如何來(lái)判斷燒結(jié)釹鐵硼磁鐵的品質(zhì)優(yōu)劣
文章來(lái)源：admin. 時(shí)間：2016-12-06 11-43-51
燒結(jié)釹鐵硼永磁體，作為促進(jìn)當(dāng)代技術(shù)與社會(huì)進(jìn)步的重要物質(zhì)之一，廣泛的應(yīng)用于以下領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)硬盤(pán)、核磁共振成像、電動(dòng)車(chē)、風(fēng)力發(fā)電、工業(yè)永磁電機(jī)、消費(fèi)電子(CD、DVD、手機(jī)、音響、復(fù)印機(jī)、掃描儀、攝像機(jī)、照相機(jī)、冰箱、電視機(jī)、空調(diào)機(jī)等)及磁力機(jī)械、磁懸浮技術(shù)、磁傳動(dòng)等產(chǎn)業(yè)。
自1985年在日本、中國(guó)和歐美同時(shí)開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化，這近30年來(lái)全球永磁材料產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，磁性能不斷刷新紀(jì)錄，材料品種與牌號(hào)不斷增加。伴隨市場(chǎng)的拓展，其生產(chǎn)廠(chǎng)家也日益增加，而很多客戶(hù)也難免陷入這樣的困惑當(dāng)中，如何判斷產(chǎn)品的優(yōu)劣呢?
最全面的判斷方法：一、磁鐵性能;二、磁鐵尺寸;三、磁鐵鍍層。
首先，磁鐵性能的保障來(lái)自原料生產(chǎn)過(guò)程的控制
1、根據(jù)企業(yè)制造高檔或中檔或低檔燒結(jié)釹鐵硼的要求，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的原材料成分來(lái)選購(gòu)原料。
2、生產(chǎn)工藝的先進(jìn)與否直接決定磁鐵的性能品質(zhì)。目前最先進(jìn)的技術(shù)是鱗片鑄錠(SC)技術(shù)、氫破碎(HD)技術(shù)和氣流磨(JM)技術(shù)。小容量的真空感應(yīng)冶煉爐(10kg、25kg、50kg)已被大容量(100kg、200kg、600kg、800kg)真空感應(yīng)爐所替代。SC(StripCasting)速凝鑄片技術(shù)已逐漸替代大鑄錠(冷卻方向的厚度大于20-40mm的鑄錠)，氫破碎(HD)技術(shù)和氣流磨(JM)取代了顎式破碎機(jī)、盤(pán)磨機(jī)、球磨機(jī)(濕法制粉)，保障了粉末的均勻性，并且有利于液相燒結(jié)和晶粒細(xì)化。
3、磁場(chǎng)取向上，我國(guó)是世界上唯一采用兩步壓制成型的國(guó)家，取向時(shí)用小壓力垂直模壓成型，最后采用準(zhǔn)等靜壓成型，這是我國(guó)燒結(jié)釹鐵硼產(chǎn)業(yè)最重要的特色之一。
4、并且，生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量的監(jiān)控是非常重要的，可以通過(guò)SC片厚度測(cè)量和JM粉顆粒尺寸分布等檢測(cè)方式進(jìn)行管控。優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品都是取決于生產(chǎn)過(guò)程的控制，可是客戶(hù)一定會(huì)很疑惑，如何判斷我購(gòu)買(mǎi)的產(chǎn)品的性能呢?中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院先后開(kāi)發(fā)了多種型號(hào)的永磁材料技術(shù)磁參數(shù)測(cè)量?jī)x器。脈沖磁場(chǎng)磁強(qiáng)計(jì)(PFM)是一種測(cè)試超高矯頑力永磁體的測(cè)試儀器，主要是為了適應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域和大型永磁電機(jī)所需求的高矯頑力永磁體。
