釹鐵硼稀土永磁材料

1、稀稀土土永永磁磁材材料料釹釹鐵鐵硼硼稀土永磁材料是指稀土金屬和過渡族金屬形成的合金經(jīng)一定的工藝制成的永磁材料。稀土永磁材料已在機(jī)械、電子、儀表和醫(yī)療等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。釹鐵硼磁性材料，作為稀土永磁材料發(fā)展的最新結(jié)果，更因其優(yōu)異的磁性能而被稱為“磁王”。稀土元素有17種，分別表示如下：鈧（Sc） 釔（Y） 鑭（Ca） 鈰（Ce）鐠（Pr） 釹（Nd）钷（Pm） 釤（Sm）銪（Eu）釓（Gd）鋱（Tb） 鏑（Dy）鈥（Ho） 鉺（Er） 銩（Tm） 鐿（Yb） 镥（Lu）在釹鐵硼產(chǎn)品中常用的稀土金屬在釹鐵硼產(chǎn)品中常用的稀土金屬有有：釹釹、鐠、鏑、鋱、釓、鈥、鐠、鏑、鋱、釓、鈥稀土金屬的分布據(jù)資料

2、統(tǒng)計(jì)，中國的內(nèi)蒙、江西、浙江、廣東、福建、廣西、湖南等地都發(fā)現(xiàn)了稀土。由于存在的狀態(tài)不同，內(nèi)蒙的包頭稀土是氟碳鈰鑭礦形式存在而且是以輕稀土為主（釹前面的稀土），而江西等是離子型礦形式存在以中重稀土為主。世界的稀土大部分在中國，中國約占了世界稀土的80%，而中國的80%在內(nèi)蒙的包頭。世界上美國、俄羅斯、澳大利亞、越南等國家都發(fā)現(xiàn)了稀土。磁性材料磁性材料主要運(yùn)用的磁性材料有鐵氧體、鋁鎳鈷、釤鈷和釹鐵硼。釤鈷和釹鐵硼合稱稀土永磁材料。目前世界上應(yīng)用最多的還是鐵氧體，產(chǎn)品廉價，其次是釹鐵硼；鋁鎳鈷和釤鈷的溫度穩(wěn)定性比釹鐵硼好，因此在一些指針式儀表、軍用品和高檔消費(fèi)品中還離不開鋁鎳鈷和釤鈷材料。鐵氧體的

3、居里溫度為465，釹鐵硼的居里溫度為310，鋁鎳鈷的居里溫度為800，釤鈷的居里溫度在700800之間，因此釹鐵硼的溫度穩(wěn)定性最差，但性能最高，被稱為“磁王”，目前磁性材料的生產(chǎn)有燒結(jié)和粘結(jié)兩種工藝，粘結(jié)由于加了粘合劑磁性能不會高，但產(chǎn)品精度較高。釹鐵硼永磁材料的用途釹鐵硼永磁材料的用途 微波通訊技術(shù)中的應(yīng)用：在雷達(dá)技術(shù)、衛(wèi)星通訊、遙控遙測技術(shù)、電子跟蹤、電子對抗技術(shù)中需要用到，磁控電子管、磁控行波管、陰極射線管、環(huán)行器等都要用到釹鐵硼。在在電機(jī)工程中的應(yīng)用：稀土永磁材料電機(jī)工程中的應(yīng)用：稀土永磁材料產(chǎn)量的三分之一以上用來制造各種永產(chǎn)量的三分之一以上用來制造各種永磁電機(jī)，永磁電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是省銅、

4、省磁電機(jī)，永磁電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是省銅、省電、重量輕、體積小、比功率高。電電、重量輕、體積小、比功率高。電動自行車電機(jī)、電腦驅(qū)動電機(jī)、車床動自行車電機(jī)、電腦驅(qū)動電機(jī)、車床等的行速與轉(zhuǎn)速的測量電機(jī)、電梯的等的行速與轉(zhuǎn)速的測量電機(jī)、電梯的曳引機(jī)電機(jī)、麻將電機(jī)、冰箱空調(diào)電曳引機(jī)電機(jī)、麻將電機(jī)、冰箱空調(diào)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)動電機(jī)、汽車發(fā)動電機(jī)等機(jī)、風(fēng)力發(fā)動電機(jī)、汽車發(fā)動電機(jī)等等應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛。等應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛。在在電聲器件中的應(yīng)用：如揚(yáng)聲器（喇叭）、話筒、助聽器、電聲器件中的應(yīng)用：如揚(yáng)聲器（喇叭）、話筒、助聽器、立體聲耳機(jī)（立體聲耳機(jī)（MP3、MP4）、電話接收機(jī)及電聲傳感器等等。）、電話接收機(jī)及電聲傳感器等等。

