磁性材料知識(shí)問(wèn)答（工藝類(lèi)15-21）

15、磁場(chǎng)取向與壓型?

粉末磁場(chǎng)取向是制造高性能燒結(jié)磁體的關(guān)鍵工藝技術(shù)之一。磁場(chǎng)取向的目的是使每一個(gè)粉末顆粒的易磁化方向（c 軸）都沿相同方向取向，制成各向異性磁體，則沿粉末顆粒c軸取向的方向有最大的剩磁 Br，進(jìn)而提高磁體的最大磁能積。粉末的取向成都對(duì)磁體的剩磁 Br 和最大磁能積(BH)max 均有重要的影響。粉末壓型有兩個(gè)目的：一是按用戶需求將粉末壓制成一定的形狀與尺寸的壓坯；二是保持在磁場(chǎng)取向中所獲得的晶體取向度。目前普遍采用的壓型方法有三種：模壓法、模壓加冷等靜壓和橡皮模壓（加冷等靜壓）。壓型過(guò)程是磁粉吸氧的主要過(guò)程，所以成型過(guò)程有嚴(yán)格的防氧化措施，要求磁粉稱(chēng)量或壓制過(guò)程在惰性氣體保護(hù)下作業(yè)。此過(guò)程采用的設(shè)備是成型壓機(jī)。

16、釹鐵硼磁性材料如何保存？

1、釹鐵硼磁鐵不要接近電子器材，因?yàn)榇盆F本身就存在正負(fù)極，有一個(gè)電路回路，接近的話會(huì)影響電子設(shè)備及控制回路而影響使用。

2、磁鐵不要存放在潮濕的環(huán)境中，以免其氧化,導(dǎo)致外觀、物理特性及磁性能發(fā)生變化。

3、對(duì)金屬物體有敏感反應(yīng)的人若接近磁體，會(huì)照成皮膚粗糙、泛紅。若出現(xiàn)上述反應(yīng)，請(qǐng)不要接觸磁鐵。

4、不要將磁鐵接近軟盤(pán)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、信用卡、磁帶、徣記卡、電視顯像管等。若將磁鐵接近磁性記錄器等器件，會(huì)影響甚至破壞記錄數(shù)據(jù)。

注意以下幾方面：

1、磁鐵千萬(wàn)不要放在強(qiáng)電流周邊；

2、磁鐵不能放在火上烤，經(jīng)高溫的；

3、磁鐵是不能受到敲擊和劇烈振動(dòng)的；

4、體積小的磁鐵不能與大磁鐵放在一起；

5、蹄形磁鐵也應(yīng)在兩極上加一片軟鐵使兩極連起來(lái)，并把相鄰磁鐵的南北極倒置。

6、小磁鐵（如磁針）不能與大磁鐵放在一起；在保存釹鐵硼磁鐵時(shí)，對(duì)環(huán)境的要求就是干燥，還有就是不讓釹鐵硼磁材遇到酸堿之類(lèi)的化學(xué)品，免得釹鐵硼磁材受到影響，出現(xiàn)腐蝕、生銹等現(xiàn)象。所以將釹鐵硼磁材放置于一層木板之上，對(duì)于避免受潮，還是有不錯(cuò)的效果的。存放磁鐵時(shí)要始終十分小心，因?yàn)榇盆F會(huì)自己吸附到一起，可能會(huì)夾傷手指。磁鐵相互吸附時(shí)也有可能會(huì)因碰撞而損壞磁鐵本身（碰掉邊角或撞出裂紋）。

17、如何改善Nd－Fe－B 燒結(jié)磁體的高溫減磁特性？

永磁體的高溫減磁與磁體的綜合性能（包括成分、磁性能、微觀結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)及鍍層 特性等）有關(guān)，同時(shí)也與磁體在磁路中的工作狀態(tài)有關(guān)。要改善燒結(jié) Nd－Fe－B 磁體在高 溫下工作的磁特性，需從以一角度著手：

1、首先要將磁體設(shè)計(jì)在良好的工作狀態(tài)

