第一代和第二代稀土永磁材料的主要成分鈷價格較高，同時其產(chǎn)地在當時政局穩(wěn)定性較差的非洲，因此在20世紀70年代，發(fā)掘硬磁性稀土-鐵基化合物成為研究熱點。1984年，來自日本住友特殊金屬公司的佐川真人和美國通用汽車公司的Croat幾乎同時報道了Nd-Fe-B基新型稀土永磁材料。這種永磁體的主相為Nd2Fe14B相，最大磁能積可達到290kJ/m3。Nd2Fe14B主相擁有優(yōu)異的磁性能，磁晶各向異性場μ0HA和飽和磁化強度Ms分別達到7.60T和1.60T，理論磁能積更是高達64MGOe。同時，稀土釹的資源相對豐富，在釹鐵硼基稀土永磁材料中含量也不高。除居里溫度較低外，這種材料在當時便被認為是非常理想且應(yīng)用前景非常廣闊的永磁材料。釹鐵硼基稀土永磁體的研制成功，也宣告了第三代稀土永磁材料的誕生。燒結(jié)釹鐵硼磁體迄今依舊是磁性能最高的永磁體，并早已成為航空航天、國防軍工、電子通信、清潔能源、交通運輸、礦山機械、醫(yī)療保健及家用電器等諸多領(lǐng)域所必需的功能材料，代表性的應(yīng)用包括永磁電機、磁性分離設(shè)備、核磁共振成像、硬盤驅(qū)動器、消費電子及風(fēng)力發(fā)電。
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磁體縮略圖.jpg "圓環(huán)磁體縮略圖")
燒結(jié)釹鐵硼磁體生產(chǎn)工藝
燒結(jié)釹鐵硼磁體通常以純金屬或中間合金為原材料。原材料在真空或惰性氣氛下進行感應(yīng)熔煉，待合金溶液實現(xiàn)均勻化后，完成澆鑄獲得速凝片。將速凝片制成平均粒度為3~7μm的磁粉，在磁場中取向成型成毛坯，隨后在高真空或惰性起分下進行燒結(jié)。燒結(jié)毛坯經(jīng)機械加工、表面處理和充磁后獲得成品。
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配料
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熔煉和鑄片
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氫破
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氣流磨
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壓制成型
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燒結(jié)
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加工
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表面處理
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充磁
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發(fā)貨
燒結(jié)釹鐵硼磁體磁性能
燒結(jié)釹鐵硼磁體通常以純金屬或中間合金為原材料。原材料在真空或惰性氣氛下進行感應(yīng)熔煉，待合金溶液實現(xiàn)均勻化后，完成澆鑄獲得速凝片。將速凝片制成平均粒度為3~7μm的磁粉，在磁場中取向成型成毛坯，隨后在高真空或惰性起分下進行燒結(jié)。燒結(jié)毛坯經(jīng)機械加工、表面處理和充磁后獲得成品。
牌號 剩磁 Br
磁感矯頑力 Hcb
內(nèi)稟矯頑力 Hcj
最大磁能積 (BH)max
最高工作溫度 Tw
