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磁性材料知识问答（工艺类15-21）

15、磁场取向与压型?

粉末磁场取向是制造高性能烧结磁体的关键工艺技术之一。磁场取向的目的是使每一个粉末颗粒的易磁化方向（c 轴）都沿相同方向取向，制成各向异性磁体，则沿粉末颗粒c轴取向的方向有最大的剩磁 Br，进而提高磁体的最大磁能积。粉末的取向成都对磁体的剩磁 Br 和最大磁能积(BH)max 均有重要的影响。粉末压型有两个目的：一是按用户需求将粉末压制成一定的形状与尺寸的压坯；二是保持在磁场取向中所获得的晶体取向度。目前普遍采用的压型方法有三种：模压法、模压加冷等静压和橡皮模压（加冷等静压）。压型过程是磁粉吸氧的主要过程，所以成型过程有严格的防氧化措施，要求磁粉称量或压制过程在惰性气体保护下作业。此过程采用的设备是成型压机。

16、钕铁硼磁性材料如何保存？

1、钕铁硼磁铁不要接近电子器材，因为磁铁本身就存在正负极，有一个电路回路，接近的话会影响电子设备及控制回路而影响使用。

2、磁铁不要存放在潮湿的环境中，以免其氧化,导致外观、物理特性及磁性能发生变化。

3、对金属物体有敏感反应的人若接近磁体，会照成皮肤粗糙、泛红。若出现上述反应，请不要接触磁铁。

4、不要将磁铁接近软盘、硬盘驱动器、信用卡、磁带、徣记卡、电视显像管等。若将磁铁接近磁性记录器等器件，会影响甚至破坏记录数据。

注意以下几方面：

1、磁铁千万不要放在强电流周边；

2、磁铁不能放在火上烤，经高温的；

3、磁铁是不能受到敲击和剧烈振动的；

4、体积小的磁铁不能与大磁铁放在一起；

5、蹄形磁铁也应在两极上加一片软铁使两极连起来，并把相邻磁铁的南北极倒置。

6、小磁铁（如磁针）不能与大磁铁放在一起；在保存钕铁硼磁铁时，对环境的要求就是干燥，还有就是不让钕铁硼磁材遇到酸碱之类的化学品，免得钕铁硼磁材受到影响，出现腐蚀、生锈等现象。所以将钕铁硼磁材放置于一层木板之上，对于避免受潮，还是有不错的效果的。存放磁铁时要始终十分小心，因为磁铁会自己吸附到一起，可能会夹伤手指。磁铁相互吸附时也有可能会因碰撞而损坏磁铁本身（碰掉边角或撞出裂纹）。

17、如何改善Nd－Fe－B 烧结磁体的高温减磁特性？

永磁体的高温减磁与磁体的综合性能（包括成分、磁性能、微观结构、表面状态及镀层 特性等）有关，同时也与磁体在磁路中的工作状态有关。要改善烧结 Nd－Fe－B 磁体在高 温下工作的磁特性，需从以一角度着手：

1、首先要将磁体设计在良好的工作状态

将磁体的工作负载点设计在（BH）m 点以上，这样牺牲一点磁能积，可增加磁体工作 时的不可逆减磁安全性；尽量采用长径比大一些的磁体尺寸设计，避免采用易磁化方向尺寸小于 1mm 的磁体。 由于烧结 Nd－Fe－B 磁体的矫顽力由形核机理决定，使得磁体的矫顽力及退磁曲线方形度  受磁体的表面状态、比表面积（表面积/体积）、长径比等因素影响。当磁体的尺寸小于 1mm  时，磁体的矫顽力及退磁曲线方形度会明显低于大块磁体。磁体的表面粗糙度越小、比表面积越小、长径比越大，其在高温下工作的磁特性就越稳定；采用良好的磁路通风、散热设计。

