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常见问题
问题

关于磁铁应用的一般问题

答案

如果你需要最高性能的磁铁,当然非钕铁硼莫属。
不过,磁性材料的应用,还有很多综合因素需要考虑。因此,不是简单的选一个最高性能就万事大吉了,建议把你的应用状况提供给厂家,让厂家提供合理建议(不过国内对于磁铁应用方面研究甚少,很多厂家不能给客户一个合理建议,这一点,比欧美落后很多,限制了磁性材料应用领域产品的发展)
磁铁的工作温度。
不同种类的磁铁,工作温度差别很大。相同材料,不同性能的也不一样。
磁铁的固定方式。
一般采用粘接的方式。焊接是不可以的。某些磁铁,可以打孔等,因此可以采用机械方式固定,如钕铁硼。
磁铁的强度硬度。
多数磁铁都比较脆硬,容易损坏。因此,使用时,建议进行适当保护。
磁铁的加工性能。
磁铁硬度高,很难进行冷切削加工。常见的加工方法有金刚石刀片切割,线切割,磨削等。
使用永磁材料的优点是什么?
很多场合的电磁应用,都可以使用永磁替代。有点如:无电能消耗,不发热(这个非常重要),不用担心断电等。如,电磁吸盘有个很大的问题,就是断电保护。所以电磁起重一般都需要不间断电源,导致成本增加。使用永磁吸盘,没有这个后顾之忧。
磁铁的寿命。
磁铁的寿命到底有多长?主要有两个因素:腐蚀和退磁。
易腐蚀的磁铁,电镀或者材料本身不好的话,可能用不了一年就粉化掉了,如钕铁硼。粉末冶金产品内部,与铸造产品不同,内部是松散结合的。磁铁内部有高内应力。因此微观颗粒总是趋向去散开的。氧化作用下,可能不久就变成粉末了。
磁铁都能做成什么?
其实,应用确实很广的:永磁电机,磁力起重器,磁力吸盘,磁性传动器……
钕铁硼的生产工艺,通俗的讲,是这样的:把材料混合熔炼,然后把炼好的金属块破碎成小颗粒。把小颗粒放到模具里压制成型。然后烧结。烧结出来的,就是毛坯。
形状,一般都是方块的,或者圆柱的。
目前,比较合理的充磁方向高度尺寸,一般不大于35mm。高性能的,一般不大于30mm。
当然,这种方式在实际的使用中意义不大,使用的很少。
钕铁硼的加工:基本上有两种:切片机切或者线切割切。
按要求把磁铁切割成需要的尺寸。但是这个方法,只适合于简单的方块形状和圆柱形状。由于是内孔切割,因此磁铁的尺寸不能太大,否则无法放到刀片里面去。
另外一个方法是线切割。
钕铁硼产品的尺寸精度,比较经济的,是在(+/-)0.05mm左右。其实,现有的加工手段,完全可以达到(+/-)0.02的精度。但是,由于钕铁硼一般都是需要进行电镀涂装的,电镀前需要进行清洗。这个材料的耐腐蚀性非常差,酸洗的过程,就会把尺寸精度清洗掉。
因此,真正电镀好的产品,精度就达不到单纯切割加工和磨削加工时的水平了 

