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常用永磁材料及其应用基本知识讲座_省略_如何使永磁体老化_磁损失_尽量小_宋后定

  常用永磁材料及其应用基本知识讲座_省略_如何使永磁体老化_磁损失_尽量小_宋后定_机械/仪表_工程科技_专业资料。专题讲座 常用永磁材料及其应用基本知识讲座 第八讲 如何使永磁体老化(磁损失)尽量小 宋后定 (西南应用磁学研究所,四川绵阳 621000) 中图分类号:TM273 文献标识码:B 文章编号:100

  专题讲座 常用永磁材料及其应用基本知识讲座 第八讲 如何使永磁体老化(磁损失)尽量小 宋后定 (西南应用磁学研究所,四川绵阳 621000) 中图分类号:TM273 文献标识码:B 文章编号:1001-3830(2008)03-0067-02 1 引言 钡锶铁氧体、钐钴和钕铁硼,这三类永磁材料 具有共同的本质——磁晶各向异性常数 K 是主导 它们的磁化过程和反磁化过程的决定因素。 这三类永磁材料具有共同的工艺 —— 以陶瓷 工艺或粉末冶金工艺制造永磁体。 这三类永磁体的磁特性老化(磁损失)亦具有 共同规律性——兼备高密度和(Br-Hcb)小这两 个条件的永磁体,老化(磁损失)小。这是从实践 中总结出来的统计规律。 那么如何使这三类 永磁体兼备 这两个条件 呢?这里牵涉到一系列工艺问题, 让我们来加以分 小与 Hk 大是一回事。 析讨论。 预先指明, (Br-Hcb) 性常数 K 较低的小区域里先形成,然后在对它有 利的环境因素推动下,逐渐长大的。 永磁体内对磁晶各向异性常数 K 有重大影响 的不均匀性,主要是成分的不均匀、晶粒大小的不 均匀、晶粒表面缺陷的不均匀等三方面。为了尽量 减小这三方面的不均匀性,在工艺过程中应做到: (1)熔炼透彻,凝固迅速,铸锭(片)的微 区域成分均匀,偏析甚微。 (2)铁氧体不熔炼,而是预烧,要求预烧透 彻,结晶细小均匀,二价铁离子含量甚微。 (3)制粉时严格控制粒度,排除超细的和粗 大的,使粒度分布很集中。 (4)成型时不要有杂物进入生坯里。灰、沙、 毛、汗水、唾沫、头屑、油以及从模腔里扫出的粉、 从生坯上扫下的飞边和粉、 从工作台面上收集起来的 散落粉, 等等, 统称为杂物, 不要让它们进入生坯中。 这里予以指明的粉和飞边,它们的密度、定向度、含 氧量等基本性质已与正常原料粉不同。 如果这些杂物 进入生坯里,则它们所在的小区域的永磁特性较差, 甚至很差,并且还会有麻点或小空洞形成。 (5)烧结保温的温度宁可低点,时间长点, 使晶粒细小均匀,晶粒的表面缺陷较少。最好先真 空烧结,然后充氩继续烧结(此时温度稍降 5~10 ℃) ,这样可以提高密度,而晶粒不过度长大。 (6)在钡锶铁氧体的预烧和烧结时,须确保 充分的氧化气氛,使铁离子全部都是三价的。 (7)在钐钴和钕铁硼的熔炼、烧结、固溶时, 真空系统良好,排气充分彻底,永磁体含氧量在 2 密度与 Hk 的矛盾 在工艺过程中,Hk 达到最大时,密度还比较 低;等密度达到最大时,Hk 早已下降了。这就是 说密度和 Hk 难以同时达到最大。我们必须采取措 施,在密度进一步提高的过程中,使 Hk 保持不降 (或只略降) 。一般方法是加入添加剂。添加剂的 作用,在烧结时既促进收缩,使密度提高;又在晶 界上抑制晶粒长大,使 Hk 保持高位不降。如钡锶 铁氧体中添加高岭土,1∶5 型钐钴中添加铁锡合 金,2∶17 型钐钴中添加铜,钕铁硼中添加铌、镓 等等。 合适的添加剂是经过几十次几百次试验筛选 出来的。 3 均匀性一致性 在密度高和 Hk 高的条件下,还须使永磁体内 尽量均匀一致。磁体内部越均匀,老化越小;越不 均匀,老化就越大。因为反磁化核是在磁晶各向异 0.2%(2000ppm)以下。 (8)在尺寸加工过程中严防在永磁体内产生 微裂纹。