磁性材料知识问答（知识类8-14）

8. 如何判断磁铁产品的优劣?

最全面的判断方法：一、磁铁性能;二、磁铁尺寸；三、磁铁镀层。

首先，磁铁性能的保障来自原料生产过程的控制

1、根据企业制造高档或中档或低档烧结钕铁硼的要求，按照国家标准规定的原材料成分来选购原料。

2、生产工艺的先进与否直接决定磁铁的性能品质。目前最先进的技术是鳞片铸锭(SC)技术、氢破碎(HD)技术和气流磨(JM)技术。小容量的真空感应冶炼炉(10kg、25kg、50kg)已被大容量(100kg、200kg、600kg、800kg)真空感应炉所替代。SC(StripCasting)速凝铸片技术已逐渐替代大铸锭(冷却方向的厚度大于 20-40mm 的铸锭)，氢破碎(HD)技术和气流磨(JM)取代了颚式破碎机、盘磨机、球磨机(湿法制粉)，保障了粉末的均匀性，并且有利于液相烧结和晶粒细化。

3、磁场取向上，我国是世界上唯一采用两步压制成型的国家，取向时用小压力垂直模压成型，最后采用准等静压成型，这是我国烧结钕铁硼产业最重要的特色之一。

4、并且，生产过程质量的监控是非常重要的，可以通过 SC 片厚度测量和 JM 粉颗粒尺寸分布等检测方式进行管控。中国计量科学研究院先后开发了多种型号的永磁材料技术磁参数测量仪器。脉冲磁场磁强计(PFM)是一种测试超高矫顽力永磁体的测试仪器，主要是为了适应电动汽车领域和大型永磁电机所需求的高矫顽力永磁体。客户可根据磁铁参数 Br(剩磁)、Hcb(矫顽力)、Hcj(内禀矫顽力)、(BH)max(最大磁能积)选定自己需要的钕铁硼牌号，同时这四个参数即是判定产品是不是按照客户要求生产的标准。

其次，磁铁尺寸的保障取决于工厂的加工实力。实际应用的钕铁硼永磁体形状是多种多样的，如圆片、圆柱、圆筒状(有内孔);方片、方块、方柱状;瓦状、扇形、梯形、多角形和各种不规则形状等。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：先生产出大块(大尺寸)的坯料，经过烧结和回火处理后，再通过机械加工(包括切割、打孔)和磨加工、表面镀层(涂层)处理，然后进行磁体性能、表面质量和尺寸精度的检测，然后充磁、包装和出厂。

1、机械加工分为三类：

(1)切割加工：将圆柱、方柱状磁体切割成圆片状、方片状；

(2)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；

(3)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。方块钕铁硼永磁合金常用的磨加工方法有平面磨、双端面磨、内圆磨、外圆磨等。圆柱常用无芯磨、双端面磨等。瓦型、扇形和 VCM 磁体则用多工位磨床。

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。再次，磁铁镀层的品质直接决定产品的应用寿命。实验得知，1cm3 的烧结钕铁硼永磁体放在 150℃的空气中停留 51 天，将会全部被氧化腐蚀掉。在弱酸溶液中它更容易被腐蚀。为了使钕铁硼永磁体经久耐用，要求它有 20-30年的使用寿命，其必须经受表面抗腐蚀处理，以此抵抗腐蚀介质对磁铁的腐蚀侵害。目前，烧结钕铁硼永磁体制造行业普遍采用电镀金属、电镀+化学镀金属、电泳涂层和磷化处理等方法，在磁体表面镀上一层附加隔离物，将磁体表面和腐蚀介质隔离开，以防止介质对磁体的侵害。

1、一般以镀锌、镀镍+铜+镍、镀镍+铜+化学镀镍三种工艺为主，其他金属镀种要求，一般都是在镀镍后再施以其他金属电镀。

2、在一些特殊情况下也会使用磷化：(1)在钕铁硼磁体产品因为周转、保存的时间过长而又不明确后续的表面处理方法的时候，使用磷化简单易行;(2)当磁体需要环氧胶粘结、涂漆等，胶水、漆等环氧有机物的黏结力需要基体有很好的侵润性能。磷化工艺可以改善磁体表面的侵润能力。3、电泳涂层已成为广泛采用的防腐蚀表面处理技术之一。因其不仅与多孔磁体表面的结合力很好，而且具有耐盐雾、耐酸、耐碱等的腐蚀，防腐蚀性优异。但是与喷涂涂层相比其耐湿热性能较差。

