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烧结钕铁硼磁铁的生产过程

2021-01-29 10:39:15    881次浏览

烧结钕铁硼磁铁是用粉末冶金法生产的,共有十六个工艺环节,在不同阶段还包括若干监测分析。严格来说,这十六个环节是缺一不可的。烧结钕铁硼的生产是一个系统工程,环环相扣,每一个环节都要为下一个环节打好基础,,一旦一个工艺环节达不到要求,做出来的永磁体就可能达不到目标性能要求而成为废品,或成品率不高。

原材料

有句俗语是“药材好,药才好“,这句话非常适用于烧结钕铁硼磁体的生产,好的原材料是生产优质磁材的基础。原材料一般根据磁材生产厂生产、中档或低档烧结钕铁硼磁体的要求,按照相应国家标准来选购。在冶炼前,原材料应进行切断和表面处理。

成分设计

烧结钕铁硼的成分设计非常重要,它涉及到产品的质量及磁性能指标能否达到客户要求,因为材料的许多内禀磁性能,如磁极化强度、居里温度等都是由材料的成分决定的。成分设计的基本原则是保证有足够高的内禀性能,同时综合考虑材料成本。(原材料成本约占烧结钕铁硼材料总成本的65%-90%左右,在满足用户磁性能要求的前提下,应尽可能地采用廉价成分组元,少用稀土金属和其他贵金属材料)

熔炼铸锭/铸片

熔炼是烧结钕铁硼强磁体进入生产过程的道工艺,熔炼炉生产出合金甩带片,该过程需炉温达到1300度左右,持续四个小时来完成。经过该工艺原材料经过热熔、冷却加工成合金片,进而进行下一道工艺。

制粉

制粉的目的是将大块的合金锭破碎成一定尺寸的粉末体,的制粉工艺是将钕铁硼甩带片(SC片)通过氢破和气流磨制粉。为了获取良好取向的磁体,要求粉末颗粒尺寸小(3-4μm)且尺寸分布集中,粉末颗粒呈球状或近似球状。

取向与压型

粉末磁场取向是生产高性能烧结钕铁硼的关键工艺技术之一。将破碎后的磁粉装入模具后,施加外磁场进行取向,取向后对粉末进行压型。目前普遍采用的压型方法有三种:膜压法、模压加冷等静压及橡胶模等静压,在相同钕含量情况下,橡胶模等静压可获得更大的磁能积。

烧结与回火

烧结钕铁硼粉末压坯的相对密度较大,颗粒间的接触是机械接触,结合强度低,为了进一步提高密度,改善改善粉末颗粒间的接触性质,提高强度,使磁体具有高永磁性能的显微组织特征,需要将压坯加热到粉末基本相熔点的温度,进行热处理一段时间,这个过程称为烧结。

烧结完的磁体在高温淬冷后,晶界相分布不均匀、晶界不清晰,因此需要在一定温度进行回火处理优化组织结构,获取的磁性能。回火是指将烧结好的磁粉坯冷却到一定温度后再次加热升温,回火温度需通过试验或经过热差分析测定。

机械加工和表面处理

实际应用的烧结钕铁硼磁体形状是多种多样的,如圆片、圆柱、圆环、方块、瓦片、扇形及各种不规则形状等。由于永磁元件的形状和尺寸不同,在生产过程中,除了大尺寸规则永磁元件外,其他磁体很难做到一次成型。因此,一般在粉末冶金过程中,先生产出大块的坯料,经过烧结回火处理后,再通过机械加工(包括切割、打孔等)和磨加工、表面镀层处理,生产出符合客户需求的形状及大小的磁材。机械加工的种类有3种,包括

将圆柱、方柱状磁体切成圆片状、方片状元件,称为切割加工

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,称为外形加工

将圆棒、方棒状磁体加工成圆筒或方筒状元件,称为打孔加工

机械加工的方式有磨削切片加工、电火花切割加工及激光加工等。

质量检测

烧结钕铁硼永磁体生产过程中的质量监控和终产品的质量检测应包括下表所列的项目,但不是每一项都要进行检测,需要由产品订购合同的要求来决定。

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