Nd-Fe-B的應(yīng)用及其性能

顏培洋，李琪琪

(濱州學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，山東 濱州 256603)

Nd-Fe-B的應(yīng)用及其性能

顏培洋，李琪琪

(濱州學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，山東 濱州 256603)

介紹了近幾年Nd-Fe-B永磁體的制備、應(yīng)用、性能，對Nd-Fe-B永磁體的制備分為黏結(jié)磁體的制備和燒結(jié)磁體的制備，分別對這兩種方法做了簡單的介紹；Ne-Fe-B的應(yīng)用很廣泛，在計算機、汽車、醫(yī)學(xué)以及其他很多方面都有應(yīng)用；應(yīng)用過程中穩(wěn)定性和抗腐蝕性起重要作用，本文對Nd-Fe-B永磁體的穩(wěn)定性做了簡單的介紹。

Nd-Fe-B；黏結(jié)磁體；燒結(jié)磁體；穩(wěn)定性

目前，不同的磁體應(yīng)用在不同的場所，最大種類的磁體依然是陶瓷磁鐵，占世界市場60%的份額，從體積來計，占全世界磁體量的90%。近年，全世界各類磁體的產(chǎn)量年增長率約為10%，比80年代增長的要快，主要因為Nd-Fe-B已進入成熟發(fā)展期，它開拓了鐵磁體無法應(yīng)用的新領(lǐng)域[1]。

在人們最初的認(rèn)識中，鐵磁體會逐漸衰退，而Nd-Fe-B會急劇增長，但是就目前世界市場情況來看，鐵磁體依然占有最大份額，Nd-Fe-B也大大改善了其磁性能，開拓了新的鐵磁體行業(yè)的應(yīng)用市場。對于磁體的使用有著明確是選擇原則，如果從費用的角度考慮，采用陶瓷磁體是最好的選擇；從體積的角度考慮，就采用Nd-Fe-B磁體，有些情況也會采用Sm-Co磁體；從使用溫度范圍或熱穩(wěn)定方面考慮，采用Sm-Co磁體最好。

1 Nd-Fe-B磁體的制備

Nd-Fe-B磁體的制備分為燒結(jié)磁體和粘結(jié)磁體[1]。燒結(jié)磁體的制備：關(guān)于國內(nèi)的Nd-Fe-B磁體的研究已經(jīng)到了一個很高的水平，主要有以下幾個方面的原因。Nd-Fe-B磁體的研究手段日益先進，生產(chǎn)工藝早已不是傳統(tǒng)的燒結(jié)磁體制備工藝[2]，而是采納了的氫處理粉碎、速凝薄帶工藝制備合金、橡皮膜、氣流磨工藝制粉等靜壓工藝成型這一系列技術(shù)[2]，是一種新的燒結(jié)磁體制造的技術(shù)，使磁性能夠進行大幅的提升。國內(nèi)在這方面比較落后，但是國外采用最先進的速凝薄帶工藝制備合金、氫處理工藝破碎合金[3]，有效解決了制備高性能磁性材料的關(guān)鍵技術(shù)問題，也就是說解決了高性能Nd-Fe-B磁體制備中要求合金成分接近正分的各種成分。隨著Nd-Fe-B磁體在電類領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對磁體的性能要求不僅僅只限于高剩磁、高磁能積[4]，對使用溫度的要求變得更高。高的使用溫度，高矯頑力磁體的研究已經(jīng)有了許許多多的文獻報道，日本住友特殊金屬公司開發(fā)的磁體使用溫度已經(jīng)高達250℃。此外，材料表面的處理技術(shù)等都是磁力材料的研究焦點。

黏結(jié)磁體的制備：對于黏結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的使用性能，人們?yōu)榱颂岣哌@種使用性能，對其制備工藝進行不斷的改進，并在不斷的改進過程中取得了優(yōu)異的研究成果[5]。黏結(jié)Nd-Fe-B的制備工藝，可大概分為兩個階段：制粉和黏結(jié)，制粉即為制作磁粉，磁粉的制造方法主要是快淬法(MS)、機械合金法(MA)、氣體霧化法(GA)等。黏結(jié)階段主要是把Nd-Fe-B永磁材料、粘合劑和其他添加劑按特定的比例均勻混合以后，用壓制、壓延、注射或擠出成型等方法，按照用戶的要求直接成型為各種各樣的形狀永磁材料[6]。黏結(jié)磁體制備方法簡單，其工藝精度較高，有希望在大批量的連續(xù)生產(chǎn)中推廣使用。

2 Nd-Fe-B磁體的應(yīng)用

就全世界而言，Nd-Fe-B的生產(chǎn)增長率約為20%，約1600t的粘結(jié)磁體用于計算機產(chǎn)業(yè)，主要是用在作主軸馬達和步進馬達，有6400t的燒結(jié)磁體主要是用于硬盤驅(qū)動器、馬達、核磁共振成像、音響、其他等領(lǐng)域。

