永磁材料主要有铝镍钴(AlNiCo)系金属永磁,一代SmCo5永磁体(称为1:5型钐钴合金),第二代Sm2Co17(称为2:17型钐钴合金)永磁体,第三代稀土永磁合金NdFeB(称作钕铁硼合金)。随着科学技术的发展,钕铁硼永磁材料的性能不断提高,应用领域不断扩大。高磁能积(50兆高斯≈400kJ/m3)、高矫顽力(28EH、32EH)和高使用温度(240C)的烧结钕铁硼已产业化生产。钕铁硼永磁铁的主要原材料有稀土钕(Nd)32%、金属元素铁(Fe)64%和非金属元素硼(B)1%(少量添加镝(Dy)、铽(Tb)、钴(Co)、铌(Nb)、(Ga)、铝(Al)、铜(Cu)等元素)。钕铁硼三元系永磁材料是以Nd2Fe14B化合物作为基体的,其成分应与化合物Nd2Fe14B分子式相近。但完全按Nd2Fe14B成分配比时,磁体的磁性能很低,渗镝渗铽工厂,甚至无磁。只是实际的磁体当中钕和硼的含量比Nd2Fe14B化合物的钕和硼含量多时才能获得较好的永磁性能。
主要有三个参量:剩磁Br(Residual Induction),单位Gauss,从饱和状态去除磁场后,剩余的磁通密度,代表了磁铁对外所能提供磁场强弱;矫顽力Hc(Coercive Force),单位Oersteds,就是把磁体放在一个反向外加磁场中,当外加磁场增加到一定强度时磁体的磁性就会消失,把这个抵抗外加磁场的能力称为矫顽力,代表了衡量抗退磁能力;磁能积BHmax,单位Gauss-Oersteds, 就是单位体积材料所产生的磁场能量,是磁铁所能存储能量多少的一个物理量。
热压钕铁硼
热压钕铁硼在不添加重稀土元素的情况下可实现与烧结钕铁硼相近的磁性能,具有致密度高、取向度高、耐蚀性好、矫顽力高等优点,但机械性能不好且由于专利垄断,加工成本较高,目前市场上仅美国通用、日本大同(Daido)和欧洲达美三家公司拥有生产技术,且仅有日本大同能够实现热压钕铁硼产品量产。2018年2月银河磁体建成国内首条热压钕铁硼生产线,产能达300吨/年,预计量产在即。
热压钕铁硼永磁材料采用热压或热流变工艺制备,首先按一定成分配比,采用溶体快淬法,制备出钕铁硼快淬带,渗镝渗铽,再将其破碎成一定颗粒度的粉末,然后在惰性气体或真空环境中,一定温度下,将其密实,压制成坯,这时的产品为各向同性磁体毛坯;在惰性气体或真空环境下,慕磁科技渗镝渗铽,更换或变动模具,提高温度,钕铁硼渗镝渗铽专利,重新加压,将各向同性磁体毛坯经热流变产生各向异性,获得各向异性磁体毛坯。后各向同性磁体毛坯或各向异性磁体毛坯经机械加工,磁化(充磁)得到终的各向同性磁或各向异性热压钕铁硼永磁材料。
每一种形状的永磁体有不同的尺寸,生产过程很难做到一次成型。一般生产流程是:
生产出大块(大尺寸)的坯料→→烧结和回火→→机械加工(包括切割、打孔)→→磨加工→→表面镀层(涂层)→→检测(磁体性能、表面质量和尺寸精度)→→充磁→→包装→→出厂。
1、机械加工分为三类:
切割加工:将圆柱、方柱状磁体切割成圆片状、方片状;
外形加工:将圆形、方形磁体加工成扇形、瓦型或有凹槽或其他复杂形状的磁体;
打孔加工:将圆棒、方棒状磁体加工成圆筒状或方筒状磁体。其加工方式有:磨削切片加工、电火花切割加工和激光加工。
2、烧结钕铁硼永磁元件表面一般要求光滑和达到一定精度,毛坯交货的磁体表面需要进行表面磨加工。
一个是否合格的磁体,不仅仅需要性能的达标,尺寸公差的控制也直接影响它的应用。而尺寸的保障直接取决于工厂的加工实力,加工设备随着经济和市场需求也在不断更新,更的设备以及产业自动化的趋势,不仅仅是满足客户对产品精度日益增长的需求,同时也节约了人力和成本,使其更具备市场竞争力。