5、在磁力機(jī)械工程中的應(yīng)用：磁力機(jī)械包括磁力傳動器、磁性齒輪、磁制動器、磁夾具、磁力打撈器、磁性軸承、磁力泵、磁性閥、磁封門、磁鎖和永磁起重器、永磁搬運(yùn)機(jī)等在交通運(yùn)輸工具中的應(yīng)用：利用同性相斥的原理而制造的列車叫磁懸浮列車；現(xiàn)代豪華轎車需要用15-70個永磁器件，如：風(fēng)擋刮水器電機(jī)、油泵電機(jī)、開窗電機(jī)、門鎖電機(jī)、去霧電機(jī)、自動汽控器、起動電機(jī)等。在磁分離技術(shù)中的應(yīng)用：利用磁性方法將鐵磁性物質(zhì)與非鐵磁性物質(zhì)分開的技術(shù)稱為磁分離技術(shù)。磁分離技術(shù)在選礦、選煤、原材料處理中得到了廣泛應(yīng)用。在磁化技術(shù)中的應(yīng)用：利用磁場對物質(zhì)進(jìn)行磁化作用，改變被磁化物質(zhì)的鍵合狀態(tài)與性質(zhì)；或改變原子、電子狀態(tài)，促進(jìn)物質(zhì)的化學(xué)反

6、應(yīng)與燃料的燃燒；或改變物質(zhì)的結(jié)晶形態(tài)或凝固點(diǎn)，這一技術(shù)稱為磁化技術(shù)。磁化器、汽車中的節(jié)油器、石油開采中的石油防蠟器等等。在磁療和健身器械方面的應(yīng)用：如磁療水杯、磁球、磁療機(jī)、磁療鞋、磁療帽、磁療手鐲、項(xiàng)鏈等，還有近年來發(fā)展較快的醫(yī)療設(shè)備核磁共振成像儀（MRI）每臺的用量在34噸釹鐵硼材料的基本特性及其顯釹鐵硼材料的基本特性及其顯微組織結(jié)構(gòu)微組織結(jié)構(gòu)釹鐵硼永磁體的主要原材料有稀土金屬釹釹鐵硼永磁體的主要原材料有稀土金屬釹,金屬元素鐵和非金屬金屬元素鐵和非金屬元素硼元素硼(有時會添加鋁有時會添加鋁,鈷鈷,鐠鐠,鏑鏑,鋱鋱,鎵等鎵等),一般表達(dá)式為一般表達(dá)式為: RE2TM14B(RE=Nd,Pr,

7、Dy TM=Fe,Co) 釹鐵硼三元系永磁材料是以釹鐵硼三元系永磁材料是以Nd2Fe14B化合物作為基體的化合物作為基體的,其成分應(yīng)其成分應(yīng)與化合物與化合物Nd2Fe14B分子式相近。但完全按分子式相近。但完全按Nd2Fe14B成分配比時成分配比時,磁磁體的磁性能很低，甚至無磁，只是實(shí)際的磁體當(dāng)中釹和硼的含量體的磁性能很低，甚至無磁，只是實(shí)際的磁體當(dāng)中釹和硼的含量比比Nd2Fe14B化合物的釹和硼含量多時化合物的釹和硼含量多時(即形成富釹相和富硼相即形成富釹相和富硼相)才才能獲得較好的永磁性能。能獲得較好的永磁性能。大量大量的組織觀察表明的組織觀察表明,燒結(jié)釹鐵硼系的合金顯微組織具有以下特?zé)Y(jié)

