永磁钕铁硼材料调查报告

1、NdFeB 材料调查报告 钕铁硼合金是第三代永磁材料，其试样和产品的性能均是当今永磁材料中最高的，最大磁能积分别为 431KJ/m3和366KJ/m3,室温下剩磁 Br可高达1.47T，磁感应矫顽力 Hc可达992kA/m。同时该合金的机械 强度比其它永磁材料高，韧性好，密度小，但是居里温度Tc较低（312 C）,磁感应温度系数较大（-0.126%C-1）, Br的温度系数可达-0.13%C-1, Hci的温度系数达-（0.60.7） %C-1，使用温度低，热稳定性和抗腐蚀性能差 （合金中含有极易氧化的钕） ，易生锈。一、NdFeB材料的组分、分类及制备Nd-Fe-B 系永磁材料，是以 Nd2

2、Fe14B 化合物为基体，含有少量富 Nd 和富 B 相的永磁材料，其大体成分为：36wt%Nd , 63wt%Fe, 1wt%B，主要成分为稀土（ RE）、铁（Fe）、硼（B ）。其中稀土 Nd为 了获得不同性能可用部分镝（Dy）、镨（Pr）等其他稀土金属替代，铁也可被钴（Co）、铝（Al ）等其他金属部分替代，硼的含量较小，但却对形成四方晶体结构金属间化合物起着重要作用，使得化合物具有高饱 和磁化强度，高的单轴各向异性和高的居里温度。钕铁硼永磁材料钕铁硼分为烧结钕铁硼和粘结钕铁硼两种，其制备主要有熔炼 -粉末冶金法、 熔体快淬法、还原扩散法和粘接磁体四种方法。粘结钕铁硼各个方向都有磁性，耐

3、腐蚀；而烧结钕铁硼因易腐蚀，表面需镀层，一般有镀锌、镍、环保锌、环保镍、镍铜镍、环保镍铜镍等。除还原扩散法需要Nd2O3外，其它方法均需以金属钕或 Nd-Fe 合金为原料。钕铁硼的烧结体是多相体系，除Nd2Fe14B 外，还有富钕存在，因此在熔炼时按 Nd 15Fe77B8标称组分配料，获得的合金锭经球磨至粒度约为3 pm粉末，然后在垂直于外磁场（1OkOe、方向压制成型。压制的坯料在约1380K下于保护气氛中烧结，随后迅速冷却。然后在富钕相熔点的温度（约880K）下进行后烧结处理，再快速冷却。这样处理后的坯料再充磁，即可制得NdzFeuB 永磁体。熔体旋淬工艺制备法即将熔融的金属液流直接喷射

4、到高速旋转的冷衬底上，使熔体急速凝固，并用惰性气体进行保护以防止氧化。制备薄带厚 1530pm，薄带可能是非晶态，也可能是微晶态。 NdFeB的最佳 矫顽力出现在适中的淬速下，即产生直径小于 100nm的晶粒（比烧结磁体的晶粒约小 100倍）。就成分而 言，快淬薄带比烧结体更接近于 Nd2Fe14B 单相成分。钕铁硼磁体生产中原材料占总生产成本的比例为4550，其中金属钕占原材料成本的比重高达60%。烧结钕铁硼一般分轴向充磁与径向充磁，根据所需要的工作面来定。二、磁性能参数2.1 NdFeB 材料的磁性能参数NdFeB磁体的磁性能远高于 Sm2Co17系列的第三代稀土永磁材料，其剩磁（ Br、

5、是钐钴永磁的12 倍，是铁氧体的35倍，内禀矫顽力是铁氧体的 515倍。NdfeB材料主要磁性能参数有剩磁 Br，矫顽力 Hcb，内禀矫顽力 Hcj，最大磁能积（BH）max，居里温度 Tc,最高工作温度等，具体牌号及相关参数见表2-1 ， 2-2， 2-3。表 2-1 常见 NdFeB 牌号及性能参数性能牌号剩磁感应强度Br mT(KGs)矫顽力HcB KA/m(KOe)内禀矫顽力HcJ KA/m(KOe)最大磁能积(BH) max KJ/m(MGOe)最小值典型值最小值最小值最小值典型值11801230868955263278N35(11.8)(12.1)(10.9)(12)(33)(35

6、)N3812301250899955287295(12.3)(12.5)(11.3)(12)(36)(37)12701280923955303310N40(12.7)(12.8)(11.6)(12)(38)(39)12901310923955318326N42(12.9)(13.1)(11.6)(12)(40)(41)13301350876955342350N45(13.3)(13.5)(11.0)(12)(43)(44)13601380836955366374N48(13.6)(13.8)(10.5)(12)(46)(47)14101420860876374390N50(14.1)(14.2

