稀土永磁材料

一、釹鐵硼永磁材料的牌號與效能

釹鐵硼是金屬釹、鐵、硼和其它微量金屬元素構成的合金磁體，是目前磁性最強的稀土永磁，有高的磁能積和良好的矯頑力。燒結釹鐵硼永磁材料按磁極化強度矯頑力大小分為低矯頑力n、中等矯頑力m、高矯頑力h、特高矯頑力sh、超高矯頑力eh、極高矯頑力uh、以及ah等產品，共7類，其中每類產品按最大磁能積大小劃分為若干牌號，表1是參照國內釹鐵硼生產廠家產品標準，彙總列出的永磁材料的牌號與效能及其應用。

表1 燒結釹鐵硼永磁材料的牌號與效能及其應用

注：高效能釹鐵硼永磁材料行業裡一般指（磁能積+矯頑力）60以上的系列產品；

二、高效能燒結釹鐵硼磁體的成分設計與效能

釹鐵硼永磁材料是以金屬間化合物re2fe14b為基礎的永磁材料。主要成分為稀土（re）、鐵（fe）、硼（b）。其中稀土nd為了獲得不同效能可用部分鏑（dy）、鐠（pr）、釓（gd）、鈥（ho）、鋱（tb）等其它稀土金屬替代，鐵也可被鈷（co）、鋁（al）、銅（cu）、鈮（nb）、鎵（ga）、鋯（zr）等其它金屬部分替代，見表2，硼的含量較小，但卻對形成四方晶體結構金屬間化合物起著重要作用，使得化合物具有高飽和磁化強度，高的單軸各向異性和高的居里溫度。

過去，由於國內釹鐵硼企業與國外相比效能相差比較大，比較重視技術進步，把效能提高看作企業發展的關鍵，但是到今天，釹鐵硼骨幹企業基本在效能上都能做到n45、45m、42h、40sh、35uh、32eh等（有些企業甚至可以做到n50、48m、45h、38uh、35eh等），因此現在的關鍵是「效能穩定、產品內在品質好、交貨及時、成本最低」，要達到上述幾點，產品配方設計時必須優化合金成分，合理地新增某些元素（儘量減少**格元素的新增量，並用低價元素

表3:合金元素新增量一覽表、

表4:不同產品的成分配料單

三釹鐵硼永磁材料的製備工藝

燒結釹鐵硼永磁材料採用粉末冶金方法製造，工藝流程如下：原材料配比→真空熔煉→鑄錠→破碎製粉→磁場取向成型→等靜壓→燒結回火熱處理→機加工與表面處理，根據裝置選定又有普通和（sc+hd）兩種工藝：普通工藝(普通鑄錠、粗中細破碎、氣流磨、垂直磁場成型(tdp)、冷等靜壓(clp)、三段燒結)生產燒結釹鐵硼磁體，磁性能一致性差；快冷厚帶（sc）/氫破碎（hd）/一次磁場成型工藝生產釹鐵硼燒結磁體，密度高，剩磁和磁能積高、矯頑力高。

相同的成分用以上兩種工藝製備合金，磁體的效能差異較大，後者的磁體各項效能明顯優於以普通鑄錠為原料製備的磁體。由於國內稀土永磁生產裝備的更新和發展，使得高效能釹鐵硼的穩定生產得以實現。

原材料純度一定的前提下，生產工藝決定了磁體的效能。每乙個工藝環節對磁體的最終磁性能都有較大的影響。製備磁體過程中富nd相均勻分布可提高磁體密度；單晶粉末有利於提高取向度，進而提高剩磁和磁能積；磁體晶粒細小均勻可提高嬌頑力

1、熔煉鑄錠生產工藝

合金鑄錠的顯微組織對於後續工藝的製粉環節、磁場取向成型環節、坯料燒結過程都有重要的影響，並進而影響到燒結釹鐵硼磁體的效能。合金鑄錠理想的顯微組織應是無α—fe 存在，且nd2fe14b主相晶粒細小，富nd 相分布均勻。

表5 熔煉鑄錠工藝對比

2、製粉工藝

釹鐵硼粉末晶粒細小均勻是獲得理想矯頑力重要條件之一。高效能燒結磁體要求氣流磨製備的粉末平均粒度為2．8-3．2μm，粒徑分布窄、氧含量低，顆粒形狀對磁體的取向度和燒結工藝有著重要的影響。表6是普通鑄錠、粗中細破碎、氣流磨製粉與氫破碎+氣流磨製粉的結果對比。

製粉時要加入潤滑劑和抗氧化劑，惰性氣體保護，有效地降低氧含量，提高了磁體的潤滑效果，增加磁體的取向度。

表6 兩種製粉工藝的對比

3、成型工藝

燒結釹鐵硼磁體成型時的取向度影響磁體的矯頑力、剩磁和磁能積，磁場成型有兩次成型tdp（垂直磁場成型）+cip（冷等靜壓）和一次成型兩種工藝，其中又因生產裝備的不同，分為以下幾種：

表7成型過程中稱量粉末時，要避免粉末氧化，盡量縮短該過程的時間並在充滿保護氣體的環境中進行，確保磁體效能。

4、燒結回火工藝

燒結回火是製造燒結釹鐵硼磁體的關鍵，通過這一工序使磁體緻密化、晶粒尺寸均勻。高效能不同牌號產品對應不同的燒結溫度、時間和回火溫度、時間，如溫度、時間選定不合理，很容易出現晶粒反常長大，降低磁性能。選擇低溫、長時間的燒結工藝，能確保達到設計牌號的矯頑力，同時，後續回火工藝對液相的均勻化起到了很好的穩定作用。

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稀土永磁材料分類

20120328稀土永磁材料行業研究報告

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