8、釹鐵硼系的合金顯微組織具有以下特征：征：(1)基體相基體相(主相主相)的晶粒呈多邊形的晶粒呈多邊形;(2)富富B相以孤立塊狀或顆粒狀存在相以孤立塊狀或顆粒狀存在;(3)富富Nd相沿晶界或晶界交耦處分布相沿晶界或晶界交耦處分布;(4)另外在基體中還有其他雜質(zhì)另外在基體中還有其他雜質(zhì),氧化物相和空洞等氧化物相和空洞等。p 金屬金屬特性特性燒結(jié)釹鐵硼是固體，密度燒結(jié)釹鐵硼是固體，密度7.27.7g/cm3,熔點(diǎn)大約在熔點(diǎn)大約在1150攝氏度攝氏度(微量元素的不微量元素的不同熔點(diǎn)也不同同熔點(diǎn)也不同),是金屬導(dǎo)體可是金屬導(dǎo)體可電鍍。電鍍。p 強(qiáng)強(qiáng)的永磁體的永磁體燒結(jié)釹鐵硼的理論磁能積為燒結(jié)釹鐵硼的理論磁

9、能積為64MGOe，飽和磁化強(qiáng)度為，飽和磁化強(qiáng)度為1.6T，而目前國內(nèi)外批，而目前國內(nèi)外批量化生產(chǎn)中最大的磁能積為量化生產(chǎn)中最大的磁能積為52MGOe。p物理量的概念和參數(shù)物理量的概念和參數(shù)u 1、居里溫度（、居里溫度（Tc表示）表示）居里溫度的概念：強(qiáng)鐵磁體由鐵磁性或亞鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判缘呐R界溫度稱為居里居里溫度的概念：強(qiáng)鐵磁體由鐵磁性或亞鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判缘呐R界溫度稱為居里溫度或居里點(diǎn)溫度或居里點(diǎn)Tc。釹鐵硼的居里溫度點(diǎn)是312攝氏度，Tc是磁性材料的重要參數(shù)，Tc高材料的工作溫度可提高，也可提高磁性材料的溫度穩(wěn)定性。加鈷、鋱、鏑等可提高磁性材料的居里溫度，因此在高矯頸力的產(chǎn)品中（H、SH

10、、）都加有鏑等提高Tc的材料。釹鐵硼的制造釹鐵硼的制造工藝工藝熔煉按工藝的不同分為常規(guī)熔煉（按工藝的不同分為常規(guī)熔煉（20kg、30kg、50kg、100kg ）和甩）和甩帶爐（帶爐（100kg、 300kg、 500kg ）兩種。）兩種。首先裝料再抽真至首先裝料再抽真至1Pa以下，開始送低功率加熱，邊加熱邊繼續(xù)以下，開始送低功率加熱，邊加熱邊繼續(xù)抽氣，隨溫度升高，吸附狀態(tài)的氣體，水份逐漸解吸而被抽出，抽氣，隨溫度升高，吸附狀態(tài)的氣體，水份逐漸解吸而被抽出，至爐料普遍呈現(xiàn)暗紅色，關(guān)閥充入氬氣，進(jìn)行增功率升溫到爐料至爐料普遍呈現(xiàn)暗紅色，關(guān)閥充入氬氣，進(jìn)行增功率升溫到爐料全部熔化，并進(jìn)行全部熔化，

11、并進(jìn)行5分鐘左右的精煉，精煉完畢減功率并進(jìn)行澆分鐘左右的精煉，精煉完畢減功率并進(jìn)行澆注，澆注時澆口應(yīng)對準(zhǔn)冷卻模，澆注完畢并進(jìn)行冷卻。合金錠放注，澆注時澆口應(yīng)對準(zhǔn)冷卻模，澆注完畢并進(jìn)行冷卻。合金錠放置和運(yùn)輸過程要注意雜質(zhì)的進(jìn)入如：手套的絲、空氣中的灰塵等。置和運(yùn)輸過程要注意雜質(zhì)的進(jìn)入如：手套的絲、空氣中的灰塵等。同時氧氣對合金有破壞作用，氧滲透進(jìn)去，使釹變成氧化釹；水同時氧氣對合金有破壞作用，氧滲透進(jìn)去，使釹變成氧化釹；水氣對合金有破壞作用，水碰到釹會生成釹的氧化物和氫化物，因氣對合金有破壞作用，水碰到釹會生成釹的氧化物和氫化物，因此熔煉過程要防雜質(zhì)、防氧化。此熔煉過程要防雜質(zhì)、防氧化。釹鐵硼的