客戶(hù)可根據(jù)磁鐵參數(shù)Br(剩磁)、Hcb(矯頑力)、Hcj(內(nèi)稟矯頑力)、(BH)max(最大磁能積)選定自己需要的釹鐵硼牌號(hào)，同時(shí)這四個(gè)參數(shù)即是判定產(chǎn)品是不是按照客戶(hù)要求生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。
其次，磁鐵尺寸的保障取決于工廠(chǎng)的加工實(shí)力
實(shí)際應(yīng)用的釹鐵硼永磁體形狀是多種多樣的，如圓片、圓柱、圓筒狀(有內(nèi)孔);方片、方塊、方柱狀;瓦狀、扇形、梯形、多角形和各種不規(guī)則形狀等。每一種形狀的永磁體有不同的尺寸，生產(chǎn)過(guò)程很難做到一次成型。一般生產(chǎn)流程是：先生產(chǎn)出大塊(大尺寸)的坯料，經(jīng)過(guò)燒結(jié)和回火處理后，再通過(guò)機(jī)械加工(包括切割、打孔)和磨加工、表面鍍層(涂層)處理，然后進(jìn)行磁體性能、表面質(zhì)量和尺寸精度的檢測(cè)，然后充磁、包裝和出廠(chǎng)。
1、機(jī)械加工分為三類(lèi)：
(1)切割加工：將圓柱、方柱狀磁體切割成圓片狀、方片狀;
(2)外形加工：將圓形、方形磁體加工成扇形、瓦型或有凹槽或其他復(fù)雜形狀的磁體;
(3)打孔加工：將圓棒、方棒狀磁體加工成圓筒狀或方筒狀磁體。其加工方式有：磨削切片加工、電火花切割加工和激光加工。
2、燒結(jié)釹鐵硼永磁元件表面一般要求光滑和達(dá)到一定精度，毛坯交貨的磁體表面需要進(jìn)行表面磨加工。方塊釹鐵硼永磁合金常用的磨加工方法有平面磨、雙端面磨、內(nèi)圓磨、外圓磨等。圓柱常用無(wú)芯磨、雙端面磨等。瓦型、扇形和VCM磁體則用多工位磨床。
一個(gè)是否合格的磁體，不僅僅需要性能的達(dá)標(biāo)，尺寸公差的控制也直接影響它的應(yīng)用。而尺寸的保障直接取決于工廠(chǎng)的加工實(shí)力，加工設(shè)備隨著經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)需求也在不斷更新，更高效的設(shè)備以及產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化的趨勢(shì)，不僅僅是滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品精度日益增長(zhǎng)的需求，同時(shí)也節(jié)約了人力和成本，使其更具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
再次，磁鐵鍍層的品質(zhì)直接決定產(chǎn)品的應(yīng)用壽命
實(shí)驗(yàn)得知，1cm3的燒結(jié)釹鐵硼永磁體放在150℃的空氣中停留51天，將會(huì)全部被氧化腐蝕掉。在弱酸溶液中它更容易被腐蝕。為了使釹鐵硼永磁體經(jīng)久耐用，要求它有20-30年的使用壽命，其必須經(jīng)受表面抗腐蝕處理，以此抵抗腐蝕介質(zhì)對(duì)磁鐵的腐蝕侵害。目前，燒結(jié)釹鐵硼永磁體制造行業(yè)普遍采用電鍍金屬、電鍍+化學(xué)鍍金屬、電泳涂層和磷化處理等方法，在磁體表面鍍上一層附加隔離物，將磁體表面和腐蝕介質(zhì)隔離開(kāi)，以防止介質(zhì)對(duì)磁體的侵害。
