烧结钕铁硼稀土永磁材料与技术(「钕铁硼知识」烧结钕铁硼生产工艺（一）)

Posted 2023-06-02

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烧结钕铁硼稀土永磁材料与技术(「钕铁硼知识」烧结钕铁硼生产工艺（一）)

烧结钕铁硼磁铁是怎么生产的？

【钕铁硼知识】这一期，我们就和大家简单普及，我们的烧结钕铁硼磁铁从稀土原材料到客户手中的磁铁成品，是怎么完成的。

稀土变磁铁？

生|产|工|艺|流|程

烧结钕铁硼永磁体是用粉末冶金法生产的，共有原材料生产——毛坯加工——表面处理三个大的工艺环节，每个环节又细分多个小的环节。

01配料

烧结钕铁硼永磁材料是以金属间化合物Nd2Fe14B为基础的永磁材料，主要成分为钕(Nd)、铁(Fe)、硼(B)。为了获得不同性能，材料中的钕可用部分镝(Dy)、镨(Pr)等其他稀土金属替代，铁可被钴(Co)、铝(Al）等其它金属替代。Nd2Fe14B化合物具有四方晶体结构，具有高的饱和磁化强度和单轴各向异性场，是钕铁硼永磁材料永磁特性的主要来源。

国标GB∕T 13560-2017 烧结钕铁硼永磁材料国标

烧结钕铁硼的原材料配比非常重要，它涉及到产品的质量及磁性能指标能否达到客户要求，不同配比影响永磁材料的牌号。

02熔炼

公司原材料生产设备——铸片炉

熔炼是烧结钕铁硼强磁体进入生产过程的第一道工艺，熔炼的目的是将配比好的原材料(Fe、Nd、B-Fe、Dy、Al、Nb、Co、Cu等)在真空感应炉中熔化，以便浇注得到铸锭组织（合金甩带片）。该过程需炉温达到1300度左右，持续四个小时来完成。经过该工艺原材料经过热熔、冷却加工成合金片，进而进行下一道工艺。铸锭组织不仅对制粉、取向、烧结工艺，而且对粉末性质和最终烧结磁性能均有重要影响。没有优良的铸锭组织，就不可能造出高性能的烧结永磁体，铸锭组织是制约磁体性能的关键技术之一。

简单理解：原材料通过工程师不同的配比组合，放入铸片炉，设置参数进行熔解，冷却后成为下图。

甩带片

03甩带氢破

公司原材料生产设备——氢碎炉

氢破的过程就是甩带片变成粗粉的过程

氢破碎HD（Hydrogen Decrepitation）工艺是利用稀土合金和氢气的相互作用达到破碎铸锭合金的目的，其工艺过程是将具有新鲜表面的熔炼甩带片装入密闭容器，抽真空后充入高纯氢气，使氢气压为两个大气压左右，数分钟后就会听到合金锭的爆裂声并伴随着温度的升高。这个过程就成为“氢爆” (HD)，此过程是Nd-Fe-B合金发生氢化的结果。

04气流磨

公司原材料生产设备——气流磨制粉机

气流磨的过程就是粗粉变成细粉的过程

为了获取良好取向的磁体，要求粉末颗粒尺寸小（3-4μm）且尺寸分布集中，粉末颗粒呈球状或近似球状。

气流磨是利用高压气流将搅拌后的粗粉吹起，气流膨胀后带动碰撞后的物料上升进入分级区，在分级区中由涡轮式分组轮分选出达到粒度的粉料，粉料的粒度大小，由分级轮转速快慢来调整，分离出的粉料随气流带出，进入旋风分离器实现分离，其余粗粉返回研磨区继续研磨，直至达到粒度后被分出成为合适尺寸的细粉为止。

05压型

压型工序

磁粉的取向和压型是在同一台设备上完成的，磁粉在压模中磁场取向后紧接着就是压型。其过程为粉料在氮气保护下，按照所需料坯的重量进行称重后倒入模腔，置于模具两侧的电极通电产生磁场，使模腔内粉料颗粒沿磁化方向旋转，南北极保持同一方向，此时上下压头对向加压，使其达到一定密度后取出真空封装，再放入等静压内，通过对密闭容器内液压油加压，利用液压油为介质，将压力均匀传递到料坯上，使其全面受力并再度致密收缩达到所需要的密度，为下一步烧结创造条件，同时提高其抗氧化能力。

压型主要有三个目的：(1)使磁粉达到一定的实度，以便在烧结中达到高磁性能的致密的显微组织；(2)将磁粉压制成所需的形状和尺寸；(3)保持在磁场取向过程中所获得的取向度。目前普遍采用的压型方法主要有三种：模压法、模压加等静压和橡皮模压。也可分为干压和湿压。湿压就是使粉末与保护介质(一般为有机液体)混合，然后进行压型，其最突出的优点就是可以显著降低磁粉的氧化，但是由于此法成本高，工艺复杂，且在烧结时对真空系统有损害，所以极少被采用。

简单理解：气流磨后的细粉直接通过模具压型（常规为圆柱或方块），等静压将密度增大，不容易碎，油封后等待烧结。

06烧结

公司原材料生产设备——烧结炉

等静压后的产品将包装拆掉，便于烧结的准备工作，称为剥油。

烧结钕铁硼粉末压坯的相对密度较大，颗粒间的接触是机械接触，结合强度低，为了进一步提高密度，改善改善粉末颗粒间的接触性质，提高强度，使磁体具有高永磁性能的显微组织特征，需要将压坯加热到粉末基本相熔点以下的温度，进行热处理一段时间，这个过程称为烧结。

烧结完的磁体在高温淬冷后，晶界相分布不均匀、晶界不清晰，因此需要在一定温度进行回火处理优化组织结构，获取最佳的磁性能。回火是指将烧结好的磁粉坯冷却到一定温度后再次加热升温，回火温度需通过试验或经过热差分析测定。

讲解完烧结，下一篇，我们继续了解加工、表面处理和充磁包装。