7、)(10.8)(11)(47)(49)14301440836876390406N52(14.3)(14.4)(10.8)(11.0)(49)(51)30M108011407961114223246(10.8)(11.4)(10)(14)(28)(31)11301150836111424725533M(11.3)(11.5)(10.5)(14)(31)(32)35M118012008681114263271(11.8)(12.0)(10.9)(14)(33)(34)12301250899111428729538M(12.3)(12.5)(11.3)(14)(36)(37)127012809231

8、11430331040M(12.7)(12.8)(11.6)(14)(38)(39)12901310955111431832642M(12.9)(13.1)(12.0)(14)(40)(41)13301350995111434235045M(13.3)(13.5)(12.5)(14)(43)(44)48M1360138010271114358374(13.6)(13.8)(12.9)(14)(45)(47)141014201050111437439050M(14.1)(14.2)(13.2)(14)(47)(49)10801100796135322323930H(10.8)(11.0)(10)

9、(17)(28)(30)11301150836135324725533H(11.3)(11.5)(10.5)(17)(31)(32)11801200868135326327135H(11.8)(12.0)(10.9)(17)(33)(34)性能牌号剩磁感应强度Br mT(KGs)矫顽力HcB KA/m(KOe)内禀矫顽力HcJ KA/m(KOe)最大磁能积(BH) max KJ/m(MGOe)最小值典型值最小值最小值最小值典型值12301250899135328729538H(12.3)(12.5)(11.3)(17)(36)(37)40H127012809231353303310(12.7)

10、(12.8)(11.6)(17)(38)(39)12901310955135331832642H(12.9)(13.1)(12.0)(17)(40)(41)13301340995135334235045H(13.3)(13.4)(12.5)(16)(43)(44)136013801027135335836648H(13.6)(13.8)(12.9)(16)(45)(46)10501080764159220721528SH(10.5)(10.8)(9.6)(20)(26)(27)30SH108011008041592223239(10.8)(11.0)(10.1)(20)(28)(30)1130

11、1150844159224725533SH(11.3)(11.5)(10.6)(20)(31)(32)35SH118012008761592263271(11.8)(12.0)(11.0)(20)(33)(34)12301250907159228729538SH(12.3)(12.5)(11.4)(20)(36)(37)40SH127012809391592303310(12.7)(12.8)(11.8)(20)(38)(39)12901310955159231832642SH(12.9)(13.1)(12.0)(20)(40)(41)13201340995159233434245SH(13.

12、2)(13.4)(12.5)(20)(42)(43)10501080764199020722328UH(10.5)(10.8)(9.6)(25)(26)(28)30UH108011008121990223239(10.8)(11.0)(10.2)(25)(28)(30)11301150852199024725533UH(11.3)(11.5)(10.7)(25)(31)(32)11801200860199026327135UH(11.8)(12.0)(10.8)(25)(33)(34)12301250907199028729538UH(12.3)(12.5)(11.4)(25)(36)(37)

13、40UH126012709231990303310(12.6)(12.7)(11.6)(25)(38)(39)42UH129013109231990318326性能牌号剩磁感应强度Br mT（KGs）矫顽力HcB KA/m（KOe）内禀矫顽力HcJ KA/m（KOe）最大磁能积（BH） max KJ/m（MGOe）最小值典型值最小值最小值最小值典型值（12.9）（13.1）（11.6）（25）（40）（41）28EH105010807642388207223（10.5）（10.8）（9.6）（30）（26）（28）30EH108011008122388223239（10.8）（11.0）（10

14、.2）（30）（28）（30）33EH113011508122388247255（11.3）（11.5）（10.2）（30）（31）（32）35EH118012008122388263271（11.8）（12.0）（10.2）（30）（33）（34）38EH123012508682388287295（12.3）（12.5）（10.9）（30）（36）(37)30TH108011008122627223239（10.8）（11.0）（10.2）（33）（28）（30）33TH113011508122627247255（11.3）（11.5）（10.2）（33）（31）（32）35TH118012

15、008122627263271（11.8）（12.0）（10.2）（33）（33）（34）表2-2常见NdFeB材料牌号最高工作温度系列最高工作温度C（ Pc=1）N80M100H120SH150UH180EH200TH250表2-3磁性能参数单位及换算项目单位换算剩磁（Br）高斯（Gs）或mT、T1T=10KGs内禀矫顽力（Hcj）奥斯特（Oe ）或A/m1KOe=79.6KA/m矫顽力（Hcb）奥斯特（Oe ）或A/m最大磁能积（BH） max兆高奥（MGOe ）或KJ/ m31MGOe=7.96KJ/m3环境条件的变化将引起磁性能两个方面的变化，一是磁畴结构变化引起的，被称为磁时效，磁时

