钕铁硼永磁体的主要原材料有稀土金属钕、金属元素铁和非金属元素硼(有时会添加铝、钴、镨、镝、铽、镓等),一般表达式为:
RE2TM14B(RE=Nd,Pr,Dy TM=Fe,Co)
钕铁硼三元系永磁材料是以Nd2Fe14B化合物作为基体的,其成分应与化合物Nd2Fe14B分子式相近。但完全按Nd2Fe14B成分配比时,磁体的磁性能很低,甚至无磁。只是实际的磁体当中钕和硼的含量比Nd2Fe14B化合物的钕和硼含量多时(即形成富钕相和富硼相)才能获得较好的永磁性能。
·基体Nd2Fe14相
这个相是磁体的主相,它的体积百分数(在炼完钢锭后已基本固定)决定了磁体的剩磁(Br),最大磁能积((BH)m),而成型时磁场取向就是实现它的排列分布使这一分子结构的易磁化轴(C)都沿取向方向有序排列,从而实现更高的磁性能。
·富B相富B相在基体中以一定的化合物存在,它是一个非磁性相,对磁性能一般是有害的,但有富B相的存在反而使的钢锭容易破碎。
·富Nd相富Nd相的存在大部分以Nd-Fe化合物存在,它对在烧结过程中提高磁体的密度有十分重要的作用。由于它的性质非常活泼,所以很容易氧化形成氧化物相,对磁体的抗腐蚀性非常不利。但富Nd相相对多时,对钢锭的长晶有好处,可以减少α-Fe的析出。
大量的组织观察表明,烧结钕铁硼系的合金显微组织具有以下特征
1、基体相(主相)的晶粒呈多边形;
2、富B相以孤立块状或颗粒状存在;
3、富Nd相沿晶界或晶界交耦处分布;
4、另外在基体中还有其他杂质、氧化物相和空洞等。
钕铁硼永磁材料是以金属间化合物ND2FE14B为基础的永磁材料。主要成分为稀土(ND)、铁(FE)、硼(B)。其中稀土ND为了获得不同性能可用部分镝(Dy)、镨(Pr)等其他稀土金属替代,铁也可被钴(Co)、铝(Al)等其他金属部分替代,硼的含量较小,但却对形成四方晶体结构金属间化合物起着重要作用,使得化合物具有高饱和磁化强度,高的单轴各向异性和高的居里温度。
磁铁的分类太多了,我在这里就简单说下:
磁性料材主要有二大类:
第一是永磁材料(也叫硬磁):材料本身就具有保存磁力的特点
第二是软磁(也叫电磁铁):需要外界通电才能产生磁力
我们平是说的磁铁,一般都是指永磁材料
永磁材料也有二大分类:
第一大类是:合金永磁材料包括稀土永磁材料(钕铁硼Nd2Fe14B)、钐钴(SmCo)、钕镍钴(NdNiCO)
第二大类是:铁氧体永磁材料(Ferrite)按生产工艺不同分为:烧结铁氧体
(Sintered Ferrite)、粘结铁氧体(橡胶磁 Rubber Magnet)、注塑铁氧体
(Zhusu Ferrite),这三种工艺依据磁晶的取向不同又各分为等方性和异方性磁体。
这些就是目前市面上的主要永磁材料,还有一些因生产工艺原或成本原因,不能大范围应用而淘汰,如Cu-Ni-Fe(铜镍铁)、Fe-Co-Mo(铁钴钼)、Fe-Co-V(铁钴钒)、MnBi(锰铋)、AlMnC(钴锰碳)
1、稀土永磁材料(钕铁硼Nd2Fe14B):按生产工艺不同分为以下三种
(1)、烧结钕铁硼(Sintered NdFeB)——(烧结钕铁硼永磁体经过气流磨制粉后冶炼而成,矫顽力值很高,且拥有极高的磁性能,其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10倍以上。其本身的机械性能亦相当之好,可以切割加工不同的形状和钻孔。高性能产品的最高工作温度可达200摄氏度。由於它的物质含量容易导致锈蚀,所以根据不同要求必须对表面进行不同的凃层处理。(如镀Zn,Ni,Au,Epoxy等)。非常坚硬和脆、有高抗退磁性、高成本/性能比例、不适用于高工作温度);
