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釹鐵硼永磁材料基本知識
發布時間:2019/9/27 10:50:43| 瀏覽次數:616

一、 稀土元素

1、 稀土元素有17種,分別表示如下:

鈧(Sc) 釔(Y) 鑭(Ca) 鈰(Ce) 鐠(Pr

釹(Nd)鉕(Pm) 釤(Sm) 銪(Eu) 釓(Gd

鋱(Tb) 鏑(Dy) 鈥(Ho) 鉺(Er) 銩(Tm

鐿(Yb) 鑥(Lu)在釹鐵硼產品中常用的稀土金屬有釹、鐠、鏑、鋱、釓、鈥

2、 稀土金屬是活潑金屬

稀土金屬的化學活潑性處於堿金屬(鋰、鈉)和堿土金屬(鎂、鈣)之間,在一定的條件下(鈉很活潑隻能保存在煤油中)會產生下列反應,並產生大量的熱量,熱量的提供進一步促進反應的進行,如:

 

     2Nd + 3O2           2Nd2U3  +Q

    2Nd +6H2O          2Nd(OH)3 +3H2  +Q

    Nd2O3+3H2O        2Nd(OH)3 +Q

 

從上述方程式可以看出在生產釹鐵硼時要進行防氧化、防受潮,其中防受潮很關鍵,在潮濕天和下雨天各車間應充分注意防受潮。

3、  稀土金屬的分布

     據資料統計,中國的內蒙、江西、浙江、廣東、福建、廣西、湖南等地都發現了稀土。由於存在的狀態不同,內蒙的包頭稀土是氟碳鈰鑭礦形式存在而且是以輕稀土為主(釹前麵的稀土),而江西等是離子型礦形式存在以中重稀土為主。世界的稀土大部分在中國,中國約占了世界稀土的80%,而中國的80%在內蒙的包頭。世界上美國、俄羅斯、澳大利亞、越南等國家都發現了稀土。

二、 磁性材料

主要運用的磁性材料有鐵氧體、鋁鎳鈷、釤鈷和釹鐵硼

釤鈷和釹鐵硼合稱稀土永磁材料

目前世界上應用最多的還是鐵氧體,產品廉價,其次是釹鐵硼;鋁鎳鈷和釤鈷的溫度穩定性比釹鐵硼好,因此在一些指針式儀表、軍用品和高檔消費品中還離不開鋁鎳鈷和釤鈷材料。

鐵氧體的居裏溫度為465℃,釹鐵硼的居裏溫度為310,鋁鎳鈷的居裏溫度為800,釤鈷的居裏溫度在700——800之間,因此釹鐵硼的溫度穩定性最差,但性能最高,被稱為“磁王”,目前磁性材料的生產有燒結和粘結兩種工藝,粘結由於加了粘合劑磁性能不會高,但產品精度較高。

三、 釹鐵硼的應用領域

1、 微波通訊技術中的應用:在雷達技術、衛星通訊、遙控遙測技術、電子跟蹤、電子對抗技術中需要用到,磁控電子管、磁控行波管、陰極射線管、環行器等都要用到釹鐵硼。

2、 在 電機工程中的應用:稀土永磁材料產量的三分之一以上用來製造各種永磁電機,永磁電機的優點是省銅、省電、重量輕、體積小、比功率高。電動自行車電機、電腦 驅動電機、車床等的行速與轉速的測量電機、電梯的曳引機電機、麻將電機、冰箱空調電機、風力發動電機、汽車發動電機等等應用領域極其廣泛。

3、 在電聲器件中的應用:如揚聲器(喇叭)、話筒、助聽器、立體聲耳機(MP3MP4)、電話接收機及電聲傳感器等等。

4、 在磁力機械工程中的應用:磁力機械包括磁力傳動器、磁性齒輪、磁製動器、磁夾具、磁力打撈器、磁性軸承、磁力泵、磁性閥、磁封門、磁鎖和永磁起重器、永磁搬運機等。

5、 在交通運輸工具中的應用:利用同性相斥的原理而製造的列車叫磁懸浮列車;現代豪華轎車需要用15-70個永磁器件,如:風擋刮水器電機、油泵電機、開窗電機、門鎖電機、去霧電機、自動汽控器、起動電機等。

6、 在磁分離技術中的應用:利用磁性方法將鐵磁性物質與非鐵磁性物質分開的技術稱為磁分離技術。磁分離技術在選礦、選煤、原材料處理、水處理、垃圾處理以及在醫療、化工工業和食品工業中得到了廣泛應用。