16、效是 可逆的，当磁铁再一次磁化或充磁时又能恢复原来的磁性能；另一种是磁铁的显微组织变化引起的，称为 组织时效，是不可逆的，当再一次充磁时，不能恢复原来的磁性能。2.2永磁材料的温度稳定性表2-4 NdFeB材料温度稳定性参数Br温度系数Hcj温度系数居里温度(%/C)(%/ C)(C)-0.08-0.12-0.42-0.70310380磁铁的剩磁B是随温度的升高而减小的，设B(T°)是永磁体的起始 B，当温度变化到Ti时，磁通B降低到B(T 1)；当环境温度又恢复到To时，一般情况下磁通不能恢复到B(T 0)，而只能恢复到 B' ©<B(To);当温度变化不大

17、时，B的变化是线性可逆的，定义hT=B(T o)-B(T i)为B的总损失，hirr=B(To)-B' (T)为B的不可逆损失，hrer=B' (T)-B(T i)为B的可逆损失，0=dB/B' (T)dT*1OO%(%/ C )为某一温度 T时的可逆温度 系数。对于矫顽力较小的磁体，长径比L/D对hirr和hrer的影响较大，当L/D较大时，和卽较小；对于高矫顽力永磁体，L/D对其影响较小。一般来讲，永磁体矫顽力越高，其hT、hirr和hrer参量就越小。永磁体在使用之前或测试性能之前，在某一温度加热一段时间，这一处理称为老化处理。在老化处理 过程中，使磁铁不稳定的组

18、织或畴结构的因素将得到消除，显著地降低hT、hirr、hre和a轻稀土金属化合物的磁化强度随温度的升高是降低的，它的磁通B具有负的温度系数。但是在一定的温度范围内，重稀土金属化合物的磁化强度随温度的升高而升高，在相应的温度范围内具有正的温度系数，可见轻稀土化合物与重稀土化合物的磁化强度随温度的变化具有补偿作用。将轻稀土化合物中的LR元素部分的用重金属化合物HR取代，做成复合稀土金属化合物，当重金属含量达到某一适当的量时，就可使得该化合物在某一温度范围内磁化强度或磁感应强度B不随温度变化，即a核。2.3工艺对NdFeB材料磁性能的影响熔炼过程中，应尽快将原材料熔化，这样不仅可以减少Nd、Dy等低

19、熔点的稀土元素挥发，还可以减少a -Fe的出现，提高合金主相的相对含量，从而最终提高永磁体的磁性能。高矫顽力的烧结钕铁硼磁 铁中稀土的含量一般较高，铸锭中a -Fe会比高剩磁的磁体铸锭少，但也不可忽视。研究者为了减少a -Fe,普遍采用了 SC工艺和薄板铸锭工艺， 加快了铸锭的冷却， 减少了 a -Fe的出现，矫顽力也得到较大提高。制粉时加入抗氧化剂，能有效地降低氧含量，矫顽力也比传统工艺生产的磁体矫顽力高160kA/ m左右。烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力随成型时取向度的提高而下降。取向磁体和未取向磁体的矫顽力差别是很大 的。但是，经取向成型磁体的剩磁比未取向磁体的剩磁高1/ 2以上,磁能积就高

20、得更多了。这是因为未取向成型的磁体是各向同性的，剩磁低，测试曲线方形度也大大降低 ，严重影响了磁体的磁能积。所以，在成型压制之前一定要充磁取向，而且充磁取向磁场还应较高 ，一般为2. 0T左右。减少氧含量可提高矫顽力，因为氧的相 对含量上升将使稀土的相对含量下降，而主相和富Nd相的相对含量也会减少。富Nd相包覆主相使其弥散分布,是矫顽力提高的原因，因此这两种相的减少都会导致矫顽力的降低。烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力随成型时的取向度提高而下降。取向磁体和未取向磁体的矫顽力差别是 很大的。但是，经取向成型磁体的剩磁比没有取向磁体的剩磁高一半以上，磁能积就高的更多了。这是因 为没有取向成型的磁体是各向

21、同性的，剩磁低，测试曲线方形度也低，严重影响了磁体的磁能积。如果合金的基体是单相，在后期的热处理中没有相变发生，仅是改变晶界的状态，一般把烧结后的热 处理称为后烧处理，或叫回火，反之则叫做时效处理。时效处理后剩磁增加较小，但矫顽力却能成倍的增 加。在通过工艺改善材料磁性能时应当注意的是，磁晶各向异性导致了单晶磁致伸缩的各向异性和热膨胀 性质的各向异性，单晶体的磁致伸缩各向异性和热膨胀的各向异性将会导致磁体由高温向低温冷却过程中 内部产生很大的内应力，会使材料的力学性能变差。由于具有优良磁性能的永磁体具有高的磁晶各向异性 所以磁体的磁性能越高，力学性能越差。三、物理性能参数3.1 NdFeB材料

