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電機中的稀土釹磁體，制造工藝究竟有哪些？
2022年9月21日 09:54瀏覽：2574
來源：今日電機
稀土釹磁體（NdFeB），俗稱釹磁鐵，是目前最堅固的永磁體，主要由釹（Nd）、鐵（Fe）和硼（B）的燒結體制成的，用于從手機、電腦到風力渦輪機等眾多行業。磁體的磁性都是磁鐵里面所有電子的軌道角動量磁矩和內稟磁矩的總和，其中內稟磁矩（主要指電子自旋磁矩）是最重要的貢獻者。
釹磁鐵是一種功能強大但又不太顯眼的磁鐵，它與其他磁鐵相比，較小的體積的釹磁鐵具有更大的磁性，使其成為一個多用途的選擇，特別適合需要一個不引人注意的解決方案或空間昂貴的應用。
釹稀土磁合金是由一種主要由釹（Nd）、鐵（Fe）和硼（B）的合金制成的，根據所生產磁體的等級以及運行所需的溫度，添加額外的元素，這些元素通常包括鋁（AL）、鈮（Nb）和鏑（Dy），混合后，將元素放置在真空爐中，通過真空感應熔煉過程加熱并形成合金，該過程利用電流熔化元素，同時保持其無污染物。
一旦獲得所有成分，它們通常會用電流熔化以形成塊狀或條狀，然后將這些合金錠通過氣流磨研磨或研磨成粉末并混合以準備壓制，氣流磨允許產生特定尺寸的顆粒。合金的成分和混合物決定了磁鐵的強度、等級和其他特性，對于釹磁鐵的生產，研磨顆粒的尺寸通常在3微米左右。
在研磨過程之后，顆粒被壓在一起，所使用的方法因生產的磁鐵等級和制造商而異，三種主要的壓制方法為軸向、橫向和等靜壓。在壓制過程中，施加外部磁場，將顆粒的磁疇對準并設置在一個方向上，稱為磁化方向。壓制過程完成后，材料在燒結前退磁，這包括在無氧環境中將材料加熱至極高溫度但低于材料熔點。通過施加磁場給出優選的磁化方向壓制后，磁鐵制造商最終得到一個塊狀，該塊狀經過燒結以賦予其更敏銳的磁性。
壓制后，磁鐵還不是很堅固，燒結有助于通過加熱將磁性顆粒鎖定到位，小心地將合金混合物加熱到足夠高以粘附但足夠低以避免液化的溫度。燒結將已經壓制的顆粒融合在一起形成一個固體塊，一個完整的磁體通過一個稱為淬火的過程快速冷卻，最大限度地提高了磁性能，并最大限度地減少了在低于燒結溫度下可能產生的磁性能較差的合金變體。
燒結通常會使磁鐵收縮，通常需要為其各自的應用提供特定的尺寸和形狀，因此使用稱為機加工的過程來定義形狀及公差。冷卻后，使用線切割放電或金剛石切割工具將磁鐵加工成所需形狀，并在電鍍前進行清潔和干燥，以防腐蝕。
釹會腐蝕，因此為防止腐蝕，磁體上有鍍層，大多數釹磁鐵都是先鍍上一層鎳，然后再鍍上一層銅，最后再鍍上一層鎳，也可以根據具體要求，使用其他專業鍍層及涂層。
現在磁鐵幾乎準備好了，但它們還沒有完全磁性，換句話說，它們已被分配了磁極方向，但尚未激活磁力，它們不會發揮其全部磁性能力吸引或排斥。為了激活它們的磁性，經常使用工業磁化器。將磁塊放入其中并暴露在強磁場中，然后將磁鐵放置在電磁線圈內，并暴露在比磁鐵所需強度至少強3倍的磁場中，并磁化至飽和，以實現最大磁輸出，這是通過將磁鐵及其磁化方向與磁場對齊來實現的。
磁極方向識別磁鐵磁極的最簡單方法是使用數字磁極標識符，或使用已識別磁極的磁鐵。識別磁鐵的磁極方向一個指南針就足夠了，當使用指南針來識別磁鐵的磁極時，重要的是要記住磁極被吸引到其相反的磁極上，指南針的指針本身是一個小磁棒，因此有一個北極和一個南極。
磁極的排列可以通過使用磁性觀察膜來觀察，它會對其下方磁鐵的磁力線產生反應，觀查膜的深色區域表示磁極面，淺色區域表示磁極之間的間隙。通過測量磁力線之間的間隙，可以確定磁極間距（頻率），磁性觀查膜不會指出北極是北極還是南極。磁性觀察膜含有懸浮在黏性油狀物質中的微小鎳片膠體溶液，鎳是鐵磁性的，薄片會在磁場作用下發生反應。當它們懸浮在溶液中時，同時暴露在磁場中時，它們可以無阻礙地旋轉，從而使它們沿著磁通線排列。
磁鐵的性能如何，還會受到晶體結構的影響，一些晶體的結構有利于形成比較強的磁各向異性，在設計磁鐵的時候，還要考慮怎么優化晶體結構來獲得更好的性能。制造釹磁體的過程是一個復雜而有趣的過程，重要的是要以專業的方式完成，磁鐵的形成方式會影響它的功能。
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