將磁體的工作負(fù)載點(diǎn)設(shè)計(jì)在（BH）m 點(diǎn)以上，這樣犧牲一點(diǎn)磁能積，可增加磁體工作 時(shí)的不可逆減磁安全性；盡量采用長(zhǎng)徑比大一些的磁體尺寸設(shè)計(jì)，避免采用易磁化方向尺寸小于 1mm 的磁體。 由于燒結(jié) Nd－Fe－B 磁體的矯頑力由形核機(jī)理決定，使得磁體的矯頑力及退磁曲線方形度  受磁體的表面狀態(tài)、比表面積（表面積/體積）、長(zhǎng)徑比等因素影響。當(dāng)磁體的尺寸小于 1mm  時(shí)，磁體的矯頑力及退磁曲線方形度會(huì)明顯低于大塊磁體。磁體的表面粗糙度越小、比表面積越小、長(zhǎng)徑比越大，其在高溫下工作的磁特性就越穩(wěn)定；采用良好的磁路通風(fēng)、散熱設(shè)計(jì)。

2、采用性能合適的磁體

首先，要確定好器件是要求在一定溫度下工作時(shí)，強(qiáng)調(diào)的是磁通的可逆損失小還是磁通 的不可逆損失要小。若器件主要是要求磁體在高溫下磁通的可逆損失要小，則應(yīng)選擇剩磁溫度系數(shù)小的磁體（如含 Co 的磁體）；若器件主要是要求磁體在高溫下磁通的不可逆損失要小，則應(yīng)選擇 Hcj 高的磁體（如 35H、35SH、35UH、33EH 等）； 若器件要求磁體在高溫 下磁通的可逆、不可逆損失都要小，則應(yīng)選擇含 Co 且同時(shí)具有高 Hcj的磁體；在成本允許的情況下，盡量采用 Hcj 高的磁體；值得注意的是，通常生產(chǎn)廠家提供給用戶的燒結(jié)  Nd－Fe－B 磁體的高溫退磁曲線及 磁體的溫度系數(shù)，是用標(biāo)準(zhǔn)尺寸（如 φ10.0*φ10.0mm）的磁體測(cè)量的。當(dāng)用戶所使用的磁體產(chǎn)品比表面積比標(biāo)準(zhǔn)試樣小、長(zhǎng)徑比標(biāo)準(zhǔn)試樣大時(shí)，生產(chǎn)廠家所提供的磁體的高溫退磁曲 線及磁體的溫度系數(shù)能真實(shí)反映產(chǎn)品的高溫工作特性；若用戶所使用的磁體產(chǎn)品比表面積比 標(biāo)準(zhǔn)試樣大、長(zhǎng)徑比標(biāo)準(zhǔn)試小時(shí)，產(chǎn)品的實(shí)際高溫工作特性往往會(huì)比生產(chǎn)廠家所提供的數(shù)據(jù) 略低。也就是說(shuō)，燒結(jié) Nd－Fe－B 磁體產(chǎn)品的實(shí)際高溫工作特性不僅與磁體本身的磁性能 有關(guān)，還與磁體的尺寸及磁體的工作狀態(tài)等因素有關(guān)。

3、采用合適的表面保護(hù)層

磁體的表面保護(hù)層實(shí)際高溫工作特性也有影響。實(shí)踐表明，所有的電化學(xué)表面鍍層處理都會(huì)降低 Nd－Fe－B 燒結(jié)磁體產(chǎn)品的高溫工作特性，也就是說(shuō)，在磁體的性能、尺寸相 同的情況下，黑片磁體的高溫工作特性比帶鍍層的磁體產(chǎn)品要好。在現(xiàn)有的帶鍍層的磁體產(chǎn)品中 Ni－Zn 合金鍍層的高溫工作特性最好，Zn 鍍層次這，Ni 鍍層最差。但從耐蝕性的角 度來(lái)說(shuō)，Ni 鍍層最好，Ni-Zn 合金鍍層次之，Zn 鍍層最差。因此，用戶在選擇磁體產(chǎn)品時(shí)， 除了要確定好磁體的磁性能和尺寸公差外，還應(yīng)根據(jù)磁體的具體工作環(huán)境，綜合對(duì)磁體的表面保護(hù)層進(jìn)行選擇。

18、生產(chǎn)高性能 Nd-Fe-B 燒結(jié)磁體的幾種新工藝技術(shù)？

1、濕壓成型技術(shù)(HILOP)