1，一般以鍍鋅、鍍鎳+銅+鎳、鍍鎳+銅+化學(xué)鍍鎳三種工藝為主，其他金屬鍍種要求，一般都是在鍍鎳后再施以其他金屬電鍍。
2，在一些特殊情況下也會(huì)使用磷化：(1)在釹鐵硼磁體產(chǎn)品因?yàn)橹苻D(zhuǎn)、保存的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而又不明確后續(xù)的表面處理方法的時(shí)候，使用磷化簡(jiǎn)單易行;(2)當(dāng)磁體需要環(huán)氧膠粘結(jié)、涂漆等，膠水、漆等環(huán)氧有機(jī)物的黏結(jié)力需要基體有很好的侵潤(rùn)性能。磷化工藝可以改善磁體表面的侵潤(rùn)能力。
3，電泳涂層已成為廣泛采用的防腐蝕表面處理技術(shù)之一。因其不僅與多孔磁體表面的結(jié)合力很好，而且具有耐鹽霧、耐酸、耐堿等的腐蝕，防腐蝕性?xún)?yōu)異。但是與噴涂涂層相比其耐濕熱性能較差。
客戶(hù)可針對(duì)其產(chǎn)品工作要求而進(jìn)行鍍層的選擇。隨著電機(jī)運(yùn)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，客戶(hù)對(duì)釹鐵硼的耐腐蝕性有著更高的要求。而HAST實(shí)驗(yàn)(也稱(chēng)PCT實(shí)驗(yàn))就是專(zhuān)門(mén)測(cè)試燒結(jié)釹鐵硼永磁體在潮濕和高溫環(huán)境下的耐腐蝕性能。
而客戶(hù)如何判斷鍍層是否符合要求呢?鹽霧實(shí)驗(yàn)的目的是對(duì)表面經(jīng)防腐蝕鍍層處理過(guò)的燒結(jié)釹鐵硼磁體做快速防腐蝕實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，將樣品從試驗(yàn)箱中取出、干燥，用眼睛或放大鏡觀(guān)察樣品表面有無(wú)斑點(diǎn)、斑點(diǎn)面積的大小盒顏色的變化情況。
綜上，客戶(hù)只有了解了其生產(chǎn)流程，了解產(chǎn)品的要求因素，才能正確的判斷產(chǎn)品的合格性。簡(jiǎn)單總結(jié)來(lái)說(shuō)，就是性能的把握、尺寸公差的控制、鍍層的檢測(cè)和外觀(guān)的評(píng)估。
性能上，可以通過(guò)性能檢測(cè)其Br(剩磁)、Hcb(矯頑力)、Hcj(內(nèi)稟矯頑力)、(BH)max(最大磁能積)以及退磁曲線(xiàn);尺寸公差，可以通過(guò)游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量其精度;鍍層上，可以通過(guò)肉眼觀(guān)察鍍層色澤亮度以及通過(guò)結(jié)合力、鹽霧實(shí)驗(yàn)等檢測(cè)方法;整體外觀(guān)，主要用肉眼或放大鏡，或光學(xué)顯微鏡(對(duì)于線(xiàn)度小于0.2mm以下的產(chǎn)品)，磁體表面光潔、沒(méi)有肉眼可見(jiàn)的顆粒與異物、沒(méi)有斑點(diǎn)、沒(méi)有掉邊掉角，則是外觀(guān)合格。
自1985年在日本、中國(guó)和歐美同時(shí)開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化，這近30年來(lái)全球永磁材料產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，磁性能不斷刷新紀(jì)錄，材料品種與牌號(hào)不斷增加。伴隨市場(chǎng)的拓展，其生產(chǎn)廠(chǎng)家也日益增加，而很多客戶(hù)也難免陷入這樣的困惑當(dāng)中，如何判斷產(chǎn)品的優(yōu)劣呢?
