淺析燒結(jié)釹鐵硼永磁體裂紋產(chǎn)生的原因及檢測方法

梁雙全,陳國旗,王曉慧,仇超武　?。宪囍曛揠姍C公司,湖南　株洲　412001）

淺析燒結(jié)釹鐵硼永磁體裂紋產(chǎn)生的原因及檢測方法

梁雙全,陳國旗,王曉慧,仇超武
（南車株洲電機公司,湖南株洲412001）

燒結(jié)釹鐵硼永磁體以其優(yōu)異的磁性能得到了廣泛的應(yīng)用，但是燒結(jié)釹鐵硼永磁體在生產(chǎn)過程中存在產(chǎn)生裂紋的風(fēng)險始終困擾著燒結(jié)釹鐵硼生產(chǎn)企業(yè)，嚴(yán)重影響了永磁體的磁性能和機械強度，如果裂紋在使用前未被發(fā)現(xiàn)，可能給用戶帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)損失，本文對燒結(jié)釹鐵硼在生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生裂紋的原因進(jìn)行了簡要分析，并對裂紋檢測方法進(jìn)行了對比總結(jié)，以期對燒結(jié)釹鐵硼生產(chǎn)企業(yè)和用戶有參考和借鑒意義。

釹鐵硼；裂紋；檢測

1　概述

燒結(jié)釹鐵硼永磁體以其資源豐富、磁性能優(yōu)異而得到廣泛使用，但是燒結(jié)釹鐵硼永磁體在生產(chǎn)過程中存在產(chǎn)生裂紋的風(fēng)險，尤其對大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體，此現(xiàn)象一直困繞著生產(chǎn)企業(yè)。本文在此基礎(chǔ)上，對其生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生裂縫的原因進(jìn)行了總結(jié)，針對裂紋檢測列出了幾種方法，并對適用情況進(jìn)行了對比分析。

2　燒結(jié)釹鐵硼永磁體裂紋產(chǎn)生的可能原因

燒結(jié)釹鐵硼永磁體的加工過程，環(huán)環(huán)相扣，每道工序出現(xiàn)問題都將對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，輕者產(chǎn)品磁性能下降，重者整爐產(chǎn)品報廢，針對燒結(jié)釹鐵硼永磁體在生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生裂紋，經(jīng)查閱論文及書藉，對其可能產(chǎn)生的原因總結(jié)如下：

2.1脫氫工藝及粉沫成分

磷片在氫碎后有大量的氫存在粉沫中，氫在粉沫有利的方面是可以防止粉沫的氧化，便于操作，對釹鐵硼永磁體的一致性和重復(fù)性也有好處；不足之處，大量的氫只能在燒結(jié)過程中去除，大塊釹鐵硼磁體中心部位的氫氣在往外擴散時，有可能導(dǎo)致大塊磁體外層空隙處有氫存在，導(dǎo)致磁體存在裂紋，脆性增加，抗彎強度降低[1]。

燒結(jié)釹鐵硼的制造屬于粉沫冶金，其粉沫顆粒的大小和成分密切關(guān)系到燒結(jié)釹鐵硼的性能，其中鐵基合金中氧含量超過2%時，壓坯的孔隙度將增大很多，壓坯出現(xiàn)裂紋的缺陷將增加[2]。

2.2壓型、燒結(jié)過程

產(chǎn)品制造前首先將粉沫壓制成毛坯，壓制成型的方法有很多類，如模壓法、模壓加冷等靜壓及橡皮模等靜壓等，如果在壓制時不能保證毛坯料的密度均勻，由于燒結(jié)時各部位收縮不一致而導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生，目前多數(shù)釹鐵硼生產(chǎn)企業(yè)常用的壓制方法是雙向壓制加冷等靜壓，基本可以保證毛坯密度均勻。

燒結(jié)過程分預(yù)燒結(jié)、高溫?zé)Y(jié)、時效處理、冷卻，其中冷卻階段要保證爐內(nèi)不同部位冷卻速度和均勻性，否則也易產(chǎn)生裂紋。

2.3機加工過程

大部分燒結(jié)釹鐵硼永磁體機加工主要采用磨加工，此時要注意砂輪材質(zhì)的選取，如砂輪的導(dǎo)熱性不好，在加工過程中容易導(dǎo)致釹鐵硼永磁體局部溫度過高，造成表面氧化，甚至產(chǎn)生裂紋，如圖1所示，另外，冷卻液的選取也至關(guān)重要。

2.4包裝過程

燒結(jié)釹鐵硼永磁體屬于粉沫冶金材料，材質(zhì)相對較脆，尤其對于大塊永磁體，如在包裝過程中外力過大，可能導(dǎo)致永磁體斷裂，要限制過大的外部沖擊力，沖擊斷裂如圖2所示。

3　后期對燒結(jié)釹鐵硼永磁體裂紋的檢測方法

3.1目測、放大鏡

在使用燒結(jié)釹鐵硼永磁體時，首先可以通過目測或放大鏡去檢查永磁體有無裂紋，這種情況只適用于永磁體外表面的裂紋，并且裂紋較大。

3.2磁極觀察片

磁極觀察片也是一種方便的檢查永磁體裂紋的方法，它是利用永磁體裂紋處的磁場變化，通過外部磁粉的排列反映出來，不足之處對于內(nèi)部的微裂紋效果不明顯。

3.3超聲波檢測

該方法的基本原理為金屬中有氣孔、裂紋、分層等缺陷時，超聲波傳播到金屬與缺陷的界面處時，就會全部或部分反射。不足之處需要液體作為耦合劑，適于在機加工后完成，對成品則不易實施。

4　總結(jié)

本文針對目前燒結(jié)釹鐵硼永磁體可能產(chǎn)生裂紋的原因進(jìn)行了總結(jié)，并對當(dāng)前檢測裂紋的方法進(jìn)行了對比分析，希望對用戶和生產(chǎn)廠家有參考價值。

[1]周壽增,董清飛,高學(xué)緒編著.燒結(jié)釹鐵硼稀土永磁材料與技術(shù)[M].冶金工業(yè)出版社.

[2]藩樹明編著.強磁體——稀土永磁材料原理制造與應(yīng)用[M].化學(xué)工業(yè)出版社.

[3]周壽增,董清飛編著.超強永磁體——稀土鐵系永磁體[M].冶金工業(yè)出版社.

[4]劉海珍,陳志鵬.燒結(jié)釤鈷永磁體裂紋產(chǎn)生及預(yù)防[J].電工材料,2014(04).