22、的物理性能10%20%的成品率为代价的，并且NdFeB可进行钻孔加工，但仍然很脆。其机械强度参数值如表 3-1所示。其断稀土永磁材料机械加工性能普遍较差。现有产品的加工是以降低 在生产和使用过程中容易出现开裂、掉边掉角、剥落等问题。烧结 根据不同研究者对各种牌号烧结NdFeB磁体力学性能指标的测试,裂韧性比普通金属材料低12个数量级，与陶瓷材料相当，是一种强脆性材料。表3-1钕铁硼材料物理性能参数项目（单位）抗弯强度（MPa）抗拉强度（MPa）抗压强度（MPa）弹性模量（MPa）硬度 (Hv)数据200350701608001160137170500600项目（单位）挠曲强度（kg/mm2）刚

23、度(N/m2)密度(g/cm3)冲击韧性（KJ/m2）断裂韧性(MPa*m 1/2)数据250.647.47.627472.55.5项目（单位）泊松比压缩率（m2/N）横向变形系数比热(kJ/C)熔点（C）数据0.249.8x10-120.240.121185项目（单位）导热系数热传导率电阻率热膨胀系数（平行取向方向 K-1）热膨胀系数(cal/m.h. C)(W/(moK )(?c)（垂直取向方向K-1）数据7.7681401603.23.6x10-6-6-4.6-5.0x103.2工艺对NdFeB材料物理性能的影响添加微量晶界合金后磁体具有较高的抗弯强度。当添加的晶界合金中B含量为0.95

24、%原子分数时，抗弯强度可达最高值 397 M Pa,而单合金法制得的磁体抗弯强度仅为309 MPa,添加晶界合金几乎不影响磁体的磁性能。当加入0.5%的Cu时可使NdFeB的抗弯强度提高 26.4% （从205.4M Pa提高到259.7 M Pa）,使三元系NdFeB烧结磁体的抗弯强度提高68.6% （从154 MPa提高到259.7 MPa）;但同时使NdFeB的断裂韧性下降9.9% （从3.47 MPa m1"下降到3.12 MPa m1 /2）,使NdFeB烧结磁体的断裂韧性下降37.4% ,（从5 MPa m1 /2 下降到 3.127 MPa m1 /2）。与Cu元素相比

25、，Nb元素具有更明显的强化效果。加入0.5% （重量百分比）Nb时，可使NdFeB烧结磁体的抗弯强度提高 52.2% （从 205.4MPa 提高到 312.7MPa ） , 使三元系 NdFeB 烧结磁体的抗弯强度提高1 /2103.1% （从154MPa提高到312.7MPa），使NdFeB烧结磁体的断裂韧性达到3.677 MPa m （提高了 5.9% ）,使三元系 NdFeB 烧结体的断裂韧性下降了 26.4%。 Nb 含量提高到 1%时， 使 NdFeB 烧结磁体的抗弯强度 提高89.9%。加入1%的Nb使NdFeB烧结磁体的断裂韧性达到3.937MPa m1 /2，提高了 13.3

26、%，但比三元系 NdFeB 烧结体的断裂韧性下降了21.5%。用富Pr的晶界相合金取代 Nd可以提高磁体的抗冲击性，重稀土元素Dy在晶界相的大量添加可导致磁体力学性能的降低。钕铁硼合金的熔点随成分变化而变化，例如NdFezeB?合金的熔点约为1170C, Nd的含量越高，合金的熔点就越低。压坯是许多粉末颗粒的机械堆积体，它的相对密度只有60%70%，内部空隙很大，强度低，磁性能也很低。烧结时，由于原子的扩散，不同的粉末颗粒彼此熔合在一起而形成一个整体。烧结后的磁体不仅 密度增加（ 94%98% ），机械强度，磁性能如剩磁、矫顽力、磁能积等都大大的提高。四、NdFeB材料加工工艺及对性能参数的影