最全面的判斷方法：一、磁鐵性能;二、磁鐵尺寸;三、磁鐵鍍層。
首先，磁鐵性能的保障來(lái)自原料生產(chǎn)過(guò)程的控制
1、根據(jù)企業(yè)制造高檔或中檔或低檔燒結(jié)釹鐵硼的要求，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的原材料成分來(lái)選購(gòu)原料。
2、生產(chǎn)工藝的先進(jìn)與否直接決定磁鐵的性能品質(zhì)。目前最先進(jìn)的技術(shù)是鱗片鑄錠(SC)技術(shù)、氫破碎(HD)技術(shù)和氣流磨(JM)技術(shù)。小容量的真空感應(yīng)冶煉爐(10kg、25kg、50kg)已被大容量(100kg、200kg、600kg、800kg)真空感應(yīng)爐所替代。SC(StripCasting)速凝鑄片技術(shù)已逐漸替代大鑄錠(冷卻方向的厚度大于20-40mm的鑄錠)，氫破碎(HD)技術(shù)和氣流磨(JM)取代了顎式破碎機(jī)、盤(pán)磨機(jī)、球磨機(jī)(濕法制粉)，保障了粉末的均勻性，并且有利于液相燒結(jié)和晶粒細(xì)化。
3、磁場(chǎng)取向上，我國(guó)是世界上唯一采用兩步壓制成型的國(guó)家，取向時(shí)用小壓力垂直模壓成型，最后采用準(zhǔn)等靜壓成型，這是我國(guó)燒結(jié)釹鐵硼產(chǎn)業(yè)最重要的特色之一。
4、并且，生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量的監(jiān)控是非常重要的，可以通過(guò)SC片厚度測(cè)量和JM粉顆粒尺寸分布等檢測(cè)方式進(jìn)行管控。優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品都是取決于生產(chǎn)過(guò)程的控制，可是客戶(hù)一定會(huì)很疑惑，如何判斷我購(gòu)買(mǎi)的產(chǎn)品的性能呢?中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院先后開(kāi)發(fā)了多種型號(hào)的永磁材料技術(shù)磁參數(shù)測(cè)量?jī)x器。脈沖磁場(chǎng)磁強(qiáng)計(jì)(PFM)是一種測(cè)試超高矯頑力永磁體的測(cè)試儀器，主要是為了適應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域和大型永磁電機(jī)所需求的高矯頑力永磁體。
客戶(hù)可根據(jù)磁鐵參數(shù)Br(剩磁)、Hcb(矯頑力)、Hcj(內(nèi)稟矯頑力)、(BH)max(最大磁能積)選定自己需要的釹鐵硼牌號(hào)，同時(shí)這四個(gè)參數(shù)即是判定產(chǎn)品是不是按照客戶(hù)要求生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。
其次，磁鐵尺寸的保障取決于工廠(chǎng)的加工實(shí)力
實(shí)際應(yīng)用的釹鐵硼永磁體形狀是多種多樣的，如圓片、圓柱、圓筒狀(有內(nèi)孔);方片、方塊、方柱狀;瓦狀、扇形、梯形、多角形和各種不規(guī)則形狀等。每一種形狀的永磁體有不同的尺寸，生產(chǎn)過(guò)程很難做到一次成型。一般生產(chǎn)流程是：先生產(chǎn)出大塊(大尺寸)的坯料，經(jīng)過(guò)燒結(jié)和回火處理后，再通過(guò)機(jī)械加工(包括切割、打孔)和磨加工、表面鍍層(涂層)處理，然后進(jìn)行磁體性能、表面質(zhì)量和尺寸精度的檢測(cè)，然后充磁、包裝和出廠(chǎng)。
1、機(jī)械加工分為三類(lèi)：
(1)切割加工：將圓柱、方柱狀磁體切割成圓片狀、方片狀;
(2)外形加工：將圓形、方形磁體加工成扇形、瓦型或有凹槽或其他復(fù)雜形狀的磁體;
(3)打孔加工：將圓棒、方棒狀磁體加工成圓筒狀或方筒狀磁體。其加工方式有：磨削切片加工、電火花切割加工和激光加工。
2、燒結(jié)釹鐵硼永磁元件表面一般要求光滑和達(dá)到一定精度，毛坯交貨的磁體表面需要進(jìn)行表面磨加工。方塊釹鐵硼永磁合金常用的磨加工方法有平面磨、雙端面磨、內(nèi)圓磨、外圓磨等。圓柱常用無(wú)芯磨、雙端面磨等。瓦型、扇形和VCM磁體則用多工位磨床。
