烧结钕铁硼

2024-07-25

烧结钕铁硼（共4篇）

烧结钕铁硼篇1

现今, 材料科学逐渐引入人们的视野, 材料的阻燃技术、永磁材料、纳米材料等技术越来越被广大学者所研究, 本文围绕永磁材料全面而系统的分析烧结钕铁硼强磁特性。永磁材料是现代化生产大背景下的一种新型功能材料, 目前永磁材料主要有铝镍钴永磁材料、铁氧体永磁材料, 一些稀土永磁材料等几大类, 其中, 稀土材料的永磁特性最好, 借助天然的稀土金属加以一定的过渡金属, 在一定的工艺条件下, 制得一种永磁材料, 其中烧结钕铁硼就是一种的一种。烧结钕铁硼具有强磁特性, 但易碎, 因此在实际使用中, 需要加以小心利用, 不能遭冲击。烧结钕铁硼如今在各行各业均广泛应用, 例如机械、电子、医疗、玩具、航天航空、五金、混合电动汽车、节能家电等, 烧结钕铁硼强磁特性的研究是永磁材料领域的一大飞跃, 具有广泛的应用情景。

1 烧结钕铁硼强磁特性

烧结钕铁硼具有强磁特性, 与其显微组织直接相关, 烧结钕铁硼磁体主要由剩磁Br、磁能积 (BH) max、矫顽力Hci、居里温度TC构成磁性能参量。烧结钕铁硼的非结构化强磁特性由其材料的化成成分及其晶体结构来确定。烧结钕铁硼磁体的这些性能归因于其特有的制备工艺流程, 首先是烧结钕铁硼磁体成分设计与原材料的准备, 然后添加稀土金属和钕铁硼合金熔炼与铸锭, 带铸锭完成后, 经铸锭机械破碎或 (和) 氢碎, 经过粉末制备, 然后经磁场取向与生培成型, 烧结与同火处理, 经设备磁性能检测, 最后由机械加工与表面处理。

永磁材料性能多由自身结构和合金成分等决定, 几种典型永磁材料的磁性能对比如表1所示。

从表1可看出, 烧结钕铁硼永磁材料矫顽力Hci较大, 磁能积较大, 标准大气压下, 烧结钕铁硼的磁性能变化不大。大量的试验观察所得, 烧结钕铁硼显微组织具有如下特征。

(1) Nd2 Fe14B晶粒呈多边形形状。 (2) 富硼相为孤立块状或颗粒状。 (3) 富钕相呈薄层状, 也有呈颗粒状。 (4) 显微组织中, 也存在一些钕的氧化物和外来夹杂物及孔洞等。

对于烧结钕铁硼永磁合金中存在的相极其特征, 主要有Nd2 Fe14B硬磁相、富硼相、富钕相、钕的氧化物、外来杂质相。Nd2 F e14 B为硬磁相, 多边形, 尺寸与晶体取向都不同;富B相, 钕铁硼成分比为1∶4∶4, 大块或细小颗粒沉淀, 主要存在于晶界;富Nd相, 钕铁成分比有1∶1.2~1.4, 1∶2~2.3, 1∶3.5~4.4, >1∶7, 薄层状或颗粒状, 沿晶界分布;Nd的氧化物, Nd2O3, 大颗粒或小颗粒沉淀, 主要存在于晶界;外来杂质相;氯化物 (Nd Cl、Nd (OH) Cl) 或FeP-S相, 颗粒状。外来杂质相对烧结钕铁硼强磁特性影响较大。

2 烧结钕铁硼的主要磁性参数

由上述所知, 烧结钕铁硼磁体主要由剩磁Br、磁能积 (BH) max、矫顽力Hci、居里温度TC构成磁性能参量。

(1) 剩磁rB:永磁材料经磁化后, 当撤去外磁场时, 材料会保留一定的磁性, 这部分磁性称为剩磁。剩磁可以由剩余磁感应强度rB、剩余磁极化强度Jr、剩余磁化强度Mr来表示。剩磁是组织敏感参量, 烧结钕铁硼磁体是剩磁可表示为:

