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Neodymium Magnets: Nd-Fe-B Alloy Milled, Pressed in a Field and Sintered (Sagawa 1988)
Neodymium magnets are iron, boron and neodymium. Sagawa's team at Sumitomo melted the three together, ground the casting to a powder finer than 10 µm, lined the grains up in a magnetic field while pressing them, and sintered the compact in argon. Their sample 5, 79 % iron, 6 % boron and 15 % neodymium by atoms, reached 36.5 MGOe, higher than the best samarium-cobalt magnets of the day.
Source: M. Sagawa et al. (Sumitomo Special Metals), US 4,770,723 (1988). Unknown: how the pure iron, the ferroboron and the neodymium metal are made; the patent does not say. The magnetising is ours, after Przybylski et al., Sensors 16:569 (2016). The 1 kg weights are our arithmetic from the patent's atomic percentages. Picture: the patent's Fig. 8.
エキスパート
2 days
手順
1
1
Weigh sample 5: 79 Fe, 6 B, 15 Nd
Weigh sample 5: 79 Fe, 6 B, 15 Nd
Sample 5 is 79 % iron, 6 % boron and 15 % neodymium by atoms. Use 99.9 % electrolytic iron, ferroboron (19.38 % B, 5.32 % Al, 0.74 % Si, 0.03 % C, the rest iron) and neodymium of 99.7 % or better. Ours: a 1 kg melt, by arithmetic: 626.8 g iron, 50.4 g ferroboron, 325.8 g neodymium. Unknown: how these three are made.
このステップの材料:
電解鉄626.8 g
フェロボロン50.4 g
金属ネオジム325.8 g必要な工具:
天秤ばかり2
2
Melt by high frequency in argon and cast
Melt by high frequency in argon and cast
Melt the charge in a high-frequency (induction) furnace under argon and pour it into a water-cooled copper mould.
必要な工具:
誘導炉
耐火粘土のるつぼ
アルゴン
高圧ガスボンベ
水冷銅型
耐熱手袋3
3
Stamp to 35 mesh, ball-mill to 3-10 µm
Stamp to 35 mesh, ball-mill to 3-10 µm
Crush the casting in a stamp mill until it passes a 35-mesh sieve. Then grind it in a ball mill for 3 hours, to 3-10 µm.
必要な工具:
スタンプミル
ふるい組（段階目）
鉄製ボールミル
保護めがね4
4
Press in a 10 kOe field at 1.5 t/cm²
Press in a 10 kOe field at 1.5 t/cm²
Line the powder up in a magnetic field of 10 kOe and press it at 1.5 tonnes per cm². Unknown: the size and shape of the magnets.
必要な工具:
磁場中プレス5
5
Sinter in argon at 1000-1200 °C
Sinter in argon at 1000-1200 °C
Sinter the compacts at 1000-1200 °C for about one hour in argon, then let them cool. Sample 5 measured 13.0 kG remanence, 8.0 kOe coercivity and 36.5 MGOe.
必要な工具:
管状炉アルゴン高圧ガスボンベ耐熱手袋6
6
Magnetise the magnets
Magnetise the magnets
Ours, after Przybylski et al., Sensors 16:569 (2016): put each magnet in the coil of an impulse magnetiser and discharge a capacitor bank through it. They found a field of 1200 kA/m enough to saturate N38 sintered Nd-Fe-B; their magnetiser used a 1 mF bank charged up to 5000 V, a thyristor switch and a 440-turn coil of 3 mm copper wire with an 80 mm bore.
必要な工具:
着磁器
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