e pressatura ad umido.
1. Stampaggio a umido
Il processo di stampaggio a umido è ampiamente utilizzato nella ceramica funzionale e in altri campi. Nel 2001, Hitachi ha utilizzato olio minerale come solvente e ha aggiunto il tensioattivo metil oleato per preparare un magnete ad alte prestazioni con Br=1,46 T (14,6 kG) e 1,20 MA/m (15,1 kOe). L'effetto lubrificante dei reagenti organici può migliorare la fluidità e l'orientamento della polvere, preparando così un compatto con elevata uniformità. Tuttavia, il processo di stampaggio a umido è complesso ed estremamente inefficiente. La grande quantità di solvente rilasciato durante il processo di sinterizzazione danneggerà il sistema del vuoto e anche il carbonio residuo influenzerà le prestazioni del magnete, quindi il metodo di stampaggio a umido viene gradualmente abbandonato.
2. Stampaggio a secco
Dopo anni di pratica e miglioramenti da parte dei professionisti dei materiali magnetici, lo stampaggio a secco è diventato il metodo preferito per la produzione di massa su larga scala. La polvere magnetica viene orientata da un campo magnetico in una cavità dello stampo di una certa forma e il penetratore viene chiuso per completare la pressione. Tuttavia, all’aumentare della densità del corpo verde, l’orientamento verrà inevitabilmente distrutto. Lo stampaggio a secco può essere suddiviso in pressatura parallela e pressatura verticale in base alla relazione corrispondente tra la direzione del campo magnetico e la direzione di pressatura. Il metodo di pressatura verticale è quello più utilizzato perché provoca meno danni all’orientamento della polvere. In Cina, viene spesso utilizzato un metodo di pressatura in due fasi, ovvero la densità del compatto verde viene pressata a 3,8-4,1 g/cm3, quindi viene utilizzata la stessa riduzione della pressione (circa 180 MPa) per aumentare la densità del verde densità compatta (circa 4,5 g/cm3) senza distruggere il livello di orientamento esistente. In questo modo è possibile provare vari tipi di stampi come stampi automatici e stampi combinati, con elevata efficienza produttiva e prestazioni stabili. Tuttavia, i metodi di pressatura verticale, pressatura isostatica, post-macinazione e lavorazione a fette presentano i seguenti limiti:
(1) A causa della limitazione della quantità di deformazione del pezzo grezzo e dello strato di ossido, il margine di lavorazione del pezzo grezzo è ampio e il tasso di resa è basso;
(2) Il metodo di pressatura secondaria richiede la sigillatura sotto vuoto dopo il corpo verde, che ha un ciclo di processo lungo e un basso grado di automazione;
(3) Il grado di orientamento verrà comunque danneggiato durante il processo di chiusura e pressatura dello stampo.
Le principali direzioni di miglioramento al momento sono: in primo luogo, annullare la pressatura isostatica e realizzare una produzione automatizzata dallo stampaggio alla sinterizzazione; in secondo luogo, utilizzare lo stampaggio senza pressione e altri metodi per migliorare ulteriormente il grado di orientamento; inoltre, per fogli sottili a forma di piastrella, ad anello, e varie forme complesse, il prodotto ha sviluppato un processo di stampaggio quasi netto e un processo di stampaggio senza lavorazione per produrre direttamente prodotti uguali o vicini alla forma di il prodotto finale.
UN. Processo di stampaggio una tantum
Aumentando la pressione della pressa di stampaggio, la densità del corpo verde aumenta fino a superare i 4,2 g/cm3, eliminando così la pressatura isostatica. Dopo essere stato pressato dalla pressa di formatura completamente automatica, viene automaticamente impilato da un robot nella scatola di sinterizzazione e trasportato attraverso un canale sigillato protetto da gas inerte. Al forno di sinterizzazione continua, il forno viene inserito attraverso la valvola a saracinesca, che realizza la produzione automatizzata e riduce i costi di manodopera. L'intero processo viene eseguito in un ambiente a basso contenuto di ossigeno, che favorisce la stabilità del processo e delle prestazioni.
Per eliminare il danno al grado di orientamento durante il processo di stampaggio, l'orientamento viene eseguito in uno stato sciolto o in uno stato di micropressione e lo stampo viene utilizzato per la sinterizzazione sotto vuoto o ad alta pressione. Questo metodo presenta requisiti elevati in termini di materiale dello stampo, permeabilità magnetica e rugosità delle pareti della cavità interna. Tuttavia, poiché lo spazio tra le polveri è troppo ampio, è difficile densificare esclusivamente mediante azione capillare durante il processo di sinterizzazione ed è facile restringersi e deformarsi.
B. Stampaggio di campi magnetici a impulsi di pressione isostatica di film di gomma
Lo stampo in gomma riempito con polvere magnetica viene posizionato nello stampo in metallo. Attraverso l'orientamento del campo magnetico pulsato, il penetratore metallico comprime la pellicola di gomma e la polvere magnetica. A causa della restrizione della cavità dello stampo in metallo, lo stampo in gomma si espande verso la cavità interna e applica la sua pressione isostatica alla polvere. Sul campione, poiché non c'è movimento relativo tra la parete interna della cavità dello stampo e la polvere, l'orientamento è ben mantenuto. Tuttavia, a causa della differenza di durezza e di modulo di Young tra la pellicola di gomma e lo stampo di acciaio, il compatto è soggetto a deformazioni non uniformi.
C. Processo di stampaggio Near Net (pressatura di un pezzo singolo)
L'orientamento del campo magnetico della pressa parallela è lo stesso della direzione di pressatura, quindi il grado di danno all'orientamento è molto più elevato di quello della pressa verticale. Inoltre, a causa della dimensione limitata del palo di orientamento, l'area di pressatura del prodotto è minore. Tuttavia, grazie ai vantaggi dell'alimentazione e dell'orientamento, il metodo di pressatura parallela può formare e pressare prodotti cilindrici, circolari, di forma speciale e monopezzo in una sola volta. Ha un'elevata precisione di pressatura e una buona consistenza delle proprietà magnetiche, che riduce il margine di lavorazione e migliora l'utilizzo del materiale. Tuttavia, il processo di pressatura a pezzo singolo presenta requisiti più elevati in termini di fluidità della polvere, pressa (precisione del servocontrollo, dimensione e uniformità del campo magnetico, distribuzione automatica della polvere, ecc.), stampo e processo di sinterizzazione.