T kGs kA/m kOe kA/m kOe kJ/m3 MGOe ℃ N30 1.08-1.13 10.8-11.3 ≥798 ≥10.0 ≥955 ≥12 223-247 28-31 80 N33 1.13-1.17 11.3-11.7 ≥836 ≥10.5 ≥955 ≥12 247-271 31-34 80 N35 1.17-1.22 11.7-12.2 ≥868 ≥10.9 ≥955 ≥12 263-287 33-36 80 N38 1.22-1.25 12.2-12.5 ≥899 ≥11.3 ≥955 ≥12 287-310 36-39 80 N40 1.25-1.28 12.5-12.8 ≥907 ≥11.4 ≥955 ≥12 302-326 38-41 80 N42 1.28-1.32 12.8-13.2 ≥915 ≥11.5 ≥955 ≥12 318-342 40-43 80 N45 1.32-1.38 13.2-13.8 ≥923 ≥11.6 ≥955 ≥12 342-366 43-46 80 N48 1.38-1.42 13.8-14.2 ≥923 ≥11.6 ≥955 ≥12 366-390 46-49 80 N50 1.40-1.45 14.0-14.5 ≥796 ≥10.0 ≥876 ≥11 382-406 48-51 80 N52 1.43-1.48 14.3-14.8 ≥796 ≥10.0 ≥876 ≥11 398-422 50-53 80 N55 1.46-1.52 14.6-15.2 ≥796 ≥10.0 ≥876 ≥11 414-430 52-54 80 N35M 1.17-1.22 11.7-12.2 ≥868 ≥10.9 ≥1114 ≥14 263-287 33-36 100 N38M 1.22-1.25 12.2-12.5 ≥899 ≥11.3 ≥1114 ≥14 287-310 36-39 100 N40M 1.25-1.28 12.5-12.8 ≥923 ≥11.6 ≥1114 ≥14 302-326 38-41 100 N42M 1.28-1.32 12.8-13.2 ≥955 ≥12.0 ≥1114 ≥14 318-342 40-43 100 N45M 1.32-1.38 13.2-13.8 ≥995 ≥12.5 ≥1114 ≥14 342-366 43-46 100 N48M 1.37-1.43 13.7-14.3 ≥1027 ≥12.9 ≥1114 ≥14 366-390 46-49 100 N50M 1.40-1.45 14.0-14.5 ≥1033 ≥13.0 ≥1114 ≥14 382-406 48-51 100 N52M 1.43-1.48 14.3-14.8 ≥1050 ≥13.2 ≥1114 ≥14 398-422 50-53 100 N54M 1.45-1.50 14.5-15.0 ≥1051 ≥13.2 ≥1114 ≥14 414-438 52-55 100 N35H 1.17-1.22 11.7-12.2 ≥868 ≥10.9 ≥1353 ≥17 263-287 33-36 120 N38H 1.22-1.25 12.2-12.5 ≥899 ≥11.3 ≥1353 ≥17 287-310 36-39 120 N40H 1.25-1.28 12.5-12.8 ≥923 ≥11.6 ≥1353 ≥17 302-326 38-41 120 N42H 1.28-1.32 12.8-13.2 ≥955 ≥12.0 ≥1353 ≥17 318-342 40-43 120 N45H 1.32-1.36 13.2-13.6 ≥963 ≥12.1 ≥1353 ≥17 342-366 43-46 120 N48H 1.37-1.43 13.7-14.3 ≥995 ≥12.5 ≥1353 ≥17 366-390 46-49 120 N50H 1.40-1.45 14.0-14.5 ≥1011 ≥12.7 ≥1353 ≥17 382-406 48-51 120 N52H 1.43-1.48 14.3-14.8 ≥1027 ≥12.9 ≥1353 ≥17 398-422 50-53 120 N35SH 1.17-1.22 11.7-12.2 ≥876 ≥11.0 ≥1592 ≥20 263-287 33-36 150 N38SH 1.22-1.25 12.2-12.5 ≥907 ≥11.4 ≥1592 ≥20 287-310 36-39 150 N40SH 1.25-1.28 12.5-12.8 ≥939 ≥11.8 ≥1592 ≥20 302-326 38-41 150 