问题

磁材料(磁铁)知识扫盲

答案

每一种磁体,各有特性,应用的领域也各不相同,现做简单介绍。
铁氧体:
铁氧体是一种非金属磁性材料,又称磁性陶瓷。因此,加工性能也与陶瓷类似,都是模具成形。因此,大多形状简单,而且尺寸公差比较大。
由于铁氧体是陶瓷材质,因此基本不存在腐蚀问题。
钐钴:
钐钴磁铁,主要成分是钐和钴。由于两种材料本身价格昂贵,因此,钐钴磁铁也是几种磁铁里面最贵的一种。
钕铁硼:
钕铁硼从发明到现在的广泛应用,也不过20多年的时间。由于其拥有的高磁性能和易加工性,价格不是很高,因此应用领域扩大迅速。目前,商品化的钕铁硼,磁能积可以达到50MGOe,是铁氧体的10倍。
钕铁硼也属于粉末冶金产品,加工方式与钐钴类似。
目前,钕铁硼的最高工作温度在180摄氏度左右。如果是恶劣环境应用,一般推荐不超过140摄氏度。
钕铁硼非常容易被腐蚀。因此,成品大多要进行电镀或者涂装。常规采用的表面处理包括:镀镍(镍铜镍),镀锌,镀铝,电泳等。如果工作在密闭环境里,也可以采用磷化的方式。
由于钕铁硼的高磁性能,在很多场合,被用来替代其他磁性材料,用以减小产品体积。假如用铁氧体磁铁,现在的手机尺寸,恐怕要不会小于半块砖头。
以上两种磁铁,都拥有比较好的加工性能。因此,产品的尺寸公差要大大优于铁氧体。一般产品,尺寸公差可以做到(+/-)0.05mm。
铝镍钴:
铝镍钴磁铁,铝镍钴的磁能积只可达9MGOe。

问题

烧结钕铁硼和粘结钕铁硼的区别

答案

粘结钕铁硼是由NdFeB磁粉加入粘合剂而制成;烧结钕铁硼采用的是粉末冶金工艺,熔炼后的合金制成粉末并在磁场中压制而成;
粘结与烧结磁相比,它可一次成形,无需二次加工、可以做成各种形状复杂的磁体,这也是烧结钕铁硼无法相比的
粘结磁体性能差有两个原因:
首先,粘结磁体是各向同性的,即无论沿任何方向充磁,磁场强度都相同(还与形状有关),而烧结磁体是各向异性的,在烧结磁体的生产过程中,有一道工序叫磁场取向,那么充磁时只能沿着取向的方向充磁才有高的磁场强度,而沿其他方向充磁就没有磁性。理论上说,各项同性的剩磁是各向异性的剩磁的二分之一,由于磁能积正比于剩磁的平方,因此,各向同性的磁性能只有各向异性磁性能的四分之一。
其次,粘结磁体因含有粘接剂,其密度一般只有理论密度的80%,因此,粘结磁体的磁性也相应会衰减30%左右。而烧结磁体的密度基本接近理论密度,衰减很小。
综合起来,粘结钕铁硼磁体的磁性只有烧结磁体的五分之一左右。目前烧结钕铁硼磁体的磁能积可达到50M以上,而粘结磁体一般在10M以下,最好的也只有12M。粘结磁体所用的磁粉的性能一般为15M,做成粘结磁体后最多只有10.5M。
橡胶钕铁硼是粘结钕铁硼磁体的一种。
粘结钕铁硼磁体按成型方式分为模压钕铁硼、注塑钕铁硼和压延钕铁硼三类,橡胶钕铁硼属于压延钕铁硼。
所谓粘结钕铁硼是将具有永磁特性的钕铁硼粉末(一般用快淬法或HDDR法制作),与粘接剂(如环氧树脂、尼龙或橡胶)混合,然后再模具中直接成型,或压延成型,然后经过固化处理,成为具有永磁性能的粘结磁体。其特点是不需要经过机械加工就可得到最终尺寸的磁体,可节约材料。产品尺寸精度高,适合大批量生产。另外耐腐蚀性也好于烧结磁体。缺点是磁性能较低,各向同性粘结磁体的最高性能只有烧结钕铁硼磁体的五分之一。
烧结钕铁硼是用粉末烧结的方法生产的各向异性磁体。一般经过烧结只能生产出毛坯,再经过机械加工(如线切割、切片、磨削等)才能成为各种形状的磁体。烧结钕铁硼属于难加工的脆硬材料,加工过程中损耗大,成本高,尺寸精度也比较差,耐腐蚀性也较差,表面需要电镀处理。但优点是性能较高,目前已做到50M以上。