27、响4.1 NdFeB 加工工艺流程4.1.1 粉末冶金法采用粉末冶金法熔炼1kgNd15Fe77B8所需的原材料包含 33%的纯金属Nd（ 98%99%）或钕铁合金，65.7% 的工业纯铁和1.3%的B粉或B-Fe。用B-Fe比B粉好，B-Fe成本低，易于加入，成分易于控制，熔炼方 便；若用B粉加热至540870 C时B粉会急剧氧化生成氧化物，同时会喷溅与挥发；若用B粉做原材料，可将B粉与Fe粉压成块。一般的 NdFeB粉末冶金法工艺可以概括为：原材料准备宀冶炼宀铸锭宀破碎与 制粉t磁场取向与压型t烧结t回火t机加工与表面处理t检测几个步骤。熔炼的目的是将纯金属料 （Fe、Nd、B-Fe、Dy

28、、A1 、Nb、Co、Cu 等）熔化，并确保所有的金属料熔清。 纯 Fe 和金属 Nd 等的熔点较高，应设法使它们完全熔清；金属的挥发和氧化损失会造成成分不准确，为此 一般采用真空感应炉熔炼，真空度应达10-210-3Pa以上。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，就不可能制造出高性能烧结永磁体。良好的铸锭组织应是：柱状晶生长良好，其尺寸细小， 富Nd相沿晶界均匀分布，但不得有大块的富Nd相，以及不存在 aFe晶体。铸锭凝固是一个形核长大的过程。在结晶过程中，形核率越大，将有更多的晶核同时成长。这样，得到的片状晶尺寸会更细小。为了

29、 制造高性能Nd-Fe-B系永磁体，将铸锭组织的片状晶尺寸控制在5m以下是较为理想的。制粉目的是将大块合金锭破碎成一定尺寸的粉末。 包括粗破和磨粉两个工艺过程。 粗破碎方法有两种： 一种是氢破碎（HD），另一种是机械破碎。将粗破后的246m175卩m （6（80目）的中等粉末研磨至 34m 细粉，该种磁粉绝大多数为单晶体。一般采用球磨制粉或气流磨制粉两种方法。球磨制粉有滚动球磨、振 动磨、高能球磨等。气流磨制粉是利用气流将粉末颗粒加速到超音速，使之相互对撞而破碎。钕铁硼的热稳定性较差，大块样品在被磨成粉末状的时候热稳定性要下降，所以在制粉过程中要有保护截止以防止氧 化。破碎制粉时所用的介质可以

30、是汽油，甲苯，石油醚，或其它有机液体或惰性气体如氮气、氩气等，然 后再进一步研磨。磨粉是将粗颗粒研磨到35卩m,通常的方法有振动球磨、滚动球磨和气流磨。球磨介质可用甲苯、航空汽油、石油醚、环乙烷、氟氯烷等，球磨后在真空中或氩气流中干燥。粉末磁场取向是制造高性能烧结 Nd-Fe-B 永磁体的又一关键工艺技术之一。 烧结 Nd-Fe-B 系永磁体的 磁性能主要来源于具有四方结构的Nd 2Fe14B 基体相，它是单轴各向异性晶体，c 轴为易磁化轴， a 轴为难磁化轴。对于单晶体来说，当沿其易磁化轴磁化时，有最大的剩磁。如果烧结永磁体的各个粉末颗粒的c轴是混乱取向的， 则得到的是各向同性磁体， 这是最

31、低的。 如果使每一个粉末颗粒的易磁化方向（c 轴）沿相同方向取向，制成各向异性磁体， 则沿粉末颗粒c轴取向的方向有最大的剩磁。在制粉阶段得到的 35叩的粉末颗粒，一般来说它们是单晶体，但不是单畴体，所以粉末颗粒在磁场中的取向分两个阶段完成。第 一阶段是各个粉末颗粒变成单畴体。第二阶段是磁畴内的磁矩转动过程。粉末压形有两个目的，一是将粉末压制成一定的形状与尺寸的压坯，二是保持在磁场取向中所获得的 晶体取向度。目前，普遍采用的压形方法有三种，即模压法、模压加冷等静压、橡皮模压（加冷等静压 ）。也可分为干压和湿压两种。烧结过程是将 Nd-Fe-B 粉末压坯加热到粉末基体相熔点以下的温度，并进行保温处

32、理一段时间。目的 是提高压坯密度，改进粉末颗之间的接触性质，提高强度。使磁体具有高永磁性能的显微组织特征。烧结 可粗略地分为固相烧结和液相烧结。除了传统的在氩气保护下烧结和在真空中烧结方式，目前还出现有电 火花烧结、放电等离子烧结、微波烧结、电场快速反应烧结等新的方法。Nd-Fe-B 永磁合金烧结并快冷后 （烧结态 ），磁性能较低，回火处理可显著提高Nd-Fe-B 合金的磁性能，尤其是矫顽力。回火处理有一级回火和二级回火处理两种。两级回火处理可获得较好的磁性能。NdFeB 材料后期加工处理方法主要有车削，磨削，电火花，超声波，超声波辅助电火花等。4.1.2 还原扩散法（ R/D ）还原扩散法制

