钕铁硼生产和质量控制研究论文

【烧结钕铁硼的质量控制】烧结钕铁硼永磁材料是用粉末冶金方法制造的，其工艺流程如下：原材料处理→配料→熔炼→制粉→磁场取向与压型→烧结致密→回火时效→机加工与表面处理→检测。从工艺流程可以看出其整个的工艺过程是一个系统工程，特别是高性能的钕铁硼永磁材料，其生产过程的每一个工艺环节都对产品的性能具有“决定权”与“否定权”。为了生产出高性能的钕铁硼永磁材料，企业的组织与管理者应重视生产过程的每一个环节，引导员工注重过程中的每一个细节。只有这样，才能做好烧结钕铁硼的质量控制。烧结钕铁硼质量的保障来自原料及生产过程的控制：1、根据企业制造高档或中档或低档烧结钕铁硼的要求，按照国家标准规定的原材料成分来选购原料。2、生产工艺的先进与否直接决定烧结钕铁硼的性能品质。目前最先进的技术是鳞片铸锭(SC)技术、氢破碎(HD)技术和气流磨(JM)技术。小容量的真空感应冶炼炉(10kg、25kg、50kg)已被大容量(100kg、200kg、600kg、800kg)真空感应炉所替代。C(StripCasting)速凝铸片技术已逐渐替代大铸锭(冷却方向的厚度大于20-40mm的铸锭)，氢破碎(HD)技术和气流磨(JM)取代了颚式破碎机、盘磨机、球磨机(湿法制粉)，保障了粉末的均匀性，并且有利于液相烧结和晶粒细化。3、磁场取向上，我国是世界上唯一采用两步压制成型的国家，取向时用小压力垂直模压成型，最后采用准等静压成型，这是我国烧结钕铁硼产业最重要的特色之一。4、并且，生产过程质量的监控是非常重要的，可以通过SC片厚度测量和JM粉颗粒尺寸分布等检测方式进行管控。优质的产品都是取决于生产过程的控制，可以根据多种型号的永磁材料技术磁参数测量仪器进行检验和测试。

钕铁硼磁体是由日本当代科学家左川真人发明的一种新型永磁体，它是由钕，铁，硼三种元素组成的合金磁体，是现在磁性最强的永磁体，因为钕原子是扁形的，电子云的受限，使铁原子不会偏移，从而形成不变的磁力。1983年11月29届金属学术讨论会上，日本住友特殊金属公司最先提出钕、铁、硼永久磁性材料的制造，真是“一石激起千层浪”，此后，引起了钕铁硼新磁性金属研究的热潮，十多年来，这方面的专利与日俱增, 日本住友特殊金属公司在这方面还保持新磁性金属专利的“霸王”地位。在80年代前,日本住友特殊金属公司在磁性金属方面的研究工作，总落后于美国通用公司，为了打破美国通用公司的垄断地位，住友公司的老板，出重金悬赏，奖给本公司品质优良新磁性金属的发明者。“真是重赏之下必有勇夫”。一个名叫佐川真人的技术员，挺身而出，接受公司研究新磁性金属的任务。佐川真人身材矮小，貌不惊人，平日沉默寡言，他接受任务的目的，决非为了奖金，而是出于民族自尊心，力图要在这方面赶上美国，并超过美国。研究工作一开始，并非想象中那么顺利，但是，一次又一次的失败，使佐川真人从实际中得到教训，总结经验，使与成功的距离日益趋近。到了1983年的夏天，他终于成功地制造出一种叫钕铁硼永久磁性材料，从此一鸣惊人。佐川真人的永久磁性金属的成份大体如下：钕和镨占11-18%，硼占6-12%，钒占2-6%，余下来的是铁和钴。它的制造方法有两种：第一种是先在电炉中进行熔化，然后在惰性气体的气氛中用700-1100℃下进行热处理，从而形成包围晶粒的抗氧化保护膜，接下来进行常规压制成型，烧结和热处理；第二种方法是在熔化过程中钒或钴以后加入，其目的在于烧结时能使其在晶界析出形成氧化保护膜，接下来也是常规的烧结和热处理。从上述两个方法制得的钕铁硼永久磁性金属有如下特点：其一，大大地提高了磁体的矫顽力，其磁性矫顽力可达，最大磁能积30MGoe；其二，是对温度特别稳定，比传统的永久磁性材料的稳定性提高了三倍；其三，它有较强的耐蚀性，耐蚀性比传统材料大二倍。佐川真人的发明使日本在永久磁性金属材料的生产不仅赶上了美国，并在短期内超过了美国。但是，美国通用公司的技术员不能忍视日本的迎头赶上，他们于1990年也提出永磁材料的新制法——钕铁硼型磁取向片状材料的方法。这个方法是先采用熔体旋淬法制备各向同性的带状粉粒，然后，该粉粒通过等离子喷射枪加热成糊状，推至由一对后向旋转滚轮的加间隙中，随即压成粉片，从而制成了具有各向异性的优质磁性材料。这样操作后的材料又比佐川真人的发明更胜一筹。佐川真人更是不甘落后，又在自己的以往的发明作重大改进，提出一个新的措施，他在钕铁硼磁体中又添进少量铜，便获得高矫顽力的热处理温度范围大大拓宽，添加铜后，磁体的最佳热处理温度区间由原先的10度左右，拓宽到300℃，于是，制出了更好的永久磁体。值得一提的是，在永久磁性材料的竞争热潮中，我国科学家也有新的贡献，他们创造新的烧结方法，用感应加热烧结代替传统的烧结和热处理，这样可在5min内，使磁体的烧结密度达到理论值的95%以上，最大磁能积达280kJ/m3以上，由于烧结时间大大短于传统技术，因此，可避免磁体晶粒生长过大，同时，还可大大缩短生产周期，使生产成本相应降低。显而易见的是，自从1983年以来，钕铁硼永磁材料的竞争日益激烈，进展速度之快，也是罕见的，竞争将给人们带来新的技术。