综上，只有了解了其生产流程，了解产品的要求因素，才能正确的判断产品的合格性。

9. 几类常用磁铁的磁力大小比较？

磁力从大到小排列为：钕铁硼磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁。

10. 不同磁性材料的性价类比？

铁氧体：性能低和中，价格最低，温度特性良，耐腐蚀，性能价格比好。

钕铁硼：性能最高，价格中，强度好，不耐高温和腐蚀。

钐钴：性能高，价格最高，脆，温度特性优，耐腐蚀。

铝镍钴：性能低和中，价格中，温度特性优，耐腐蚀，耐干扰性差。

SmCo，铁氧体，钕铁硼可用烧结和粘结方法制造，烧结磁性能高，成型较差，粘结磁铁成型性好，性能降低很多。

AlNiCo 可用铸造和烧结方法制造，铸造磁铁性能较高，成型性较差好，烧结磁铁较低，成型性较好。

11. 永磁铁的生产工艺有哪些？

目前涉及各类磁体的生产工艺主要有烧结、铸造、粘结和热压热变形几种。其中一种工艺可能适用于几种磁体的生产，但是实际生产过程中，还要根据磁体自身特点，进行一些工序和细节的调整和改善。下面将这几类生产工艺进行逐一介绍。其中，烧结工艺是应用最广泛的生产工艺，适用于烧结钕铁硼、永磁铁氧体、钐钴以及烧结铝镍钴等磁体的生产。铸造工艺主要是用于铸造铝镍钴磁体的生产。粘结工艺主要用于各类粘结磁体的生产，如粘结钕铁硼、粘结钐钴、橡胶磁等。热变形工艺主要是用于热压热变形钕铁硼的生产。

（1）烧结工艺

烧结工艺是采用粉末冶金的方法，是目前应用最广泛的生产工艺，适用于烧结钕铁硼、永磁铁氧体、钐钴以及烧结铝镍钴等磁体的生产。其生产流程简图如图 1 所示。

（2）铸造工艺铸造是指将固态金属溶化为液态倒入特定形状的铸型，待其凝固成形的加工方式。对于永磁体而言，铸造工艺主要用来生产铸造铝镍钴磁体。相比于烧结铝镍钴来说，铸造铝镍钴的磁性能较高，可以加工生产成不同的尺寸和形状，烧结铝镍钴的工艺简单，毛坯尺寸公差小，可加工性好。其生产流程简图如图2所示。（3）粘结工艺粘结工艺是将具有一定磁性能的永磁材料粉末与粘接剂和其他添加剂按一定比例均匀混合，然后采用压制、挤出和注射成型等方法制备复合永磁材料的一种生产工艺。与烧结和铸造永磁体相比，粘结永磁体的突出优点是：尺寸精度高，不变形，无需二次加工；形态自由度大，可根据实际使用需求，造成各种形状的产品，如长条状、片状、管状、圆环状或其他复杂形状的产品；便于大批量自动化生产；且产品机械强度高。其缺点是磁性能低，使用温度不高。粘结工艺过程中的关键技术是：磁粉的制备，耦联剂与粘接剂的的选择，粘结剂的添加量，成型的压力和取向磁场强度等。粘结钕铁硼所用磁粉的制造方法主要有熔体快淬法、HDDR法、机械合金化法和气体喷雾法。其中，目前比较流行的是HDDR法。粘结工艺的生产流程简图如图3所示。

（4）热压热变形工艺热压热变形工艺是另一种生产钕铁硼磁体的工艺。通过此工艺可生产出各向同性和各向异性钕铁硼磁体。此工艺生产的钕铁硼磁体磁性能高，径向最大磁能积可达240~360 kJ/m3。且具有高耐热性，使用温度可达180 ℃，磁环为纳米晶结构，密度高，采用环氧树脂电泳涂层，耐腐蚀性优良。热压各向异性辐射取向环状磁体主要应用于EPS电机、伺服电机、电动工具电机，以及各类直流电机。热压热变形工艺的流程简图如下：