2、采用性能合适的磁体

首先，要确定好器件是要求在一定温度下工作时，强调的是磁通的可逆损失小还是磁通 的不可逆损失要小。若器件主要是要求磁体在高温下磁通的可逆损失要小，则应选择剩磁温度系数小的磁体（如含 Co 的磁体）；若器件主要是要求磁体在高温下磁通的不可逆损失要小，则应选择 Hcj 高的磁体（如 35H、35SH、35UH、33EH 等）； 若器件要求磁体在高温 下磁通的可逆、不可逆损失都要小，则应选择含 Co 且同时具有高 Hcj的磁体；在成本允许的情况下，尽量采用 Hcj 高的磁体；值得注意的是，通常生产厂家提供给用户的烧结  Nd－Fe－B 磁体的高温退磁曲线及 磁体的温度系数，是用标准尺寸（如 φ10.0*φ10.0mm）的磁体测量的。当用户所使用的磁体产物比表面积比标准试样小、长径比标准试样大时，生产厂家所提供的磁体的高温退磁曲 线及磁体的温度系数能真实反映产物的高温工作特性；若用户所使用的磁体产物比表面积比 标准试样大、长径比标准试小时，产物的实际高温工作特性往往会比生产厂家所提供的数据 略低。也就是说，烧结 Nd－Fe－B 磁体产物的实际高温工作特性不仅与磁体本身的磁性能 有关，还与磁体的尺寸及磁体的工作状态等因素有关。

3、采用合适的表面保护层

磁体的表面保护层实际高温工作特性也有影响。实践表明，所有的电化学表面镀层处理都会降低 Nd－Fe－B 烧结磁体产物的高温工作特性，也就是说，在磁体的性能、尺寸相 同的情况下，黑片磁体的高温工作特性比带镀层的磁体产物要好。在现有的带镀层的磁体产物中 Ni－Zn 合金镀层的高温工作特性最好，Zn 镀层次这，Ni 镀层最差。但从耐蚀性的角 度来说，Ni 镀层最好，Ni-Zn 合金镀层次之，Zn 镀层最差。因此，用户在选择磁体产物时， 除了要确定好磁体的磁性能和尺寸公差外，还应根据磁体的具体工作环境，综合对磁体的表面保护层进行选择。

18、生产高性能 Nd-Fe-B 烧结磁体的几种新工艺技术？

1、湿压成型技术(贬滨尝翱笔)

为了减少在制粉和成型过程中粉末的氧化和提高粉粒的取向度，日本日立金属公司提出了湿压成型工艺，称之为HILOP( Hitachi Low Oxygen Process)。即利用矿物油作溶剂，将无氧条件下经气流磨制得的粉末放入其中混合成料浆， 料浆在 1120kA/m(14kOe)磁场下压制成型，经100℃  ≤T≤300℃下真空(13Pa)处理 1 小时，滤去压制坯中的油，然后真空烧结。

湿压成型的优点是：

(1)由于磁场成型前后粉末处于油中，直到烧结之前不与空气接触，因而磁体中氧含量大大减少，从传统工艺的&苍产蝉辫;0.58%降至&苍产蝉辫;0.16%。

(2)磁场成型过程中，磁粉是在湿润的状态下取向的，减小了粉粒之间摩擦力和凝聚力，因而磁粉取向度大大提高。

 (3)由于湿压工艺不易氧化，因此磁粉的粒度可以控制得更细，更均  匀，这样烧结磁体的平均晶粒尺寸也更细，更均匀，随着磁体晶粒尺寸的减少和均匀分布， 磁体的抗蚀性和机械强度也得到控制。

M.Takaheshi 等利用湿压成型工艺获得了磁性为 (BH)max=408kJ/m?， Hci=1048kA/m 的磁体。其成分为 Nd28.86Dy0.75Fe 余 Nb0.34Al0.08Cu0.05B1.01,其氧含量少于 0.2%，磁体密度达 7.7g/cm?。