必须认识到,尤其在磨加工时,进刀量要 67 磁性材料及器件 2008 年 6 月 小,冷却水要开大,否则必产生微裂纹。微裂纹处 容易变质老化(磁损失) 。 (9)永磁体被夹在电磁铁极头之间充磁测量 或仅仅充磁时,必须避免极头对它的压力,否则也 可能在永磁体内产生微裂纹。 微裂纹处容易变质老 化(磁损失) 。 处的涂层拿掉,用电子探针分析泡下基体的成分, 发现氯离子的浓度很高,钕的浓度也高。这就是说 泡下基体是一个富钕相团聚物, 在酸洗时吸收了大 量氯离子,后来没有冲洗干净,残留了许多。涂层 上去了,但此处涂层与基体的结合力很小,容易脱 开,并且残留的氯离子还要继续腐蚀基体,使此处 的涂层先起泡,然后慢慢脱落。如果基体好,不存 在富钕相团聚物,则不会出现这个问题。如果把氯 离子冲洗干净了,也不会出现这个问题。 4 表面涂层保护 常用的永磁体都是多晶体, 每一块永磁体都是 由千千万万晶粒组成的,因此有大量晶粒边界(简 称晶界)存在。氧、水气及非中性气氛会比较容易 从晶界慢慢渗入, 损害永磁体内部的成分和晶格结 构,导致越来越严重的老化(磁损失) ,为此需要 有适当的涂层加以保护。 最普通的涂层是在永磁体 表面电镀锌,刷涂或喷涂一层清漆或色漆。中等的 涂层是电镀一层镍、铬单金属涂层,或铜镍、铜铬 等复合涂层。 上等的涂层是电泳一层带色的环氧树 脂,有很多颜色可供选择。目前最佳的涂层是由化 学气相沉积而成的。化学镀的涂层好坏差别甚大, 粗制的比电镀的差,精制的与电泳的差不多。 用于 400~550℃的 2∶17 型钐钴永磁体, 在如此 高的温度下它里面的钐原子会慢慢挥发, 它的磁特性 就随之而慢慢变坏。 前面所说的种种涂层都不能承受 如此高的温度。 于是发展了陶瓷涂层。 陶瓷涂层将磁 体严密地包封起来,钐原子的挥发就被抑制住了。 常见钕铁硼的涂层起泡,慢慢脱落,其原因主 要是涂层工艺粗糙和永磁体的基体有问题。 将起泡 (上接 66 页) 5 原材料的改进 前面 “ 均匀性一致性 ” 中,对工艺提了九点要 求。而要做到这九点,就与原材料及设备的改进密 切相关。举例如下: 要求 ——钡锶铁氧体的预烧是一种固相反应, 原材料的化学活性好。这就要求氧化铁和碳酸钡、 碳酸锶的颗粒细小,比表面积大,它们在较低的预 烧温度下就能生成磁铅石结构的钡铁氧体、 锶铁氧 体,固相反应完全,结晶细小均匀。 钕等稀土金属是钐钴和钕铁硼永磁体 ——钐、 的原材料。我们常用的是粗制品,里面夹渣,表面 有皮,还包含不少氯根。这使我们难以准确掌握铸 锭 (铸片) 的成分。 将粗制品真空重熔, 所得钐锭、 钕锭等稀土金属锭,用来熔炼钐钴和钕铁硼,便能 准确掌握成分,而且排除了那十分讨厌的氯根!应 该用真空重熔的钐锭、 钕锭来制造优质高性能钐钴 和钕铁硼永磁体。 除冶炼时搅拌钢水, 进行真空精炼降低有害元素和 气体含量外,还可作炉前成分分析,并据此进行成 分微调。此外,浇注过程采用陶瓷过滤器,排除氧 化物夹杂,使钢水纯净度大为提高。它是 NdFeB 母合金的最大供应商,目前年供应 NdFeB 合金锭 完全自愿的基础上,明确了各会员单位具体联系 人,确定了会员、理事长、副理事、秘书长的责、 权、利。并经由全体会员表决通过协会名誉主席、 理事长、副理事长及秘书长: 名誉主席:罗阳教授 协会理事长:成都银河磁体 副理事长:上海爱普生磁性器件公司,浙江英 洛华磁业,浙江朝日科磁业, 秘书长:胡雁龙,罗惇。 下届会议由理事长单位承办, 原则定于年底在 成都。 3000 吨,生产能力在万吨以上,也供应 Ni-H 电池 合金板坯 1200 吨/年。 * * * * * * * 经全体会员讨论,明确协会是纯民间组织,对 内规范行业道德、行为标准,对外联系政府主管, 申述诉求。联系国外同行,交流信息、经验。务使 整个行业形成合力,以一个声音对外。本届会议在 68 J Magn Mater Devices Vol 39 No 3