12、燒結(jié)釹鐵硼的燒結(jié)成型或等靜壓后生坯不具備高永磁性能的顯微組織成型或等靜壓后生坯不具備高永磁性能的顯微組織,為了進(jìn)一為了進(jìn)一步提高密度改進(jìn)粉末顆粒之間的接觸性質(zhì)步提高密度改進(jìn)粉末顆粒之間的接觸性質(zhì),提高強(qiáng)度提高強(qiáng)度,使磁體具使磁體具備高永磁性能的顯微組織特征備高永磁性能的顯微組織特征,需要將壓坯加熱到粉末基體相需要將壓坯加熱到粉末基體相熔點(diǎn)以下的溫度進(jìn)行一段熱處理熔點(diǎn)以下的溫度進(jìn)行一段熱處理 燒結(jié)爐燒結(jié)爐應(yīng)具有良好的密封性應(yīng)具有良好的密封性,泄漏率低泄漏率低,因此經(jīng)常應(yīng)密閉抽真因此經(jīng)常應(yīng)密閉抽真空保持以防氣體空保持以防氣體,水汽的吸附水汽的吸附,切忌產(chǎn)品取出后讓爐門敞開著切忌產(chǎn)品取出后讓爐門敞開

13、著,長時間與外界空氣、水汽接觸長時間與外界空氣、水汽接觸.剝油箱也一樣應(yīng)及時關(guān)閉剝油箱也一樣應(yīng)及時關(guān)閉,防止防止水汽的吸附水汽的吸附,影響產(chǎn)品性能影響產(chǎn)品性能.燒結(jié)燒結(jié)工藝分燒結(jié)和時效兩段工藝工藝分燒結(jié)和時效兩段工藝,燒結(jié)溫度燒結(jié)溫度,甩帶氫碎料大約在甩帶氫碎料大約在1050 1085之間之間,鑄錠氫碎大約在鑄錠氫碎大約在10701095之間之間,鑄錠料在鑄錠料在11001135之間之間,時效分二段時效機(jī)制時效分二段時效機(jī)制890920和和500630二二段段,從燒結(jié)和時效到出爐整個工藝過程下來一般要從燒結(jié)和時效到出爐整個工藝過程下來一般要2038小時之間小時之間.后后加工加工Nd-Fe-B坯

14、料由于受生產(chǎn)因素的影響，尺寸精度都不能直接達(dá)到客戶要坯料由于受生產(chǎn)因素的影響，尺寸精度都不能直接達(dá)到客戶要求，須進(jìn)行后續(xù)加工后才能滿足客戶要求求，須進(jìn)行后續(xù)加工后才能滿足客戶要求。電鍍電鍍由于釹鐵硼產(chǎn)品防腐蝕性能比較差，因此必須進(jìn)行表面處理。由于釹鐵硼產(chǎn)品防腐蝕性能比較差，因此必須進(jìn)行表面處理。表面處理的形式表面處理的形式a. 鍍鋅：藍(lán)白鋅、白鋅、彩鋅、黑鋅。按環(huán)保要求又可分三價鉻鋅（環(huán)保鋅）鍍鋅：藍(lán)白鋅、白鋅、彩鋅、黑鋅。按環(huán)保要求又可分三價鉻鋅（環(huán)保鋅）和六價鉻鋅。和六價鉻鋅。b. 鍍鎳：亮鎳、黑鎳之分，目前鍍鎳都是鎳銅鎳三層電鍍方式鍍鎳：亮鎳、黑鎳之分，目前鍍鎳都是鎳銅鎳三層電鍍方式c.

