Segregation of Nd-Fe-B powders during injection molding of gears with magnetic properties

• Autorzy: Kaszuwara W. , Michalski B. , Ciupiński Ł. , Skalski A. , Paszkowski L. , Biało D.

Warianty tytułu

PL

Segregacja proszków Nd-Fe-B w procesie wytwarzania przez wtryskiwanie miniaturowych kół zębatych o właściwościach magnetycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The possibility of producing polystyrene-bonded micro-magnets with the use of two commercial nanocrystalline Nd-Fe-B powders (delivered by the Magnequench Co) was examined. The micro-magnets were formed by the injection method to obtain gear-shaped samples. The powders were produced by two different methods, namely the crushing of a rapidly cooled ribbon (MQP-16-7) or spraying (MQP-S). Depending on the production method, the powders differ in their particle shapes: the former method gave flaky particles whereas the latter - spherical particles. The particle shape has an essential effect upon the technological properties of the powder. The gear-shaped micro-magnets with a diameter of 2.6 mm were examined by X-ray tomography. An analysis of the 3D images has shown that during their injection with polystyrene, the powders undergo segregation. The largest particles of the MQP-S powder (spherical) are located at the greatest distance from the injection point which was positioned in the axis of the gear. They are also relatively numerous near the side surfaces of the gear. The filling ratio of this composite decreases as we pass along the radius of the gear. Taking into account the fact that the properties of the sprayed powders depend on their particle size, these observations will permit the of designing pieces with a gradient of magnetic properties. In the gears produced from the powder with flake-shaped particles, the flake surfaces tend to position themselves perpendicularly to the gear radius. The shape, therefore, of the powder particles determines the anisotropy of their distribution within the product. This observation can be utilized in the design of bonded magnets.

PL

Zbadano możliwość wykorzystania dwóch handlowych proszków nanokrystalicznych Nd-Fe-B firmy Magnequench do wytwarzania mikromagnesów wiązanych polistyrenem. Jako metodę formowania wykorzystano wtryskiwanie. Proszki te były wytwarzane różnymi metodami: poprzez kruszenie szybko chłodzonej taśmy (MQP-B) i poprzez rozpylanie (MQP-S). Proszki te różniły się kształtem cząstek: pierwszy z nich posiadał cząstki płatkowe, a drugi kuliste. Ma to zasadniczy wpływ na właściwości technologiczne proszku. Mikromagnesy w postaci kół zębatych o średnicy 2,6 mm badano m.in. za pomocą tomografu rentgenowskiego. Analizując obrazy 3D, stwierdzono, że proszki w czasie wtryskiwania z polistyrenem ulegają segregacji. Największe cząstki proszku MQP-S (kulistego) są najbardziej oddalone od punktu wtryskiwania, który był w osi koła zębatego. Jest ich też stosunkowo więcej przy powierzchniach bocznych koła. Współczynnik napełniania takiego kompozytu zmniejsza się wzdłuż promienia koła zębatego. Biorąc pod uwagę, że właściwości proszków rozpylanych zależą od ich wielkości, poczynione obserwacje pozwalają na projektowanie wtryskiwanych kształtek o gradiencie właściwości magnetycznych. W kołach zębatych zawierających proszek płatkowy, poszczególne płatki mają tendencję do układania się powierzchnią prostopadle do promienia koła. Zatem kształt cząstki proszku determinuje anizotropię rozmieszczenia cząstek w wyrobie. Fakt ten może być również wykorzystany przy projektowaniu magnesów wiązanych.

Słowa kluczowe

EN

Nd-Fe-B magnets; polymer bonded magnets; hard magnetic composite

PL

magnesy Nd-Fe-B; magnesy wiązane polimerem; kompozyty magnetycznie twarde

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 12, nr 2
• Strony: 93--97
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kaszuwara W.

autor

Michalski B.

autor

Ciupiński Ł.

autor

Skalski A.

autor

Paszkowski L.

autor

Biało D.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland,

Bibliografia

• [1] Niarchos D., Magnetic MEMS: key issues and some applications, Sensors and Actuators A 2003, 106, 255-262.
• [2] Aylesworth K.D., Zhao Z.R., Sellmyer D.J., Hadjipanayis G.C., Growth and control of the microstructure and magnetic properties of sputtered Nd2Fe14B films and multilayers, J. Magn. Magn. Mater. 1989, 82, 48.
• [3] Nakano M., Katoch R., Fukunaga H., Tutami S., Yamashita F., Fabrication of Nd-Fe-B thick-film magnets by high-speed PLD method, IEEE Trans. Magn. 2003, 39, 2863.
• [4] Michalski B., Leonowicz M., Kaszuwara W., Polymer bonded hard magnetic foils for MEMS applications, Kompozyty (Composites) 2011, 1, 29-33.
• [5] Paszkowski L., Skalski A., Biało D., Wpływ budowy kompozytów i warunków wtryskiwania na maksymalna gęstość energii magnetycznej (BH)max dielektromagnesów, Kompozyty (Composites) 2008, 3, 280-284.
• [6] Paszkowski L., Biało D., Wiśniewski W., Formowanie wtryskiwaniem kształtek kompozytów w osnowie polimerowej z metalowym napełniaczem proszkowym, Kompozyty (Composites) 2010, 1, 35-40.