為了減少在制粉和成型過(guò)程中粉末的氧化和提高粉粒的取向度，日本日立金屬公司提出了濕壓成型工藝，稱(chēng)之為HILOP( Hitachi Low Oxygen Process)。即利用礦物油作溶劑，將無(wú)氧條件下經(jīng)氣流磨制得的粉末放入其中混合成料漿， 料漿在 1120kA/m(14kOe)磁場(chǎng)下壓制成型，經(jīng)100℃  ≤T≤300℃下真空(13Pa)處理 1 小時(shí)，濾去壓制坯中的油，然后真空燒結(jié)。

濕壓成型的優(yōu)點(diǎn)是：

(1)由于磁場(chǎng)成型前后粉末處于油中，直到燒結(jié)之前不與空氣接觸，因而磁體中氧含量大大減少，從傳統(tǒng)工藝的 0.58%降至 0.16%。

(2)磁場(chǎng)成型過(guò)程中，磁粉是在濕潤(rùn)的狀態(tài)下取向的，減小了粉粒之間摩擦力和凝聚力，因而磁粉取向度大大提高。

 (3)由于濕壓工藝不易氧化，因此磁粉的粒度可以控制得更細(xì)，更均  勻，這樣燒結(jié)磁體的平均晶粒尺寸也更細(xì)，更均勻，隨著磁體晶粒尺寸的減少和均勻分布， 磁體的抗蝕性和機(jī)械強(qiáng)度也得到控制。

M.Takaheshi 等利用濕壓成型工藝獲得了磁性為 (BH)max=408kJ/m3， Hci=1048kA/m 的磁體。其成分為 Nd28.86Dy0.75Fe 余 Nb0.34Al0.08Cu0.05B1.01,其氧含量少于 0.2%，磁體密度達(dá) 7.7g/cm3。

2、橡皮模壓(RIP)技術(shù)

橡皮模壓(Rubber Isostatic Pressing)是將裝填有合金粉的橡膠模置于金屬中，加上脈  沖磁場(chǎng)進(jìn)行磁定向，置于壓機(jī)上，加上靜磁場(chǎng)，使上下壓頭將橡膠模和合金粉一起壓縮，其橡膠模內(nèi)的合金粉受到的是等靜壓壓縮。而傳統(tǒng)的磁場(chǎng)成型工藝都是在金屬模具中進(jìn)行的，無(wú)論是平行于磁場(chǎng)方向壓制，還是垂直于磁場(chǎng)方向壓制，粉末顆粒都在一個(gè)方向上移動(dòng)。由于受模壁和磁粉之間磨擦力的阻礙，以及受磁粉之間磁性排斥力的影響， 引起某些顆粒易磁化方間偏離取向磁場(chǎng)方向排列。與一般金屬模壓相比，RIP 具有以下特點(diǎn)：

(1) RIP 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，磁性能比金屬模壓好(見(jiàn)表 1)。

(2) RIP 是等靜壓壓縮，磁粉的 c 軸定向在壓縮過(guò)程中不易被打亂。

(3) RIP 自動(dòng)化裝置比金屬模壓簡(jiǎn)單緊湊。

表 1   兩種壓制方法對(duì) Nd-Fe-B 燒結(jié)磁體磁性能的影響

3、 Nd-Fe-B 合金錠的均勻化等溫退火技術(shù)