15、 電泳（環(huán)氧鍍）：黑環(huán)氧、灰環(huán)氧之分電泳（環(huán)氧鍍）：黑環(huán)氧、灰環(huán)氧之分d. 磷化磷化e. 鍍金、鍍銅、鍍銀、鍍錫等鍍金、鍍銅、鍍銀、鍍錫等信賴性試驗(yàn)信賴性試驗(yàn)1. 跌落試驗(yàn)跌落試驗(yàn)：用膠水把產(chǎn)品和鐵皮粘在一起，從：用膠水把產(chǎn)品和鐵皮粘在一起，從11.5m空中自由落下并進(jìn)行多次重復(fù)，空中自由落下并進(jìn)行多次重復(fù)，看鍍層有沒有脫落，跌落試驗(yàn)基本上是驗(yàn)收鍍鋅產(chǎn)品?？村儗佑袥]有脫落，跌落試驗(yàn)基本上是驗(yàn)收鍍鋅產(chǎn)品。2.劃劃格試驗(yàn)：用刀對鍍層進(jìn)行劃格，看鍍層的結(jié)合情況（鍍鋅、鍍鎳都可以）。格試驗(yàn)：用刀對鍍層進(jìn)行劃格，看鍍層的結(jié)合情況（鍍鋅、鍍鎳都可以）。3.激激冷激熱試驗(yàn)：把電鍍鎳后的產(chǎn)品放在烘箱進(jìn)行加熱（

16、冷激熱試驗(yàn)：把電鍍鎳后的產(chǎn)品放在烘箱進(jìn)行加熱（200左右），然后放在水左右），然后放在水里激冷，這樣幾個循環(huán)，以檢驗(yàn)鍍鎳產(chǎn)品的結(jié)合力。里激冷，這樣幾個循環(huán)，以檢驗(yàn)鍍鎳產(chǎn)品的結(jié)合力。4.PCT試驗(yàn)：（壓力煮試驗(yàn)）條件：試驗(yàn)：（壓力煮試驗(yàn)）條件：2個大氣壓，個大氣壓，95%相對濕度，相對濕度，121溫度時，檢驗(yàn)鍍溫度時，檢驗(yàn)鍍層的結(jié)合力。層的結(jié)合力。5.失重失重試驗(yàn)：試驗(yàn)：Nd-Fe-B由于易氧化，不同的工藝和不同的添加元素，及不同的工藝控制，由于易氧化，不同的工藝和不同的添加元素，及不同的工藝控制，失重是不一樣的，失重試驗(yàn)的單位是每平方厘米失去多少毫克的重量，美國和歐洲的失重是不一樣的，失重試驗(yàn)

17、的單位是每平方厘米失去多少毫克的重量，美國和歐洲的標(biāo)準(zhǔn)不太一樣。標(biāo)準(zhǔn)不太一樣。美國要求：美國要求：PCT：2atm（大氣壓）（大氣壓） 95%RH（濕度）（濕度） 121，96小時，要求失重為小時，要求失重為10mg/cm2以下以下歐洲要求：歐洲要求：Hast試驗(yàn)：試驗(yàn)：3atm（大氣壓）（大氣壓）95%RH（濕度）（濕度） 130，240小時，要求失重小時，要求失重為為10mg/cm2以下以下顯然歐洲的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格得多，而目前國內(nèi)傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的顯然歐洲的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格得多，而目前國內(nèi)傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的Nd-Fe-B產(chǎn)品產(chǎn)品PCT試驗(yàn)大部分為試驗(yàn)大部分為80300 mg/cm2，如果添加鈷同時控制工藝常規(guī)工

18、藝也可達(dá)到，如果添加鈷同時控制工藝常規(guī)工藝也可達(dá)到10mg/cm2以下。如果以下。如果用其他工藝則相對好控制。用其他工藝則相對好控制。6. 鹽霧試驗(yàn)：條件是鹽霧試驗(yàn)：條件是5%的氧化鈉，的氧化鈉，35溫度，連續(xù)噴霧溫度，連續(xù)噴霧48小時或小時或72小時，鍍層是否小時，鍍層是否有腐蝕物。有腐蝕物。7. 恒溫恒試：恒溫恒試：90%濕度，濕度，80溫度；衡量環(huán)氧產(chǎn)品的防腐蝕性能。溫度；衡量環(huán)氧產(chǎn)品的防腐蝕性能。8. 老化試驗(yàn)：把產(chǎn)品加熱到某一溫度，保持老化試驗(yàn)：把產(chǎn)品加熱到某一溫度，保持1-2小時，取出冷卻，把加熱前的磁通和小時，取出冷卻，把加熱前的磁通和加熱后的磁通進(jìn)行對比，衡量產(chǎn)品的溫度穩(wěn)定性。加熱后的磁通進(jìn)行對比，衡量產(chǎn)品的溫度穩(wěn)定性。結(jié)結(jié) 論論釹釹鐵