N42SH 1.28-1.32 12.8-13.2 ≥987 ≥12.4 ≥1592 ≥20 318-342 40-43 150 N45SH 1.32-1.38 13.2-13.8 ≥1003 ≥12.6 ≥1592 ≥20 342-366 43-46 150 N48SH 1.37-1.43 13.7-14.3 ≥1027 ≥12.9 ≥1592 ≥20 366-390 46-49 150 N50SH 1.40-1.45 14.0-14.5 ≥1003 ≥12.6 ≥1592 ≥20 382-406 48-51 150 N28UH 1.04-1.08 10.4-10.8 ≥764 ≥9.6 ≥1990 ≥25 207-231 26-29 180 N30UH 1.08-1.13 10.8-11.3 ≥812 ≥10.2 ≥1990 ≥25 223-247 28-31 180 N33UH 1.13-1.17 11.3-11.7 ≥852 ≥10.7 ≥1990 ≥25 247-271 31-34 180 N35UH 1.17-1.22 11.7-12.2 ≥860 ≥10.8 ≥1990 ≥25 263-287 33-36 180 N38UH 1.22-1.25 12.2-12.5 ≥876 ≥11.0 ≥1990 ≥25 287-310 36-39 180 N40UH 1.25-1.28 12.5-12.8 ≥899 ≥11.3 ≥1990 ≥25 302-326 38-41 180 N42UH 1.28-1.32 12.8-13.2 ≥899 ≥11.3 ≥1990 ≥25 318-342 40-43 180 N45UH 1.32-1.36 13.2-13.6 ≥908 ≥11.4 ≥1990 ≥25 342-366 43-46 180 N48UH 1.37-1.43 13.7-14.3 ≥908 ≥11.4 ≥1990 ≥25 366-390 46-49 180 N28EH 1.04-1.08 10.4-10.8 ≥780 ≥9.8 ≥2388 ≥30 207-231 26-29 200 N30EH 1.08-1.13 10.8-11.3 ≥812 ≥10.2 ≥2388 ≥30 223-247 28-31 200 N33EH 1.13-1.17 11.3-11.7 ≥836 ≥10.5 ≥2388 ≥30 247-271 31-34 200 N35EH 1.17-1.22 11.7-12.2 ≥876 ≥11.0 ≥2388 ≥30 263-287 33-36 200 N38EH 1.22-1.25 12.2-12.5 ≥899 ≥11.3 ≥2388 ≥30 287-310 36-39 200 N40EH 1.25-1.28 12.5-12.8 ≥899 ≥11.3 ≥2388 ≥30 302-326 38-41 200 N42EH 1.28-1.32 12.8-13.2 ≥899 ≥11.3 ≥2388 ≥30 318-342 40-43 200 N45EH 1.32-1.36 13.2-13.6 ≥899 ≥11.3 ≥2388 ≥30 342-366 43-46 200 N28AH 1.04-1.08 10.4-10.8 ≥787 ≥9.9 ≥2786 ≥35 207-231 26-29 230 N30AH 1.08-1.13 10.8-11.3 ≥819 ≥10.3 ≥2786 ≥35 223-247 28-31 230 N33AH 1.13-1.17 11.3-11.7 ≥843 ≥10.6 ≥2786 ≥35 247-271 31-34 230 N35AH 1.17-1.22 11.7-12.2 ≥876 ≥11.0 ≥2786 ≥35 263-287 33-36 230 N38AH 1.22-1.25 12.2-12.5 ≥899 ≥11.3 ≥2786 ≥35 287-310 36-39 230 - 磁性能表格中數(shù)據(jù)基于室溫測量；
- 磁體最高工作溫度同時受磁體長徑比、鍍層厚度和其他環(huán)境因素共同影響。