33、造稀土永磁的基本原理是用金属钙还原稀土氧化物，使之变成纯稀土金属，再通过稀土 金属与钴或铁等过渡族金属原子的互扩散，直接得到稀土永磁粉末。4.2 组分对 NdFeB 材料性能的影响在 NdFeB 中加入适量的 Nb、 Mo 、 V、 W、 Zr、 Ti 元素，可以提高矫顽力，增强耐腐蚀性。 Nb 的添 加能提高Hci，且几乎不影响 Br，少量Nb能有效提高含 Dy、Co合金的磁性能，使退磁曲线保持良好的 方形度； Mo 可以使含 Co 的合金晶粒细化，粒度分布变窄，并在一定程度上抑制软磁性相出现；当Ti 含量小于 1.2%时， Cu（0.8%） 和 Ti 晶间复合添加可大幅增加烧结 NdFeB

34、 磁体的矫顽力，剩磁变化不大。 。当 Ti 含量大于 1.2%时矫顽力略有下降，剩磁急剧下降。加入适量的Co、Al和重稀土元素，可使 Tc升高到450500 C,阳下降到0.050.07%K-1,加入一定量 的钛、铌等元素可以提高合金磁极化强度矫顽力，降低高温不可逆损失，增强热稳定性，同时Al 还可以提高材料的矫顽力。Co 可以改善磁体的耐腐蚀性，提高居里温度。随着 Co 含量增加，合金的居里温度线性地提高，磁感可逆温度系数a明显地降低。当Co含量小于5%(原子分数)时，(BH)max和Br几乎不降低，但Hcj明显地 降低。当Co含量在10%25%at时，Br和(BH)max稍有降低，而 Hc

35、i几乎保持不变。当 Co含量大于30% 时，会导致Br和Hci的降低，并且磁通不可逆损失急剧地上升，添加少量Cu后可以抵消这种负作用。Cu提高矫顽力和剩磁，过量添加则可能对晶界的湿润不利，弓I起密度降低，进而使矫顽力，剩磁降低。目前 耐热烧结NdFeB磁体中Co的添加量均在 10at%左右。Ga代替Fe将影响磁性原子的交换作用，使正交换作用增强，Tc上升，并减少可逆磁通损失，提高温度稳定性。Ga对提高矫顽力和降低不可逆损失优于其它20多种元素，Ga与Nb或 W联合加入可改善方形度，且可获得相当低的不可逆损失。在NdDyFeAIB合金中添加sn能显著改善矫顽力热稳定性，减少磁通不可逆损失，从而使

36、合金的工作温度大大提高。随着合金中Th含量在00.86%范围内增加，HCj显著增加，Br则显著减小，Br基本上没有变化。当 Th增加到0.86%(at)时，Br仍然没有变化，Hcj和ar却有明显增加。在所研究的范围内，Th含量由0%增加到0.43%(at)时，Hej增加最快，当Th含量超过0.43%(at)时，H®增加速度减缓。Dy元素是一类重要的添加元素，它能显著提高烧结钕铁硼永磁体的矫顽力，确保较高温度下的耐热性。Dy含量较低时，Hci上升很明显，以后逐渐平缓；Tb提高Ha的效果比Dy显著。但是它的价格太昂贵，故较少在实际中应用。Ni能部分置换Fe，使居里温度升高，但使饱和磁化强

37、度和矫顽力下降。Ni能显著改善抗蚀性，起作用比Co还强。添加Sn能显著降低磁通不可逆损失，使居里温度Tc提高。Si也有使居里温度提高的作用。总的来说，加入 Al、Nb、Sn、Mo、Ga等元素可改善矫顽力。这些元素是非磁性的，加入过多会降低磁体的Br和(BH)max，然而，重稀土元素取代部分的Nd既能改善矫顽力，又能保证磁体具有较高的磁能积。在进行配料时，应该遵循每种合金元素的量尽量少加，但要多加合金元素的种类的原则，从而提 高磁体矫顽力。表4-1 RE2Fei4B化合物基本参数化合物晶格常数pg*cm4 dMs/T-iHA/kA*mTc/Ka/nmc/nmLa2Fei4B0.8820.i234

38、7.40i.22000530Ce2Fei4B0.8760.i2ii7.8ii.22600424Pr2Fei4B0.8800.i2237.47i.48000565Nd2Fei4B0.8800.i2207.55i.69000585Sm2Fei4B0.8880.i2i57.73i.4>i50006i2Gd2Fei4B0.8790.i2097.850.9240066iTb2Fei4B0.8770.i2057.930.7>i5000639Dy2Fei4B0.8670.i20i8.020.7>i5000592Ho2Fei4B0.8750.ii998.050.97000576EwFeuB0