(2) 最大磁能积 (BH) max:最大磁能积是 (BH) max是B-H退磁曲线上某一点所对应的B与H的乘积的最大值。最大磁能积 (BH) max是永磁材料每单位体积储存的总能量。永磁材料在空气隙中产生的最大磁能积较大, 磁场能较大, 因此一般对于烧结钕铁硼磁体而言, 永磁体的磁能积越大越好。高性能永磁材料的退磁曲线是一直线, (BH) max的值位于退磁曲线的中点,

在式 (2) 中, ur为相对磁导率, u0为初始磁导率。提高最大磁能积 (BH) max的方法主要的是提高主相体积分数、增加晶粒取向度、提高磁体密度、控制磁体氧含量等。

(3) 矫顽力Hcj:当剩磁为Br时, 使剩磁Br减小为零所施加反向磁场的大小称为矫顽力。矫顽力是衡量永磁材料抗退磁能力的敏感磁性能参量, 一般要求矫顽力越大越好。烧结钕铁硼磁体矫顽力一般采用式 (3) 。

在式 (3) 中, a为晶粒结构缺陷对矫顽力的减小因子。Hk为磁矩一致转动所需要的各向异性场。Neff为晶粒自热退磁作用和晶粒之间的耦合相互作用而形成的有效退磁因子。MS为饱和磁化强度。由式 (3) , 矫顽力的减少主要是由于晶粒结构缺陷和晶粒相互作用 (包括晶粒间的相对取向程度) 造成的。

综合上述, 烧结钕铁硼的磁性能可由剩磁Br、磁能积 (BH) max、矫顽力Hci综合权衡, 一般可通过提高晶粒取向度、增大d/d0比值、尽量减小b、提高体积分数A等, 从而来提高rB。提高最大磁能积 (BH) max的方法主要的是提高主相体积分数、增加晶粒取向度、提高磁体密度、控制磁体氧含量等。矫顽力的减少主要是由于晶粒结构缺陷和晶粒相互作用 (包括晶粒间的相对取向程度) 造成的。

3 抗氧化剂和润滑剂的添加对磁体磁性能的影响

Nd2 Fe14B磁体中常含有大量的三氧化二钕。三氧化二钕是由生产过程中富钕相被氧化形成的结果, 三氧化二钕的含量越多, 永磁体剩磁rB和矫顽力Hcj下降越大。因此实际生产过程采取各种措施防止富钕相被氧化, 使Nd2 Fe14B磁体中三氧化二钕的含量最小。

绘制抗氧化剂的添加量对磁体磁性能的影响, 包括磁体剩磁Br, 磁体矫顽力Hcj, 最大磁积能BH, 磁体氧含量, 其结果如图1所示。

从图1可看出, 随着抗氧化剂的添加, 磁体剩磁Br先有一定的上升, 在0.04处取得最大值, 而后逐渐下降;随着抗氧化剂的添加, 磁体矫顽力Hcj是是逐渐增大的, 到0.04时, 上升较缓慢;对于磁体最大磁积能而言, 最大磁积能BH变化趋势和磁体剩磁相当, 先有一定的上升, 在0.04处取得最大值, 而后逐渐下降;随着抗氧化剂的添加, 磁体氧含量是逐渐下降的。因此, 在抗氧化剂含量低于0.04时, 抗氧化剂含量对磁体剩磁Br, 磁体矫顽力Hcj, 最大磁积能BH, 磁体氧含量影响较大, 当抗氧化剂含量高于0.04时, 抗氧化剂含量对磁体剩磁Br, 最大磁积能BH影响不大, 对磁体氧含量、磁体矫顽力Hcj影响较大, 磁体矫顽力Hcj可提高150 k J/m3。

Nd2 Fe14B永磁粉末颗粒流动性较差, 在粉末混合时加入适量的润滑剂, 可减少磁性颗粒转动阻力, 提高粉末的取向度, 提高磁体剩磁, 提高永磁体最终磁性能。绘制润滑剂的添加对磁体磁性能的影响, 包括磁体剩磁Br, 磁体矫顽力Hcj, 最大磁积能BH, 磁体密度, 其结果如图2所示。

从图2可看出, 随着润滑剂的添加, 磁体剩磁Br先有一定的上升, 在0.04处取得最大值, 而后几乎保持不变, 磁体矫顽力Hcj是是逐渐增大的, 到0.04时, 上升较迅速;对于磁体最大磁积能而言, 最大磁积能BH先有一定的上升, 在0.04处取得最大值, 而后逐渐下降;磁体氧含量变化趋势和最大磁积能BH相当。因此, 当润滑剂含量高于0.04时, 润滑剂含量对磁体剩磁Br, 最大磁积能BH影响不大, 对磁体氧含量、磁体矫顽力Hcj影响较大, 磁体矫顽力Hcj可提高50 k J/m3。