2、橡皮模压(搁滨笔)技术

橡皮模压(Rubber Isostatic Pressing)是将装填有合金粉的橡胶模置于金属中，加上脉  冲磁场进行磁定向，置于压机上，加上静磁场，使上下压头将橡胶模和合金粉一起压缩，其橡胶模内的合金粉受到的是等静压压缩。而传统的磁场成型工艺都是在金属模具中进行的，无论是平行于磁场方向压制，还是垂直于磁场方向压制，粉末颗粒都在一个方向上移动。由于受模壁和磁粉之间磨擦力的阻碍，以及受磁粉之间磁性排斥力的影响， 引起某些颗粒易磁化方间偏离取向磁场方向排列。与一般金属模压相比，RIP 具有以下特点：

(1) RIP 设备结构简单，磁性能比金属模压好(见表 1)。

(2) RIP 是等静压压缩，磁粉的 c 轴定向在压缩过程中不易被打乱。

(3) RIP 自动化装置比金属模压简单紧凑。

表 1   两种压制方法对 Nd-Fe-B 烧结磁体磁性能的影响

3、 Nd-Fe-B 合金锭的均匀化等温退火技术

为提高磁性能，就必须使磁体中基体相(Nd2Fe14B)的体积分数增加，合金中 Nd 的含量降低到接近于化学计量成分。当 Nd 的含量较低时，冶炼后的铸锭中析出大量的α-Fe，而 烧结过程中。α-Fe 与富 Nd 相结合生成 Nd2Fe14B 是很困难的，所以应避免铸锭中出现α -Fe。测定结果表明[22]Nd-Fe-B 合金锭经过均匀化等温退火处理，减少了α-Fe 量，并减少 了与α-Fe 有关的第二相数量。因为退火期间α-Fe 与富 Nd 边界相以及 Nd1+εFe4B4 相反 应，生成了更多的 Nd2Fe14B 相。当合金锭中α-Fe 析出量少于 2% (质量)时，破碎和制粉 就不困难了，同时 Nd 的降低使磁体的耐蚀性有明显提高。
铸带工艺技术：
铸带工艺与快淬工艺相似，将铸块厚度进一步降低为 250～350μm，宽度为数厘米。冷却轮旋转线速度为 lm/s，比快淬时的轮速慢得多。因此，所得的铸片是晶态的。这一新技术能大量生产晶粒结构微细而且均匀、没有α-Fe 析出的薄带。目前，已经用于大规模生产高磁能积Nd-Fe-B 磁体。它能生产最大磁能积(BH)max 高于 400kJ/m3的磁体，也能得到高 Hci 的磁体。铸带工艺特点是：
(1)在稀土含量较低时可避免大量的α-Fe 生成，这为生产高(BH)max 磁体创造了条件。
(2)均匀微结构，富稀土相片层之间有充分大的距离(约 3μm)，使柱状 Nd2Fe14B 晶粒在制 粉后能够在其间形成单晶粉末颗粒。
(3)富 Nd 相的弥散分布导致烧结过程中液相的最佳分布，这对增加密度非常有利。
4、双相合金法技术
传统的单相法工艺有一个缺点，即合金中富 Nd 相分布的不均匀性，它不能保证在所有 的 Nd2Fe14B 相晶粒周围形成又薄又均匀的液相隔离层。其结果既影响晶粒的磁取向，又对烧结磁体的致密化和矫顽力产生不利的影响。
为此提出了双相合金法，即采用成分非常接近化学计量成分的基体相合金粉与液相合金  粉按一定比例混合，然后再进行磁场成型和烧结制成磁体。基体相采用真空冶炼和破碎制粉，液相合金则采用快淬或 HDDR 工艺制取粉末。
双相法的优点是：(1)快淬或 HDDR 的磁粉晶粒很细，能够在烧结期间均匀弥散地分布在 Nd2Fe14B 晶粒 周围，形成均匀的液相隔离层，这样可减少过量的液相，既增加了基体相的体积分数，又使 磁体的烧结密度和矫顽力得以提高。(2)快淬粉或 HDDR 粉晶粒很细，抗氧化能力强，制粉时不易氧化，因此磁体的抗氧化性 好。据报道日本在  1990 年用双相法制造出最大能积为 416kJ/m3(52.3MGOe)的磁体。1996  年德国也报道用双相法制造出添加  Cu 、 Co  的  NdDyFeB  磁体， Br=1.41T ， Hci=l080kA/m ，(BH)max=385kJ/m3(48MGOe)。
双相法生产中的基体相合金除了用真空冶炼制取外，1998 年日本住友金属矿业公司还提 出用还原扩散(R/D)工艺制取[24]更好，因为基体相合金的还原扩散反应是在包析反应温度 以下进行的，更容易形成单相 Nd2Fe14B 晶粒，不会有α-Fe 的析出。该公司用 R/D 法制取基体相 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烧结磁体性能为：
(1) Br=1.375T，Hci=1037kA/m ，(BH)max=358kJ/ m3； (2) Br=1.325T ， Hci=1680kA/m ，(BH)max=326kJ/ m3。