12. 烧结工艺都有哪些工序？

①配料与混合

首先选择所需的金属料，按照设计好的配比进行计算各种所需原料的质量，然后进行称量，称量前应先对金属原料进行预处理，以便去除氧化物和其他污染，尽量保证原料的纯净度。称量后进行适当的破碎处理，将几种原材料放置在一起混合，待后续处理。

②熔炼

熔炼的目的是将纯金属料熔化，并确保合金液“清、准、均、净”。“清”是指将所以的金属料熔清，有些金属的熔点较高，应设法使他们完全熔清。“准”是确保合金的设计成分，做到成分准确。而造成成分不准的原因是金属的挥发和氧化损失，为此一般采用真空感应炉熔炼，真空度应达到10-2~10-3Pa以上。“均”是指成分均匀。为此一般采用2.5kHz左右的中频感应炉熔炼，它的电磁搅拌能力强。待炉料熔清后，用大功率搅拌一段时间，以保证成分均匀。“净”是确保合金液干净，防止夹杂物和气体污染。夹杂物的来源主要是炉料本身和坩埚反应带来的污染。

熔炼出来的合金主要有两种状态：一种是铸锭，另一种是速凝片。生产合金铸锭的设备是真空感应熔炼炉，生产速凝片的设备是真空感应速凝炉。目前生产过程中比较普遍的是采用真空感应速凝炉熔炼出的速凝片。

③破碎、制粉

制粉的目的是将大块合金锭或速凝片破碎至一定尺寸的粉末，目前主要采用的是氢爆+气流磨的方法。将熔炼产生的合金锭或速凝片放入炉子中，抽真空至10-2Pa以下，然后充入高纯氢气，使氢气压达到105Pa左右，约20-30min后，就会听到爆裂声，且炉子温度会升高。合金吸氢后形成氢化物而使其爆裂，成为氢爆裂，简称氢爆，即HD (Hydrogen decrepitation)。磁体发生氢化反应是放热反应，因此会使炉子温度升高。HD处理可将磁体破碎成45~355 mm范围的颗粒，大部分是125 mm左右的颗粒。若经过多次吸氢-脱氢循环处理，可使其粉末颗粒进一步降低到10 mm以下。HD采用的设备是氢破炉。

将HD粉进一步采用气流磨（Jet Milling，简称JM），可使分泌破碎至2~5 mm，这样尺寸的粉末可直接用来制造烧结磁体。气流磨制粉是利用气流将粉末颗粒加速到超音速使之相互碰撞而破碎。气流磨的常用设备是气流磨制粉机。HD+JM已成为烧结磁体的重要制粉方法。

13. 哪些因素会影响磁性能？

环境温度：温度是影响强力磁铁比较重要的因素之一，在温度不断地提升强力磁铁的磁性的性能将会大大的越弱，从而导致强力磁铁磁场相对越弱，在高温下强力磁铁的性能是与温度的高低成反比关系，温度影响网站磁铁磁性性能的主要的原因是在温度的影响下，磁铁内部的电子的能力就会增加导致电子很多电子挣脱了原子核的约束，从而导致做有规则远动的电子的数量减少，从而使得磁铁消失部分的磁性。

由于烧结钕铁硼具有负的温度系数，所以使用环境的瞬间最高温度和持续最高温度都会对磁体本身产生不同程度的退磁，包括可逆的和不可逆的、可恢复的和不可恢复的。

环境湿度：钕铁硼本身是易腐蚀、氧化的，一般我们采取表面处理的方式来保护永磁体，但并不能从根本上解决环境湿度对磁体的影响。环境愈干燥，磁体的使用寿命就愈长久。

14. 永磁铁氧体居里温度是多少？

据悉，铁氧体的居里温度在450℃左右，通常大于等于450度。硬度在480-580左右。钕铁硼磁体居里温度基本都在350-370度之间。但钕铁硼磁体使用温度都达不到居里温度，温度超过180-200度磁性能已经衰减很多了，磁损也很大了，已经失去使用价值了。