一個(gè)是否合格的磁體，不僅僅需要性能的達(dá)標(biāo)，尺寸公差的控制也直接影響它的應(yīng)用。而尺寸的保障直接取決于工廠(chǎng)的加工實(shí)力，加工設(shè)備隨著經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)需求也在不斷更新，更高效的設(shè)備以及產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化的趨勢(shì)，不僅僅是滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品精度日益增長(zhǎng)的需求，同時(shí)也節(jié)約了人力和成本，使其更具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
再次，磁鐵鍍層的品質(zhì)直接決定產(chǎn)品的應(yīng)用壽命
實(shí)驗(yàn)得知，1cm3的燒結(jié)釹鐵硼永磁體放在150℃的空氣中停留51天，將會(huì)全部被氧化腐蝕掉。在弱酸溶液中它更容易被腐蝕。為了使釹鐵硼永磁體經(jīng)久耐用，要求它有20-30年的使用壽命，其必須經(jīng)受表面抗腐蝕處理，以此抵抗腐蝕介質(zhì)對(duì)磁鐵的腐蝕侵害。目前，燒結(jié)釹鐵硼永磁體制造行業(yè)普遍采用電鍍金屬、電鍍+化學(xué)鍍金屬、電泳涂層和磷化處理等方法，在磁體表面鍍上一層附加隔離物，將磁體表面和腐蝕介質(zhì)隔離開(kāi)，以防止介質(zhì)對(duì)磁體的侵害。
1，一般以鍍鋅、鍍鎳+銅+鎳、鍍鎳+銅+化學(xué)鍍鎳三種工藝為主，其他金屬鍍種要求，一般都是在鍍鎳后再施以其他金屬電鍍。
2，在一些特殊情況下也會(huì)使用磷化：(1)在釹鐵硼磁體產(chǎn)品因?yàn)橹苻D(zhuǎn)、保存的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而又不明確后續(xù)的表面處理方法的時(shí)候，使用磷化簡(jiǎn)單易行;(2)當(dāng)磁體需要環(huán)氧膠粘結(jié)、涂漆等，膠水、漆等環(huán)氧有機(jī)物的黏結(jié)力需要基體有很好的侵潤(rùn)性能。磷化工藝可以改善磁體表面的侵潤(rùn)能力。
3，電泳涂層已成為廣泛采用的防腐蝕表面處理技術(shù)之一。因其不僅與多孔磁體表面的結(jié)合力很好，而且具有耐鹽霧、耐酸、耐堿等的腐蝕，防腐蝕性?xún)?yōu)異。但是與噴涂涂層相比其耐濕熱性能較差。
客戶(hù)可針對(duì)其產(chǎn)品工作要求而進(jìn)行鍍層的選擇。隨著電機(jī)運(yùn)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，客戶(hù)對(duì)釹鐵硼的耐腐蝕性有著更高的要求。而HAST實(shí)驗(yàn)(也稱(chēng)PCT實(shí)驗(yàn))就是專(zhuān)門(mén)測(cè)試燒結(jié)釹鐵硼永磁體在潮濕和高溫環(huán)境下的耐腐蝕性能。
而客戶(hù)如何判斷鍍層是否符合要求呢?鹽霧實(shí)驗(yàn)的目的是對(duì)表面經(jīng)防腐蝕鍍層處理過(guò)的燒結(jié)釹鐵硼磁體做快速防腐蝕實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，將樣品從試驗(yàn)箱中取出、干燥，用眼睛或放大鏡觀(guān)察樣品表面有無(wú)斑點(diǎn)、斑點(diǎn)面積的大小盒顏色的變化情況。
綜上，客戶(hù)只有了解了其生產(chǎn)流程，了解產(chǎn)品的要求因素，才能正確的判斷產(chǎn)品的合格性。簡(jiǎn)單總結(jié)來(lái)說(shuō)，就是性能的把握、尺寸公差的控制、鍍層的檢測(cè)和外觀(guān)的評(píng)估。
性能上，可以通過(guò)性能檢測(cè)其Br(剩磁)、Hcb(矯頑力)、Hcj(內(nèi)稟矯頑力)、(BH)max(最大磁能積)以及退磁曲線(xiàn);尺寸公差，可以通過(guò)游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量其精度;鍍層上，可以通過(guò)肉眼觀(guān)察鍍層色澤亮度以及通過(guò)結(jié)合力、鹽霧實(shí)驗(yàn)等檢測(cè)方法;整體外觀(guān)，主要用肉眼或放大鏡，或光學(xué)顯微鏡(對(duì)于線(xiàn)度小于0.2mm以下的產(chǎn)品)，磁體表面光潔、沒(méi)有肉眼可見(jiàn)的顆粒與異物、沒(méi)有斑點(diǎn)、沒(méi)有掉邊掉角，則是外觀(guān)合格。