39、.8740.ii968.24i.0/554Tm2Fe14B0.8740.11958.231.1800541Lu 2Fe14B0.8700.11858.471.22600535YbzFeB0.8770.12046.981.42600565注：La-57 镧，Ce-58 铈，Pr-59 錯，Nd-60 钕，Pm-61 钷，Sm-62 钐，Eu-63 铕，Gd-64 钆，Tb-65 铽, Dy-66 镝，Ho-67 钦，Er-68 铒，Tm-69 铥，Yb-70 镱，Lu-71 镥。4.4工艺对化学性能的影响提高钕铁硼合金的抗腐蚀性除降低合金中氧含量外，常在永磁体表面涂或镀保护层如镀锌、镀镍、镀 镍

40、铜镍、烤漆、涂敷环氧树脂、铝离子喷镀、电泳漆、磷化、镀金、镀银、镀铬、氮化钛耐磨损涂层等， 一般涂层厚度为1040 口。不同涂层的抗腐蚀能力不同，环氧树脂涂层抗溶剂、抗冲击能力、抗盐雾腐蚀 能力良好，电泳涂层抗溶剂、 抗冲击能力良好，抗盐雾腐蚀能力极好， 电镀有极好的抗溶剂、 抗冲击能力， 但抗盐雾能力较差，为增强图层防护能力，往往采用多种涂层的复合。表4-2列出了不同镀层工艺参数及对材料的影响。表4-2不同镀层参数对比样品编号镀层种类生产周期镀层厚度耐盐雾性剪切强度minumhMPa1复合镀层11516.759613.98电镀镍铜镍9016.512845.78化学镀镍46016.681443

41、1.582复合镀层16022.8436045.18电镀镍铜镍10521.134043.78化学镀镍60021.3824040.583复合镀层11516.9119246.23电镀镍铜镍9016.512845.78化学镀镍46016.6814431.58在镀Zn , Ni，环氧树脂，PARYLENE-C涂层几种方法中，高分子材料和环氧树脂涂层对磁体的保护作用最大，但是成本比较高，对施镀的环境和质量也有较高的要求。Ni涂层的成本比Zn涂层高,所以在一些没有太多腐蚀性介质的环境中，可以对NdFeB磁体采取化学镀Zn的方式来加以保护，从而有效降低成本；对 有些酸碱盐介质，如果浓度很小，则可以采用Ni涂层

42、来保护磁体；如果酸碱盐的浓度比较大，则一定要采用高 分子材料或者环氧树脂涂层各种涂层对磁体的性能都有一定的影响。表中的Br为剩余磁通密度，可以看出高分子材料涂层使其降低了0. 09 T,而其他几种涂层影响较小。Hcj为内禀矫顽力，高分子和Ni涂层使其略有增长，其他两种涂层变化不大。最大磁能积（BH）max方面,Ni涂层使其增加了 4.22 kJ /m 3 ； Zn涂层使其增加了 0.46kJ /m3;高分子材料涂层使其减少了31.68 kJ /m3;环氧树脂涂层使其减少了 12.66 kJ /m3。总的来说,Ni涂层和Zn涂层对磁体的性能影响较小，环氧树脂涂层和 PARYLENE-C涂层对磁体

43、的性能 影响相对较大。这是因为Zn和Ni属于金属材料，本身导磁；而环氧树脂和 PARYLENE 2C不导磁，但是由于其涂层很薄，所以影响不大。磁体涂覆涂层后抗腐蚀性能得到提高，但是不同的涂层提高的程度有所不同：其中PARYLENE 2C涂层对磁体的保护作用明显，环氧树脂和Ni涂层次之，Zn涂层的效果较差。涂层对磁体的磁性能在一定程度上都有影响。PARYLENE 2C高分子材料和环氧树脂涂层使磁体磁性能的某些指标有所减弱；Ni涂层和Zn涂层对磁体的磁性能影响不大。在生产中，应该根据使用环境成本等具体要求来选择适当的涂层。五、原材料矿产及工厂分布分析5.1 国内稀土矿产主要分布中国占世界稀土资源的