问题

磁概念

答案

永磁材料:永磁材料被外加磁场磁化后磁性不消失,可对外部空间提供稳定磁场。钕铁硼永磁体常用的衡量指标有以下四种:
剩磁(Br)单位为特斯拉(T)和高斯(Gs) 1Gs =0.0001T
将一个磁体在闭路环境下被外磁场充磁到技术饱和后撤消外磁场,此时磁体表现的磁感应强度我们称之为剩磁。它表示磁体所能提供的最大的磁通值。从退磁曲线上可见,它对应于气隙为零时的情况,故在实际磁路中磁体的磁感应强度都小于剩磁。钕铁硼是现今发现的Br最高的实用永磁材料。
磁感矫顽力(Hcb)单位是安/米(A/m)和奥斯特(Oe)或1 Oe≈79.6A/m
处于技术饱和磁化后的磁体在被反向充磁时,使磁感应强度降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力(Hcb)。但此时磁体的磁化强度并不为零,只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。(对外磁感应强度表现为零)此时若撤消外磁场,磁体仍具有一定的磁性能。钕铁硼的矫顽力一般是11000Oe以上。
内禀矫顽力(Hcj)单位是安/米(A/m)和奥斯特(Oe)1 Oe≈79.6A/m
使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁场强度,我们称之为内禀矫顽力。内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量,如果外加的磁场等于磁体的内禀矫顽力,磁体的磁性将会基本消除。钕铁硼的Hcj会随着温度的升高而降低所以需要工作在高温环境下时应该选择高Hcj的牌号。
磁能积(BH)单位为焦/米3(J/m3)或高•奥(GOe) 1 MGOe≈7. 96k J/m3
退磁曲线上任何一点的B和H的乘积既BH我们称为磁能积,而B×H的最大值称之为最大磁能积(BH)max。磁能积是恒量磁体所储存能量大小的重要参数之一,(BH)max越大说明磁体蕴含的磁能量越大。设计磁路时要尽可能使磁体的工作点处在最大磁能积所对应的B和H附近。
各向同性磁体:任何方向磁性能都相同的磁体。
各向异性磁体:不同方向上磁性能会有不同;且存在一个方向,在该方向取向时所得磁性能最高的磁体。烧结钕铁硼永磁体是各向异性磁体。
取向方向:各向异性的磁体能获得最佳磁性能的方向称为磁体的取向方向。也称作 “取向轴”,“易磁化轴”。
磁场强度:指空间某处磁场的大小,用H表示,它的单位是安/米(A/m)。
磁化强度:指材料内部单位体积的磁矩矢量和,用M表示,单位是安/米(A/m)。
磁感应强度:磁感应强度B的定义是:B=μ0(H+M),其中H和M分别是磁化强度和磁场强度,而μ0是真空导磁率。磁感应强度又称为磁通密度,即单位面积内的磁通量。单位是特斯拉(T)。
磁通:给定面积内的总磁感应强度。当磁感应强度B均匀分布于磁体表面A时,磁通Φ的一般算式为Φ =B×A。磁通的SI单位是麦克斯韦。
相对磁导率:媒介磁导率相对于真空磁导率的比值,即μr = μ/μo。在CGS单位制中,μo=1。另外,空气的相对磁导率在实际使用中往往值取为1,另外铜、铝和不锈钢材料的相对磁导率也近似为1。

磁导:磁通Φ与磁动势F的比值,类似于电路中的电导。是反映材料导磁能力的一个物理量。
磁导系数Pc :又为退磁系数,在退磁曲线上,磁感应强度Bd与磁场强度Hd的比率,即Pc =Bd/Hd,磁导系数可用来估计各种条件下的磁通值。对于孤立磁体Pc只与磁体的尺寸有关,退磁曲线和Pc线的交点就是磁体的工作点,Pc越大磁体工作点越高,越不容易被退磁。一般情况下对于一个孤立磁体取向长度相对越大Pc越大。因此Pc是永磁磁路设计中的一个重要的物理量。

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