為提高磁性能，就必須使磁體中基體相(Nd2Fe14B)的體積分?jǐn)?shù)增加，合金中 Nd 的含量降低到接近于化學(xué)計(jì)量成分。當(dāng) Nd 的含量較低時(shí)，冶煉后的鑄錠中析出大量的α-Fe，而 燒結(jié)過(guò)程中。α-Fe 與富 Nd 相結(jié)合生成 Nd2Fe14B 是很困難的，所以應(yīng)避免鑄錠中出現(xiàn)α -Fe。測(cè)定結(jié)果表明[22]Nd-Fe-B 合金錠經(jīng)過(guò)均勻化等溫退火處理，減少了α-Fe 量，并減少 了與α-Fe 有關(guān)的第二相數(shù)量。因?yàn)橥嘶鹌陂gα-Fe 與富 Nd 邊界相以及 Nd1+εFe4B4 相反 應(yīng)，生成了更多的 Nd2Fe14B 相。當(dāng)合金錠中α-Fe 析出量少于 2% (質(zhì)量)時(shí)，破碎和制粉 就不困難了，同時(shí) Nd 的降低使磁體的耐蝕性有明顯提高。
鑄帶工藝技術(shù)：
鑄帶工藝與快淬工藝相似，將鑄塊厚度進(jìn)一步降低為 250～350μm，寬度為數(shù)厘米。冷卻輪旋轉(zhuǎn)線速度為 lm/s，比快淬時(shí)的輪速慢得多。因此，所得的鑄片是晶態(tài)的。這一新技術(shù)能大量生產(chǎn)晶粒結(jié)構(gòu)微細(xì)而且均勻、沒(méi)有α-Fe 析出的薄帶。目前，已經(jīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)高磁能積Nd-Fe-B 磁體。它能生產(chǎn)最大磁能積(BH)max 高于 400kJ/m3的磁體，也能得到高 Hci 的磁體。鑄帶工藝特點(diǎn)是：
(1)在稀土含量較低時(shí)可避免大量的α-Fe 生成，這為生產(chǎn)高(BH)max 磁體創(chuàng)造了條件。
(2)均勻微結(jié)構(gòu)，富稀土相片層之間有充分大的距離(約 3μm)，使柱狀 Nd2Fe14B 晶粒在制 粉后能夠在其間形成單晶粉末顆粒。
(3)富 Nd 相的彌散分布導(dǎo)致燒結(jié)過(guò)程中液相的最佳分布，這對(duì)增加密度非常有利。
4、雙相合金法技術(shù)
傳統(tǒng)的單相法工藝有一個(gè)缺點(diǎn)，即合金中富 Nd 相分布的不均勻性，它不能保證在所有 的 Nd2Fe14B 相晶粒周?chē)纬捎直∮志鶆虻囊合喔綦x層。其結(jié)果既影響晶粒的磁取向，又對(duì)燒結(jié)磁體的致密化和矯頑力產(chǎn)生不利的影響。
為此提出了雙相合金法，即采用成分非常接近化學(xué)計(jì)量成分的基體相合金粉與液相合金  粉按一定比例混合，然后再進(jìn)行磁場(chǎng)成型和燒結(jié)制成磁體?；w相采用真空冶煉和破碎制粉，液相合金則采用快淬或 HDDR 工藝制取粉末。
雙相法的優(yōu)點(diǎn)是：(1)快淬或 HDDR 的磁粉晶粒很細(xì)，能夠在燒結(jié)期間均勻彌散地分布在 Nd2Fe14B 晶粒 周?chē)?，形成均勻的液相隔離層，這樣可減少過(guò)量的液相，既增加了基體相的體積分?jǐn)?shù)，又使 磁體的燒結(jié)密度和矯頑力得以提高。(2)快淬粉或 HDDR 粉晶粒很細(xì)，抗氧化能力強(qiáng)，制粉時(shí)不易氧化，因此磁體的抗氧化性 好。據(jù)報(bào)道日本在  1990 年用雙相法制造出最大能積為 416kJ/m3(52.3MGOe)的磁體。1996  年德國(guó)也報(bào)道用雙相法制造出添加  Cu 、 Co  的  NdDyFeB  磁體， Br=1.41T ， Hci=l080kA/m ，(BH)max=385kJ/m3(48MGOe)。
雙相法生產(chǎn)中的基體相合金除了用真空冶煉制取外，1998 年日本住友金屬礦業(yè)公司還提 出用還原擴(kuò)散(R/D)工藝制取[24]更好，因?yàn)榛w相合金的還原擴(kuò)散反應(yīng)是在包析反應(yīng)溫度 以下進(jìn)行的，更容易形成單相 Nd2Fe14B 晶粒，不會(huì)有α-Fe 的析出。該公司用 R/D 法制取基體相 Nd2Fe14B 粉，利用快淬法制取液相合金粉，按一定比例混合后制得的燒結(jié)磁體性能為：
(1) Br=1.375T，Hci=1037kA/m ，(BH)max=358kJ/ m3； (2) Br=1.325T ， Hci=1680kA/m ，(BH)max=326kJ/ m3。

19、為什么角圓半徑對(duì)繞線來(lái)說(shuō)十分重要?

