Neodimyum-Demir-Bor (NdFeB) mıknatısları, günümüzün en güçlü ve teknolojik olarak kritik kalıcı mıknatıslarıdır. Elektrikli araçlardan (EV) robotik sistemlere kadar geniş bir alanda kullanılan bu mıknatısların yüksek performansı, büyük ölçüde toz metalurjisi adı verilen karmaşık bir üretim sürecine bağlıdır. Mıknatısın nihai manyetik özellikleri, toza ilk şeklinin verildiği andan, çevresel etkilere karşı korunduğu son aşamaya kadar titizlikle kontrol edilir.
Atomizasyon, sinterlenmiş NdFeB mıknatıs üretiminin başlangıç noktasıdır ve temel amacı, homojen bir alaşımı hızlıca katılaştırıp mıknatısın ilk mikro yapısını oluşturmaktır.
Şerit Döküm (Strip Casting): En yaygın kullanılan yöntemdir. Erimiş NdFeB alaşımı, hızla soğutulmuş bir dönen tambur üzerine dökülerek ince şeritler veya pullar (flakes) halinde katılaşır. Hızlı soğutma, mıknatısın gücünü sağlayan ana faz olan $Nd_2Fe_{14}B$ kristallerinin boyutunu küçültür ve mikro yapının homojenliğini artırır.
Gaz Atomizasyonu: Erimiş metal akımı, inert (soy) gaz (genellikle Argon) jetleri kullanılarak ince damlacıklara ayrılır. Bu damlacıklar hızla katılaşarak küresel metal tozları oluşturur. Gaz atomizasyonu, özellikle katkılı imalat (Additive Manufacturing) için gereken küresel ve yüksek saflıkta tozlar sağlamasıyla önem kazanmaktadır.
Katılaşma hızı ve mikro yapı kontrolü, nihai mıknatısın manyetik performansının temelini atar.
Atomizasyon veya şerit döküm ile elde edilen alaşım parçaları, manyetik alan altında preslenmeye uygun hale getirilmek için çok ince bir toza dönüştürülmelidir. Bu, sinterlenmiş mıknatıs üretiminde verimlilik ve güç için en zorlu adımdır.
Ön Öğütme (Kırma): Hidrojenle Kırılma (Hydrogen Decrepitation - HD) gibi yöntemlerle alaşım parçaları gevşetilir ve kaba toza ayrılır.
İnce Öğütme (Jet Mill/Jet Öğütme): Kaba toz, yüksek hızlı inert gaz (Nitrojen veya Argon) jetleri kullanan jet değirmenlerine beslenir. Bu değirmenler, toz partiküllerini birbirine çarparak veya bir hedefe çarparak partikül boyutunu 3-5 mikrometre (µm) aralığına indirir.
Partikül boyutunun bu kadar ince olması, sinterleme sırasında yoğunlaşmayı ve mıknatısın nihai yoğunluğunu maksimize etmek için gereklidir. Ancak, NdFeB tozu yüksek reaktiviteye sahip olduğundan, tüm öğütme süreçleri oksidasyonu ve karbon alımını önlemek için inert atmosferde (vakum veya Argon) yapılmalıdır.
NdFeB mıknatıslarının kimyasal olarak aktif olan Neodimyum içeriği, tozu ve nihai ürünü neme ve oksijene karşı son derece hassas hale getirir. Pasivasyon ve kaplama, mıknatısın ömrünü uzatmak için zorunludur.
Pasivasyon Filmi Oluşturma: Tozun veya mıknatısın yüzeyinde kimyasal yöntemlerle ince ve koruyucu bir katman (genellikle Nitrat, Fosfat veya Kromattan dönüştürülmüş film) oluşturulur. Pasivasyon, korozyon başlangıcını geciktiren bir ön işlemdir.
Kaplama (Nihai Koruma): Yüksek performanslı mıknatıslarda pasivasyon genellikle tek başına yeterli değildir. Mıknatısa son şekli verildikten sonra, manyetik özellikleri korumak ve ömrünü uzatmak için genellikle şu kaplamalar uygulanır:
Nikel-Bakır-Nikel (Ni-Cu-Ni): En yaygın üç katmanlı metal kaplama.
Epoksi/Polimer Kaplamalar: Nemli ortamlarda ek koruma sağlar.
Kaplama, mıknatısın yüzeyini su ve oksijenden izole ederek manyetik gücün zamanla azalmasına neden olan korozyonu (paslanmayı) önler ve mıknatısın zorlu çalışma koşullarında (nemli motorlar, sensörler) güvenilirliğini garanti eder.