在硬盤驅(qū)動器運用領(lǐng)域中，主要是用在決定讀寫磁頭位置的電動驅(qū)動器。為了使驅(qū)動器的運行時間快，對磁體的高磁通密度有較高的要求，價格方面的因素考慮較少的情況下，加上溫度環(huán)境等要求，最后會選擇最高能量密度的Nd-Fe-B磁體。

Nd-Fe-B永磁體在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，磁性材料的抗腐蝕能力一般主要依賴于化學(xué)成分和加工技術(shù)[7]。在磁體的應(yīng)用中，磁體的兩種穩(wěn)定性較為重要：一是在有害的工作條件下能保護物質(zhì)的完整性；二是磁體在腐蝕性環(huán)境中暴露，依舊保持相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定。體液是強腐蝕性的，有必要搞清磁體在這種環(huán)境下的穩(wěn)定能力。Nd-Fe-B永磁體在醫(yī)學(xué)應(yīng)用其抗腐蝕能力是其他磁體抗腐蝕性的數(shù)倍，Nd-Fe-B運用表面技術(shù)，既能提高Nd-Fe-B的耐腐性，又能保證在腐蝕的環(huán)境下磁體在設(shè)計壽命內(nèi)不損失磁性能的有效辦法。

3 Nd-Fe-B永磁體的性能[8]

3.1 時效試驗

在溫度為50℃的情況下經(jīng)500h時效后，Nd-Fe-B磁體開路磁通的不可逆損失大約為1%，保持了比較好的穩(wěn)定性。在60℃到80℃范圍內(nèi)經(jīng)500h時效后，Nd-Fe-B磁體不可逆損失為3%。

3.2 溫度穩(wěn)定性試驗

用振動的樣品磁強計測量了Nd-Fe-B磁體，由室溫上升至102℃開路剩余磁矩隨溫度的升高而降低，樣品由室溫上升到102℃，其開路剩余磁矩的總損失為14%，可逆損失為8%，不可逆損失為6%。

3.3 外磁場退磁試驗

Nd-Fe-B磁體的抗退磁穩(wěn)定性甚至可以和Sm-Co磁體差不多，是因為Nd-Fe-B磁體具有強大的內(nèi)稟矯頑里。

3.4 振動試驗

隨振動的時間增加，Nd-Fe-B磁體表面場略微有些降低，最后趨于不變。

3.5 腐蝕試驗

Nd-Fe-B永磁體在空氣中放置過久，表面會出現(xiàn)一些銹斑，表面粗糙的Nd-Fe-B永磁體更較為易銹蝕。在水中放置一段時間后，樣品表面出現(xiàn)銹斑，Nd-Fe-B的通磁也隨之下降。

4 總結(jié)

Nd-Fe-B永磁體發(fā)展前景越來越大，隨著工藝的的越來越成熟，生產(chǎn)成本也會越來越低，無論是黏結(jié)Nd-Fe-B材料還是燒結(jié)Nd-Fe-B材料都有其各自的用處，Nd-Fe-B永磁體在國內(nèi)外不斷的創(chuàng)新下，生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)達到最先進水平，Nd-Fe-B永磁體在稀土材料運用也將會越來越顯著，在現(xiàn)代社會發(fā)揮的作用越來越大。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展和國力的日益昌盛，利用稀土資源優(yōu)勢，Nd-Fe-B材料運用前景將更為廣闊。

[1] 徐錦華.Nd-Fe-B磁體的高性能化[J].電工材料,1996(1):26-27.

[2] 張時茂.高性能燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料制備工藝的研究[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古大學(xué),2012.

[3] 羅 陽,陳虞才.新技術(shù)、新設(shè)備在Nd-Fe-B稀土磁體生產(chǎn)中的應(yīng)用之二-合金的氫爆及氣流粉碎[J].磁性材料及器件,2006,37(5):24-25.

[4] 白 崗. 高矯頑力釹鐵硼磁性材料的研究[J].濟南:山東大學(xué),2006.

[5] 李 慧,張敏剛,張雪山.黏結(jié)Nd-Fe-B永磁材料及其應(yīng)用與發(fā)展[J].山西冶金,2011,34(1):5-7.

[6] 李文學(xué),任慧平,周維娜.成型工藝對黏結(jié)釹鐵硼永磁材料磁性能的影響[J].稀土,2006,27(3):85-87.

[7] 陳紹楷. Nd-Fe-B永磁體在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的腐蝕研究[J].中國材料進展,2003(2):17-18.

[8] 張光飛,周壽增,張富強.Nd-Fe-B永磁體的穩(wěn)定性及其應(yīng)用試驗[J].功能材料,1988,2(1):61-63.

(本文文獻格式：顏培洋，李琪琪.Nd-Fe-B的應(yīng)用及其性能[J].山東化工,2017,46(15):74,76.)

2017-05-28

顏培洋(1993—)，男，就讀于濱州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)。

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