(2)、粘结钕铁硼(Bonded NdFeB)——粘结钕铁硼是将钕铁硼粉末与树脂、塑胶或低熔点金属等粘结剂均匀混合,然后用压缩、挤压或注射成型等方法制成的复合型钕铁硼永磁体。产品一次成形,无需二次加工、可直接做成各种复杂的形状。粘结钕铁硼的各个方向都有磁性,可以加工成钕铁硼压缩模具和注塑模具。精密度高、磁性能极佳、耐腐蚀性好、温度稳定性好。
(3)、注塑钕铁硼(Zhusu NdFeB)——有极高之精确度、容易制成各向异性形状复杂的薄壁环或薄磁体
2 烧结铁氧体(Sintered Ferrite)的主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19,依据磁晶的取向不同分为等方性和异方性磁体。由于其低廉的价格和适中的磁性能而成为目前应用最为广泛的一种磁体。年产量达300吨以上。铁氧体磁铁是通过陶瓷工艺法制造而成,质地也比较坚硬,也属脆性材料,由于铁氧体磁铁有很好的耐温性及价格低廉,已成为应用最为广泛的永磁体。
3. 橡胶磁(Rubber Magnet)是铁氧体磁材系列中的一种,由粘结铁氧体料粉与合成橡胶复合经挤出成型、压延成型、注射成型等工艺而制成的具有柔软性、弹性及可扭曲的磁体。可加工成条状、卷状、片状及各种复杂形状。 橡胶磁体由磁粉(SrO6Fe2O3)、聚乙烯(CPE)和其它添加剂(EBSO、DOP)等组成,通过挤出、压延制造而成。橡胶磁材可以是同性的或异性的,它由铁氧体磁粉、CPE和某些微量元素制成,可弯、可捻、可卷。它无需更多机械加工即可使用,也可以按所需尺寸修整形状,橡胶磁也可以根据客户要求复PVC,背胶,上UV油等。它的磁能积在060 至150 MGOe之间。 橡胶磁材的应用领域:冰箱、讯息告示架、将物件固定于 金属体以用作广告等的紧固件,用于玩具、教学仪器、开关和感应器的磁片。主要应用于微特电机、电冰箱、消毒柜、厨柜、玩具、文具、广告等行业。
4 铝镍钴(AlNiCo)是最早开发出来的一种永磁材料,是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。根据生产工艺不同分为烧结铝镍钴(Sintered AlNiCo)和铸造铝镍钴(Cast AlNiCo)。产品形状多为圆形和方形。铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状;与铸造工艺相比,烧结产品局限于小的尺寸,其生产出来的毛坯尺寸公差比铸造产品毛坯要好,磁性能要略低于铸造产品,但可加工性要好。在永磁材料中,铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数,工作温度可高达600摄氏度以上。铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。
5、钐钴(SmCo)依据成份的不同分为SmCo5和Sm2Co17,分别为笫一代和笫二代稀土永磁材料。由于其原材料十分稀缺,价格昂贵而使其发展受到限制。钐钴(SmCo)作为第二代稀土永磁体,不但有着较高的磁能积(14-28MGOe)和可靠的矫顽力,而且在稀土永磁系列中表现出良好的温度特性。与钕铁硼相比,钐钴更适合工作在高温环境中。
磁铁的历史:
随着社会的发展,磁铁的应用也越来越广泛,从高科技产品到最简单的包装磁,目前应用最为广泛的还是钕铁硼强磁和铁氧体磁铁。