44、 41.36%，主要稀土矿有白云鄂博稀土矿、山东微山稀土矿、冕宁稀土矿、江西 风化壳淋积型稀土矿、湖南褐钇铌矿和漫长海岸线上的海滨砂矿等等。我国稀土矿主要分为以内蒙古包头 白云鄂博稀土矿为代表的混合型轻稀土矿、四川冕宁氟碳铈轻稀土矿和以南方中重离子稀土矿。以区域稀土资源为核心，中国稀土产业形成了三大基地和南北两大稀土生产体系的格局。三大基地： 一是以包头混合型稀土为原料的北方稀土生产基地，分离能力约8 万吨。二是以江西等南方七省的离子型稀土矿为原料的中重稀土生产基地，分离能力约 6 万吨。三是以四川冕宁氟碳铈为原料的氟碳饰矿生声 墓地分离能力约 3 万吨。广西稀土矿产资源主要有独居石、磷钇矿、

45、离子吸附型稀土矿和伴生在钛铁矿、锰矿和铝土矿中的伴 生矿，储量在全国名列前茅。其中，离子吸附型稀土资源预测总量居全国第一位。到目前为止，广西稀土 资源基本未开发，是全国稀土资源丰富的省区中唯一没有进行规模开发利用的地方。全球稀土资源的 80%在我国，而国内的资源主要集中在内蒙和江西两地。我国稀土资源三大产地（包头、江西、四川 ）为了延伸发展烧结钕铁硼磁体产业链，目前都在大力发展金属钕（镨钕 ）的生产，正在形成垄断优势。国内外烧结钕铁硼磁体厂商为了获取原料也纷纷向稀土资源和产地靠拢。5.2 国外主要钕铁硼生产商分布目前 ,日本企业是全球高性能钕铁硼永磁材料行业的领先者,其中日立 NEOMAX 是

46、全 球最大的高性能钕铁硼永磁材料生产厂商 , 其研制出的磁能积为 59.5MGOe 的高性能钕铁硼永磁材料 ,是迄今国际公开 报道的磁能积水平最高的烧结钕铁硼永磁体。日本 TDK 公司是全球磁性材料最全的企业。住友特殊金属 公司是烧结钕铁硼永磁的专利拥有者和最大生产企业。德国 VAC 公司通过生产工艺的不断改进和新金属的不断采用 , 研制出了磁能积为 56.7MGOe 的高性 能钕铁硼永磁材料。日本爱普生公司将粘结钕铁硼工厂全部移到上海（上海爱普生磁性器件有限公司）。目前包括日本TDK、FDK、EPSON,荷兰PHILIP，美国MG公司等都已经或计划在中国建钕铁硼磁体、器件或终端应 用工厂。

47、日本昭和电工株式会社作为日本最大的永磁材料公司， 2002 年与包钢稀土高科技股份有限公司等 合资成立了包头昭和稀土高科新材料有限公司。美国约有 6 家公司生产烧结钕铁硼永磁， 坩埚公司第一， 其它还有 Vgimag 、 GM 公司的 Magnequench（ 粘 结钕铁硼磁粉的主要供应厂商 ）、日立应用磁学和电子能量公司等。高性能钕铁硼永磁材料磁性能水平的高低很大程度上决定于产品的生产工艺. 传统的高性能钕铁硼永磁材料生产工艺以日本住友的干法工艺和日本日立的湿法工艺为代表, 此两种工艺可将产品的含氧量控制在 2000PPM 左右 .为进一步降低氧的含量 ,经过不断的改进 , 合并后的 NEO

48、MAX（2007 年日本日立和日本 住友合并）开发出了低氧干法工艺，可将产品 的氧含量控制在 1,000-2,000PPM.目前，国内开发出的较为先进的生产工艺为烟台正海磁 性材料有限公司的无氧工艺 ,可将磁体中的氧含量控制在100-900ppm 范围内 ,达到了世界领先水平。5.3 国内主要钕铁硼生产商分布自 1990 年以来，在我国逐渐形成了浙江、山西和京津三大钕铁硼磁体生产基地。随后，包头和烟台 等地区的烧结钕铁硼磁体产业也取得快速发展，大有形成五大基地的趋势。浙江宁波已成为我国著名的“钕铁硼城” ，除了有中科三环宁波科宁达公司外、还有宁波韵升高科磁 业公司、宁波永久磁业有限公司、宁波招宝磁业有限公司、宁波金鸡钕铁硼强磁材料有限公司、等近 20 家钕铁硼磁体生产企业。其下属的慈溪市就有 12 家钕铁硼磁体生产厂，其中最大者为宁波合力磁材技术 有限公司，年产能力达 5000 吨，全慈溪市产能超过 10000 吨。金华地区的浙江横店集团也是很有实力的 钕铁硼生产企业， 拥有东磁有限公司和浙江英洛华磁业公司。 此外浙江还有杭州永磁集团 （稀土永磁公司） 、 浙江升华强磁材料有限公司、浙江中科磁业有限公司、中国稀土永磁有限