19、为什么角圆半径对绕线来说十分重要?

角半径之所以重要的是因为如果磁芯的边缘过于锋利的话，就有可能在精确严密绕制过程中划破线的绝缘，注意保证磁芯的边缘圆滑。铁氧体磁芯制作模具是有一定的标准圆度半径的，而且这些磁芯是经过打磨和去除毛刺处理的，以减少其边缘的锋利。另外，大多磁芯经过油漆或覆盖以不仅使其角钝化，更使得其绕线面光滑，粉芯则具有一面是压力半径，另一面是去除毛刺处理的半圆，对于铁氧体材料，则额外的提供一个边缘覆盖。

20、强力磁铁如何退磁？

可以根据强力磁铁的使用的情况不同来制定一定的方法进行退磁方法。

1.高温退磁法：

高温退磁法主要的操作就是将磁铁投进高温炉中进行加热，在经过高温的处理就会将强力磁铁的磁性除去，但是在加热的过程中因为高温的作用会直接导致磁体内部的物体的结构发生巨变的变化，因此采用这种退磁的方法一般都会用于对于报废和回收的磁铁。

2.震动退磁法：

这种方法操作很简单就是对强力磁铁进行强力激烈的震动，在经过震动的操作之后再磁铁的内部结构发生了改变，从而改变磁铁的物理性这种方式进一般来说采用此种退磁方法效果不大，只能少量退磁可以临时使用。

3.磁铁交流退磁法：

这种退磁的方式是讲磁铁放入能够产生交流磁场的空间里面去，在经过交流磁场干扰之后，磁铁的内部的结构会被打乱，从而可以达到退磁的作用，用这个方法是比较常见的退磁的方法。

上述的叁种方法对于强力磁铁退磁有效，但是在平常我们还是要首选交流退磁法比高温退磁法和振动退磁法的效果好退磁效率高，是目前工业生产中采用最多的方法。

21、异形磁铁生产加工方式有哪些？

异形磁铁则一般为不规则形状的磁铁。磁铁行业最常见的为凸形磁铁，方块、圆形都有。五金产物可以进行车、铣、磨、刨等方式加工，而磁铁产物只局限与磨加工，因为磁铁硬而脆的物理特性，车、铣、刨、等加工方式都将对磁铁本身造成破损，但是，磁铁产物与五金产物还有一个共同点就是，磁铁产物也可以打孔，钕铁硼强力磁铁磁瓦一般常用于无刷电机马达上，在我们所说的电机中，主要为无刷电机和交流伺服电机，且以瓦形为主，因为目前的烧结 NdFeB 均以单向取向为主，即磁件只能一个方向充磁，故其无法做成磁环进 2 极以上的充磁。

现在开发的辐向取向烧结 NdFeB，即可做到这一点。两者的区别是在压制时的取向方向不同，但辐向产物的模具较为复杂，对磁件要有模具费。辐向取向烧结 NdFeB 磁环首先将在无刷电机和交流伺服电机中得到应用，这是由两者的价格所决定的。采用辐向取向，即使对磁瓦也是非常有益的，其充磁后的波形接近矩形波，而非马鞍形。

钕铁硼、铁氧体，特别是异形机电磁瓦，都是比较常见的异形磁铁的其中一种。主要应用与各种机器、马达、电声、电机、风力发电机等工业用途。