永磁材料又稱為硬磁材料,是指磁性材料在外在的一些磁場而被磁化之后,可以在非常長的時期內保存其所具有的強磁性,擁有較高的矯頑力。利用此特性,永磁材料大規模應用于能源、信息通訊、交通、計算機、醫療器械等諸多行業。
先來看一組數據:
稀土和智能手機看起來毫無聯系,實際上,應用于聲學、自動對焦、振鈴、傳感器等,一臺智能手機用到超過10塊稀土“磁石”--釹鐵硼永磁體;制造一臺新型電動汽車更能需要近百塊稀土永磁體;直驅永磁風力發電機其核心材料為釹鐵硼永磁體,經技術人員測算,一臺1.5WM的直驅使用釹鐵硼永磁體達到1.2噸;“十三五”期間,城市軌道交通規劃線路總規模為7305.3公里,若全部采用永磁牽引系統,大約需要釹鐵硼1827噸,我國軌道交通對釹鐵硼的總需求約4577噸;工業機器人市場在不斷擴大中,工業機器人核心零部件為控制器、永磁同步伺服電機、減速器,而制造一臺165kg焊接機器人需要消耗25公斤高性能釹鐵硼。
時速400公里“永磁高鐵”電機
永磁材料類型
永磁材料種類多、用途廣,主要歷了金屬永磁材料、鐵氧體永磁材料和稀土永磁材料應用和發展3個階段。
①金屬永磁材料
金屬永磁材料階段,其發展和應用較早,是以鐵和鐵族元素為重要組元的合金型永磁材料,又稱永磁合金,主要包括鋁鎳鈷(AlNiCo)和鐵鉻鈷(FeCrCo)系2類永磁合金。金屬永磁材料通過鑄造工藝制備而成,也稱鑄造永磁材料。隨著20世紀70年代初高性能稀土永磁材料的發現,金屬永磁材料應用受到很大沖擊,逐漸被新型永磁材料替代,目前僅應用在小眾特殊領域。
鋁鎳鈷磁鐵,磁性不是得勁兒
但優勢在于防銹性能好,耐高溫穩定性
有鑄造成型及燒結成型
該材料磁能積較低,居里溫度很高(可高達890℃),溫度穩定性很好,磁感溫度系數很低,因此,在某些特殊器件上的使用至今無法取代,仍有穩定的市場需求。
②鐵氧體永磁材料
20世紀30年代,人們發現了鐵氧體永磁材料,40年代由菲利浦公司發明的。因原材料便宜、工藝簡單、價格低廉,在20世紀70年代發展迅速,產量躍居首位。直至今日,鐵氧體磁體盡管綜合磁性能較低,但電阻率高、穩定性好、耐環境變化力強、原料來源豐富、性價比高、工藝成熟而簡單、又不存在氧化問題,故在對磁性能力要求較低的中低端產品中應用較為廣泛。
鐵氧體永磁材料亦稱永磁鐵氧體,由氧化鍶(SrO)或氧化鋇(BaO)及三氧化二鐵(Fe2O3)為原料,通過陶瓷工藝的方法,經預燒、破碎、球磨、制粉、成型、燒結、機械加工制造而成。由于亞鐵磁性換言之,就是某些鐵離子磁矩相互反平行而具有永磁性能。鐵氧體永磁按工藝可分為兩類:其一為燒結永磁鐵氧體,其
二為粘結永磁鐵氧體,燒結永磁鐵氧體又分為干壓成型與濕壓成型,粘結永磁鐵氧體分為擠出型、注射型與壓延成型。當前市場主流的永磁鐵氧體為六角晶系的磁鉛石型鐵氧體,化學式為MO·6Fe2O3,其中M為鋇(Ba)、鉛(Pb)、鍶(Sr)等元素。
燒結鐵氧體
橡膠磁RubberMagnet是鐵氧體磁材系列中的一種,由粘結鐵氧體磁粉與合成橡膠復合,經擠出成型、壓延成型、注射成型等工藝而制成的具有柔軟性、彈性及可扭曲的磁體。可加工成條狀、卷狀、片狀、塊狀、圓環及各種復雜形狀。
橡膠磁冰箱貼
3、稀土永磁材料
稀土永磁材料階段,將釤、釹混合稀土金屬與過渡金屬(如鈷、鐵等)組成的合金,用粉末冶金方法壓型燒結,經磁場充磁后制得的一種磁性材料。包括:釤鈷(SmCo)永磁體、釹鐵硼(NdFeB)永磁體。SmCo磁體的磁能積在15~30MGOe之間,NdFeB磁體的磁能積在27~50MGOe之間,它們比磁鋼的磁性能高100多倍,是目前磁性最高的永磁材料,故稱“永磁王”。
釹鐵硼永磁體
a、釤鈷系永磁材料
這是國內最先出現的稀土永磁類產品。它是由稀土金屬如釤(Sm)、鐠(Pr)和鈷(Co)等金屬所形成的金屬間化合物。SmCo5和Sm2Co17是該系列材料的主要代表。稀土鈷永磁材料磁性能優異,其最大的優點是居里溫度高(通常可達710~880℃),非常適合在高溫下穩定工作。然而,它最大的缺點是其成分主要為儲量稀少的稀土金屬Sm以及稀缺、昂貴的戰略金屬Co,決定了其企業生產量將受到很大的限制,但其在一些特定的領域(如軍工及航空航天)仍然是不可被替代的。
b、釹鐵硼永磁材料
釹鐵硼(Nd-Fe-B)永磁材料已經誕生三十余載,憑借高的矯頑力、高的(BH)(室溫下通常大于30MGOe)和高的性價比,廣泛應用于永磁直驅風力發電機組、新能源汽車驅動電機及EPS(電子轉向系統)、ABS(防抱死制動系統)等汽車零部件、各類家電壓縮機、電梯曳引機以及工業機器人用伺服電機等領域。
當然銣鐵硼永磁材料的應用遠不止于此.......
汽車行業是稀土永磁材料的第一大消費領域:傳統汽車EPS(電動助力轉向系統)滲透率不斷提升,帶動釹鐵硼磁材單車耗用量增加,而每輛帶EPS系統的汽車比傳統汽車多用0.25KG釹鐵硼。一輛新能源車新增釹鐵硼用量3KG,是傳統帶EPS系統汽車的12倍!全球新能源車需求爆發,更是帶動了稀土永磁材料需求的快速增長。
家電行業為釹鐵硼第二大消費體:受益于低碳環保之風,節能變頻空調與節能電梯滲透率不斷提高。
編輯:粉體圈小白
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