7、 在磁化技術中的應用:利用磁場對物質進行磁化作用,改變被磁化物質的鍵合狀態與性質;或改變原子、電子狀態,促進物質的化學反應與燃料的燃燒;或改變物質的結晶形態或凝固點,這一技術稱為磁化技術。磁化器、汽車中的節油器、石油開采中的石油防蠟器等等。

8、 在磁療和健身器械方麵的應用:如磁療水杯、磁球、磁療機、磁療鞋、磁療帽、磁療手鐲、項鏈等,還有近年來發展較快的醫療設備核磁共振成像儀(MRI)每台的用量在3——4噸,試想中國每個醫院如果配一台MRI釹鐵硼的用量應該是多少!

總之自從1983年釹鐵硼發明以來每年都有新的運用領域出現,每年的增幅在30%以上,應用前景十分廣闊。

四、 釹鐵硼的發展

1、 產品的發展。釹鐵硼自1983年發明以來前十年發展不快,近十年發展很快,96年中國360噸,日本產量2000 噸,美國產量1000噸,但到了2006年中國產量60000噸,日本產量2000噸,其它國家幾乎沒有了,全世界釹鐵硼產量燒結和粘結合起來有10萬噸左右(其中粘結2萬噸)。

2、 企業:1998年前西方世界比中國發展快,中國發展慢。但到目前為止,日本隻剩四家企業、美國隻剩一家、歐洲也隻剩一家,而中國有一百多家,因此中國是世界釹鐵硼的生產大國,但不是強國。中國釹鐵硼的產量60%在浙江,其它在山西和京津地區,釹鐵硼的銷售基地在深圳、寧波和北京。

3、 性能的發展:釹鐵硼性能的發展是依賴於工藝的完善和先進設備的運用才快速發展起來的。96年前中國最好的性能為N38,世界最好為N48,而到2006年中國最好為N52世界最好也為N52(規模化生產),性能提高很快,中國的釹鐵硼性能提高更快,中國已經逐步從生產大國轉化為生產強國。

4、 工藝的發展:最早釹鐵硼工藝是濕法生產,用甲苯或汽油作保護劑、球磨生產、性能較低,後來發展到幹法生產(氣流磨)性能得以大力提高,但最好性能也隻能是N45,但自從發明了甩帶(SC)工藝後性能得到了極大的提高,目前批量化做可以達到N52

5、 設備的發展:球磨機到氣流磨,鑄錠到鑄片到氫碎,單式燒結爐到連續多式燒結爐,簡單壓機到自動壓機,設備發展工藝突破是釹鐵硼成本降低性能提高的關鍵。

6、 後 加工工藝的發展:早期釹鐵硼的後續加工工藝比較單調而且浪費也大,主要加工工藝有切片、線切割、打孔、無心磨、立磨等,隨著釹鐵硼的快速發展運用領域的不 斷擴大,加工工藝和設備也發生了很大變化,套孔(提高了材料的綜合利用率)、套瓦、磨瓦雙麵磨等新的加工工藝被廣泛運用,為釹鐵硼降低成本,提高精度創造 了條件。

五、釹鐵硼材料的基本特性及其顯微組織結構

(一)金屬特性

燒結釹鐵硼是固體,密度7.27.7g/cm3,熔點大約在1150攝氏度(微量元素的不同熔點也不同),是金屬導體可電鍍.

(二)強的永磁體

燒結釹鐵硼的理論磁能積為64MGOe,飽和磁化強度為1.6T,而目前國內外批量化生產中最大的磁能積為52MGOe

(三)按性能的不同可用於不同的溫度

1、燒結釹鐵硼按內稟矯頑力Hcj的不同可分為N料、M料、H料、SH料、UH料、EH料、AH料,按一定的長徑比(L/D>0.5)和環境條件。

ü N料    Hcj12KOe   最高使用溫度為80℃

ü M料    Hcj≥14KOe    最高使用溫度為100℃

ü  H料     Hcj≥17KOe    最高使用溫度為120℃

ü SH料     Hcj≥20KOe    最高使用溫度為150℃

ü UH料     Hcj≥25KOe    最高使用溫度為180℃

ü EH料     Hcj≥30KOe    最高使用溫度為200℃

ü AH料     Hcj≥33KOe    最高使用溫度為230℃

2、按剩磁Br和最大磁能積(BHmax的不同可分不同的牌號係列如:

       N35  N38  N42  N45  N48  N50  N52  

       35M  38M  40M  42M  45M  48M  50M  52M

(四)物理量的概念和參數

 
 
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