4 结语

本文围绕永磁材料全面而系统的分析烧结钕铁硼强磁特性。永磁材料是现代化生产大背景下的一种新型功能材料, 烧结钕铁硼磁体主要由剩磁Br、磁能积 (BH) max、矫顽力Hci、居里温度TC构成磁性能参量。烧结钕铁硼具有强磁特性, 在各行各业均广泛应用, 例如电子、医疗、航天航空、混合电动汽车、节能家电等, 因此烧结钕铁硼强磁特性的研究具有广泛的应用情景。

参考文献

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[2]张静贤, 张同俊, 崔琨.NdFeB永磁材料腐蚀机理与防护[J].材料开发与应用, 2001 (4) :38.

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[7]王标.SC铸片微结构对烧结NdFeB结构与磁性能的影响[J].功能材料与器件学报, 2004, 10 (1) :37-40.

烧结钕铁硼篇2

基本信息

【英文名称】Materials for sintered neodymium iron boron permanent magnets 【标准状态】被代替【全文语种】中文简体【发布日期】1992/7/9 【实施日期】2000/11/1 【修订日期】2000/6/5 【中国标准分类号】H65 【国际标准分类号】77.150.99

关联标准

【代替标准】GB 13560-1992 【被代替标准】GB/T 13560-2009 【引用标准】GB/T 2828-1987,GB/T 3217-1992,GB/T 8170-1987,GB/T 9637-1988,GB/T 17803-1999

适用范围&文摘

烧结钕铁硼篇3

目前,阴极电泳涂装工艺已成熟地用于汽车行业, 在近几年在磁钢产品中也逐步得到应用。但是,钕铁硼材料化学活性高,表面容易氧化,且组分是合金,由于电位差不同,极易发生晶间腐蚀,其电泳涂装比钢零件困难。在磁钢件电泳涂装工艺中,有些故障容易被忽视,造成产品质量问题。以下对烧结钕铁硼磁钢件电泳涂装生产中遇到的2 起故障进行分析,寻找故障根源,使之得到解决。

1 故障一

( 1) 问题当天涂装的磁钢工件固化后均出现大面积缩孔,即烘干时涂层的展平不均衡,产生火山口状的凹坑,直径为0. 5 ~ 3. 0 mm。成批工件表面大面积缩孔,且出现在工件的各个表面,零件上端尤为严重。

( 2) 原因缩孔的诱因主要包括除油、表调、磷化、电泳、吹干、水洗工序。对槽液和设备观察发现各工序处理合格,无任何问题: 除油很彻底; 零件磷化后表面呈浅灰色,且均匀致密,表面全部润湿; 电泳槽液24 h连续超滤和过滤,并无其他杂质,槽液的参数也在规定范围内; 吹干使用的压缩空气经过3 道过滤,滤纸测试显示管道内无油和水; 工序间的水洗也没有被油污污染的痕迹。

缩孔到底是怎么产生的呢? 进一步观察水洗后的电泳漆膜,湿润状态下无异常,但经过压缩空气吹干后,膜表面呈现出白色点状物质,零件垂直表面较少, 上端较多。将其固化、冷却,并在放大光源下检查,发现有白点出现的地方均形成了大小不一的缩孔。

分析认为问题出现在新制作的工装上: 距离导电钩300 mm、用于加固而焊接的横杆进入除油槽时,由于除油槽液液位比其他槽液液位高,槽液粘附在横杆上,在后续工序中,横杆均在槽液液面之上,导致粘附的除油液未能得到有效的清洗; 最后的下挂吹干工序是由上至下进行吹干的,横杆上粘附的除油液在高压风的吹动下,散落在电泳后的零件表面,形成了白色点状物质,在固化时产生了缩孔现象。