參數(shù) 單位 參考范圍 剩磁溫度系數(shù) α(Br) %/℃ -0.08 ~ -0.13 內(nèi)稟矯頑力溫度系數(shù) β(Hcj) %/℃ -0.35 ~ -0.80 居里溫度 Tc ℃ 310-380 回復(fù)磁導(dǎo)率 μrec – 1.05 燒結(jié)釹鐵硼磁體物理性能
除永磁特性和耐腐蝕性能外，燒結(jié)釹鐵硼磁體的工作穩(wěn)定性與自身物理性能也密切相關(guān)。燒結(jié)釹鐵硼磁體的物理性能涵蓋力學(xué)特性、電學(xué)特性和熱學(xué)特性等。燒結(jié)釹鐵硼磁體的力學(xué)特性主要使用沖擊韌性、斷裂韌性和抗彎強度來表征，其對磁體加工性能和長期服役性能存在顯著影響。金屬材料的電學(xué)特性主要以電阻率衡量。燒結(jié)釹鐵硼磁體具有較低的電阻率，因而應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機械時易受渦流損耗影響。燒結(jié)釹鐵硼磁體的熱學(xué)特性通常以熱膨脹系數(shù)表征。當燒結(jié)釹鐵硼磁體與裝配材料熱脹冷縮差異較大時，尺寸變化會對磁體產(chǎn)生一定應(yīng)力，并有可能引發(fā)磁體發(fā)生機械損傷或性能惡化。
項目 參數(shù) 單位 參考范圍 物理性能 密度 g/cm3 7.40-7.80 維氏硬度 – 550-650 電學(xué)性能 電阻率 μΩ·m 1.4 機械性能 抗壓強度 MPa 1050 抗張強度 MPa 80 抗彎強度 MPa 290 熱學(xué)性能 導(dǎo)熱性能 W/(m·K) 6-8 熱膨脹系數(shù) 10-6/K C⊥: -1.5, C∥: 6.5. 燒結(jié)釹鐵硼磁體表面處理
以鈷為主要成分的釤鈷磁體具有出色的化學(xué)穩(wěn)定性，因而無需通過任何表面防護處理便可升任絕大多數(shù)的應(yīng)用場景。但對于釹鐵硼磁體來說，表面防護是一個必經(jīng)的工序，尤其是燒結(jié)釹鐵硼磁體。富釹相具有非常強的氧化傾向，在潮濕環(huán)境將與Nd2Fe14B主相構(gòu)成原電池并率先發(fā)生腐蝕，主相顆粒由此逐漸從主體剝離。燒結(jié)釹鐵硼磁體的表面處理分為濕法及干法兩大類。常用的濕法包括電鍍、化學(xué)鍍、電泳、噴涂和浸涂等。干法則通常采用物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積。
表面處理工藝 厚度 (μm)
外觀 鹽霧試驗測試 (小時)
PCT測試 (小時)
特性 藍白鋅 4-15 藍白色 ≥24 – 第二常用的單層鍍層，抗腐蝕能力較差。 彩鋅 4-15 彩色 ≥48 – 抗腐蝕能力略優(yōu)于藍白鋅。 鎳銅鎳 5-20 銀白色 ≥48 ≥48 最常用的多層鍍層，耐濕熱性及耐鹽霧性能好。 化學(xué)鎳 5-20 暗銀色 ≥72 ≥48 外觀均勻，耐濕熱性及耐鹽霧性能優(yōu)異。 鎳+金 5-20 金色 ≥72 ≥96 導(dǎo)電性能及裝飾性能優(yōu)異。 鎳+銀 5-20 銀色 ≥72 ≥96 導(dǎo)電性能及裝飾性能優(yōu)異。 鎳+錫 5-20 銀色 ≥72 ≥96 耐濕熱性能優(yōu)異。 鈍化/磷化 1-3 深灰色 – – 臨時性防護。 真空鍍鋁 2-15 銀白色 ≥24 ≥24 值得推薦的鍍層。 環(huán)氧樹脂 10-30 黑色/灰色 ≥72 ≥72 耐濕熱性及耐鹽霧性能優(yōu)異，結(jié)合力強。 派瑞林 5-20 透明 ≥96 – 耐濕熱、耐鹽霧及耐溶劑性能優(yōu)異，無針孔。 Everlube 10-15 金黃色 ≥120 ≥72 耐濕熱性能優(yōu)異。 特氟龍 8-15 黑色 ≥24 ≥24 耐高溫及耐摩擦性能好，自潤滑且防水。 備注：磁體抗腐蝕性能同時也受磁體形狀及尺寸影響。 燒結(jié)釹鐵硼磁體充磁方式
充磁是指沿特定方向?qū)τ来朋w施加磁場，并逐漸增加磁場強度使永磁體達到技術(shù)飽和狀態(tài)的過程。不同類型的永磁體達到技術(shù)飽和狀態(tài)所需要的磁場強度是不同的。燒結(jié)釹鐵硼磁體可以在其易磁化方向?qū)崿F(xiàn)不同的磁極分布方式。
軸向充磁
軸向多極充磁
徑向充磁
徑向多極充磁
徑向斜極充磁
輻射充磁