角半徑之所以重要的是因?yàn)槿绻判镜倪吘夁^(guò)于鋒利的話，就有可能在精確嚴(yán)密繞制過(guò)程中劃破線的絕緣，注意保證磁芯的邊緣圓滑。鐵氧體磁芯制作模具是有一定的標(biāo)準(zhǔn)圓度半徑的，而且這些磁芯是經(jīng)過(guò)打磨和去除毛刺處理的，以減少其邊緣的鋒利。另外，大多磁芯經(jīng)過(guò)油漆或覆蓋以不僅使其角鈍化，更使得其繞線面光滑，粉芯則具有一面是壓力半徑，另一面是去除毛刺處理的半圓，對(duì)于鐵氧體材料，則額外的提供一個(gè)邊緣覆蓋。

20、強(qiáng)力磁鐵如何退磁？

可以根據(jù)強(qiáng)力磁鐵的使用的情況不同來(lái)制定一定的方法進(jìn)行退磁方法。

1.高溫退磁法：

高溫退磁法主要的操作就是將磁鐵投進(jìn)高溫爐中進(jìn)行加熱，在經(jīng)過(guò)高溫的處理就會(huì)將強(qiáng)力磁鐵的磁性除去，但是在加熱的過(guò)程中因?yàn)楦邷氐淖饔脮?huì)直接導(dǎo)致磁體內(nèi)部的物體的結(jié)構(gòu)發(fā)生巨變的變化，因此采用這種退磁的方法一般都會(huì)用于對(duì)于報(bào)廢和回收的磁鐵。

2.震動(dòng)退磁法：

這種方法操作很簡(jiǎn)單就是對(duì)強(qiáng)力磁鐵進(jìn)行強(qiáng)力激烈的震動(dòng)，在經(jīng)過(guò)震動(dòng)的操作之后再磁鐵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，從而改變磁鐵的物理性這種方式進(jìn)一般來(lái)說(shuō)采用此種退磁方法效果不大，只能少量退磁可以臨時(shí)使用。

3.磁鐵交流退磁法：

這種退磁的方式是講磁鐵放入能夠產(chǎn)生交流磁場(chǎng)的空間里面去，在經(jīng)過(guò)交流磁場(chǎng)干擾之后，磁鐵的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)會(huì)被打亂，從而可以達(dá)到退磁的作用，用這個(gè)方法是比較常見(jiàn)的退磁的方法。

上述的三種方法對(duì)于強(qiáng)力磁鐵退磁有效，但是在平常我們還是要首選交流退磁法比高溫退磁法和振動(dòng)退磁法的效果好退磁效率高，是目前工業(yè)生產(chǎn)中采用最多的方法。

21、異形磁鐵生產(chǎn)加工方式有哪些？

異形磁鐵則一般為不規(guī)則形狀的磁鐵。磁鐵行業(yè)最常見(jiàn)的為凸形磁鐵，方塊、圓形都有。五金產(chǎn)品可以進(jìn)行車(chē)、銑、磨、刨等方式加工，而磁鐵產(chǎn)品只局限與磨加工，因?yàn)榇盆F硬而脆的物理特性，車(chē)、銑、刨、等加工方式都將對(duì)磁鐵本身造成破損，但是，磁鐵產(chǎn)品與五金產(chǎn)品還有一個(gè)共同點(diǎn)就是，磁鐵產(chǎn)品也可以打孔，釹鐵硼強(qiáng)力磁鐵磁瓦一般常用于無(wú)刷電機(jī)馬達(dá)上，在我們所說(shuō)的電機(jī)中，主要為無(wú)刷電機(jī)和交流伺服電機(jī)，且以瓦形為主，因?yàn)槟壳暗臒Y(jié) NdFeB 均以單向取向?yàn)橹?，即磁件只能一個(gè)方向充磁，故其無(wú)法做成磁環(huán)進(jìn) 2 極以上的充磁。

現(xiàn)在開(kāi)發(fā)的輻向取向燒結(jié) NdFeB，即可做到這一點(diǎn)。兩者的區(qū)別是在壓制時(shí)的取向方向不同，但輻向產(chǎn)品的模具較為復(fù)雜，對(duì)磁件要有模具費(fèi)。輻向取向燒結(jié) NdFeB 磁環(huán)首先將在無(wú)刷電機(jī)和交流伺服電機(jī)中得到應(yīng)用，這是由兩者的價(jià)格所決定的。采用輻向取向，即使對(duì)磁瓦也是非常有益的，其充磁后的波形接近矩形波，而非馬鞍形。

釹鐵硼、鐵氧體，特別是異形機(jī)電磁瓦，都是比較常見(jiàn)的異形磁鐵的其中一種。主要應(yīng)用與各種機(jī)器、馬達(dá)、電聲、電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等工業(yè)用途。