( 3) 解决办法将超声波除油槽液液面降至与其他槽液相同高度后,故障即可排除。

2 故障二

( 1) 问题当天生产的某一批磁钢件表面固化后出现大面积颗粒,即固化后的电泳涂膜中或涂膜外粘附的凸起物分布在局部或整个表面上。

( 2) 原因电泳涂装过程中产生颗粒的原因: 空气中的灰尘附着; 磷化膜粗糙、表面粘附的磷化沉渣未清洗掉; 电泳槽液有沉淀物、凝聚物或其他异物,槽液过滤不良; 电泳后水洗水中含涂料浓度过高; 烘干炉内较脏,落上颗粒状的污物; 进入电泳槽的被涂物及挂具不干净等。

因为磁钢的每个面都有颗粒,且全部包裹在电泳涂层中,所以环境、烘干炉、挂具合格,不会造成落在涂层外的颗粒。磷化液清澈,各项参数均在工艺范围内, 颗粒也不是由此引起的。

是不是电泳槽液中杂质被吸附到工件表面而造成的呢? 采用剩磁强度计对工件进行检查,发现本批零件均有弱磁性。有磁性的工件会吸附电泳槽液中有磁性的杂质粒子,将其包裹在电泳涂膜中,形成颗粒。

烧结钕铁硼篇4

关键词：钕铁硼,裂纹,检测

1 概述

烧结钕铁硼永磁体以其资源丰富、磁性能优异而得到广泛使用, 但是烧结钕铁硼永磁体在生产过程中存在产生裂纹的风险, 尤其对大块烧结钕铁硼永磁体, 此现象一直困绕着生产企业。本文在此基础上, 对其生产过程中可能产生裂缝的原因进行了总结, 针对裂纹检测列出了几种方法, 并对适用情况进行了对比分析。

2 烧结钕铁硼永磁体裂纹产生的可能原因

烧结钕铁硼永磁体的加工过程, 环环相扣, 每道工序出现问题都将对产品质量产生严重影响, 轻者产品磁性能下降, 重者整炉产品报废, 针对烧结钕铁硼永磁体在生产过程中可能产生裂纹, 经查阅论文及书藉, 对其可能产生的原因总结如下:

2.1 脱氢工艺及粉沫成分

磷片在氢碎后有大量的氢存在粉沫中, 氢在粉沫有利的方面是可以防止粉沫的氧化, 便于操作, 对钕铁硼永磁体的一致性和重复性也有好处;不足之处, 大量的氢只能在烧结过程中去除, 大块钕铁硼磁体中心部位的氢气在往外扩散时, 有可能导致大块磁体外层空隙处有氢存在, 导致磁体存在裂纹, 脆性增加, 抗弯强度降低[1]。

烧结钕铁硼的制造属于粉沫冶金, 其粉沫颗粒的大小和成分密切关系到烧结钕铁硼的性能, 其中铁基合金中氧含量超过2%时, 压坯的孔隙度将增大很多, 压坯出现裂纹的缺陷将增加[2]。

2.2 压型、烧结过程

产品制造前首先将粉沫压制成毛坯, 压制成型的方法有很多类, 如模压法、模压加冷等静压及橡皮模等静压等, 如果在压制时不能保证毛坯料的密度均匀, 由于烧结时各部位收缩不一致而导致裂纹产生, 目前多数钕铁硼生产企业常用的压制方法是双向压制加冷等静压, 基本可以保证毛坯密度均匀。

烧结过程分预烧结、高温烧结、时效处理、冷却, 其中冷却阶段要保证炉内不同部位冷却速度和均匀性, 否则也易产生裂纹。

2.3 机加工过程

大部分烧结钕铁硼永磁体机加工主要采用磨加工, 此时要注意砂轮材质的选取, 如砂轮的导热性不好, 在加工过程中容易导致钕铁硼永磁体局部温度过高, 造成表面氧化, 甚至产生裂纹, 如图1所示, 另外, 冷却液的选取也至关重要。

2.4 包装过程

烧结钕铁硼永磁体属于粉沫冶金材料, 材质相对较脆, 尤其对于大块永磁体, 如在包装过程中外力过大, 可能导致永磁体断裂, 要限制过大的外部冲击力, 冲击断裂如图2所示。

3 后期对烧结钕铁硼永磁体裂纹的检测方法

3.1 目测、放大镜

在使用烧结钕铁硼永磁体时, 首先可以通过目测或放大镜去检查永磁体有无裂纹, 这种情况只适用于永磁体外表面的裂纹, 并且裂纹较大。

3.2 磁极观察片