从永磁材料的发展历史来看,十九世纪末使用的碳钢,磁能积(BH)max(衡量永磁体储存磁能密度的物理量)不足1MGOe(兆高奥),而目前国外批量生产的Nd-Fe-B永磁材料,磁能积已达50MGOe以上。这一个世纪以来,材料的剩磁Br提高甚小,能积的提高要归功于矫顽力Hc的提高。而矫顽力的提高,主要得益于对其本质的认识和高磁晶各向异性化合物的发现,以及制备技术的进步。二十世纪初,人们主要使用碳钢、钨钢、铬钢和钴钢作永磁材料。二十世纪三十年代末,AlNiCo永磁材料开发成功,才使永磁材料的大规模应用成为可能。五十年代,钡铁氧体的出现,既降低了永磁体成本,又将永磁材料的应用范围拓宽到高频领域。到六十年代,稀土钴永磁的出现,则为永磁体的应用开辟了一个新时代。1967年,美国Dayton大学的Strnat等,用粉末粘结法成功地制成SmCo5永磁体,标志着稀土永磁时代的到来。迄今为止,稀十永磁已经历第一代SmCo5,第二代沉淀硬化型Sm2Co17,发展到第三代Nd-Fe-B永磁材料。此外,在历史上被用作永磁材料的还有Cu-Ni-Fe、Fe-Co-Mo、Fe-Co-V、MnBi、A1MnC合金等。这些合金由于性能不高、成本不低,在大多数场合已很少采用。而AlNiCo、FeCrCo、PtCo等合金在一些特殊场合还得到应用。目前Ba、Sr铁氧体仍然是用量最大的永磁材料,但其许多应用正在逐渐被Nd-Fe-B类材料取代。并且,当前稀土类永磁材料的产值已大大超过铁氧体永磁材料,稀土永磁材料的生产已发展成一大产业
磁力大小排列为(在磁铁体积相同的情况下):钕铁硼、异方性铁氧体、钐钴、钕镍钴、同性铁氧体。我厂是做磁铁的,这上面的排列只是按我个人接触磁铁经验排的。
磁铁的成分是铁、钴、镍等原子,其原子的内部结构比较特殊,本身就具有磁矩。磁铁能够产生磁场,具有吸引铁磁性物质如铁、镍、钴等金属的特性。
磁铁种类:形状类磁铁:方块磁铁、瓦形磁铁、异形磁铁、圆柱形磁铁、圆环磁铁、圆片磁铁、磁棒磁铁、磁力架磁铁,属性类磁铁:钐钴磁体、钕铁硼磁铁(强力磁铁)、铁氧体磁铁、铝镍钴磁铁、铁铬钴磁铁,行业类磁铁:磁性组件、电机磁铁、橡胶磁铁、塑磁等等种类。磁铁分永久磁铁与软磁,永久磁铁是加上强磁,使磁性物质的自旋与电子角动量成固定方向排列,软磁则是加上电。(也是一种加上磁力的方法) 等电流去掉软铁会慢慢失去磁性。
将条形磁铁的中点用细线悬挂起来,静止的时候,它的两端会各指向地球南方和北方,指向北方的一端称为指北极或N极,指向南方的一端为指南极或S极。
如果将地球想像成一块大磁铁,则地球的地磁北极是指南极,地磁南极则是指北极。磁铁与磁铁之间,同名磁极相排斥、异名磁极相吸引。所以,指南针与南极相排斥,指北针与北极相排斥,而指南针与指北针则相吸引。
钕铁硼磁铁表面的磁场太强,超过了铁氧体磁铁的矫顽力,同极靠近时,铁氧体被退磁又反方向充了磁。最后使得同极变成了异极,也就相吸了。
换句话说,如果你用铁氧体的N极靠近钕铁硼磁铁的N极,离得很近时,铁氧体的N极变成了S极。
出现这种情况是因为:1)靠近NdFeB磁体表面的磁场很强,2)铁氧体磁铁的矫顽力不太高。如果换成是两块钕铁硼或两块铁氧体,都不会出现这种情况。
这是钕铁硼强磁的牌号,n40和n52的区别是磁性能高低不一样,数字越大性能越高也就是磁力越强。
按照温度系数分为,n档,m档,h档,sh档,等等;按磁性能高低分为30,35,38, 40, 42, 45, 48, 50,52等常用牌号。
钕铁硼强磁,顾名思义,就是磁力很强,钕铁硼强力磁铁的简称。钕铁硼是所有磁铁中磁力最强的。
根据配方中各成分的比例不同,磁力可提高,可降低,有N35—N52,N35M—N50M,N30H—N48H,N30SH—N45SH,N28UH—N35UH,N28EH—N35EH性能指标,常规的强磁磁力是N35—N52牌号中的N35性能(耐高温80度),随要求可定做其他高性能的钕铁硼强力磁铁。
钕铁硼强力磁铁(强力吸铁石)具有体积小、重量轻和磁性强的特点,是迄今为止性能价格比最佳的磁体。预计在未来20-30年里,不可能有替代钕铁硼强力磁铁的磁性材料出现。生产钕铁硼强力磁铁的主要原材料有金属钕、纯铁、硼铁合金以及其他添加剂。
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