中文名 | 電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法 | 公布號(hào) | CN101409121 |
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公布日 | 2009年4月15日 | 申請(qǐng)?zhí)?/th> | 2008100208659 |
申請(qǐng)日 | 2008年8月5日 | 申請(qǐng)人 | 中鋼集團(tuán)安徽天源科技股份有限公司 |
地????址 | 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)紅旗南路51號(hào) | 發(fā)明人 | 裴曉東、張開(kāi)勝、宋偉、張瑜 |
代理機(jī)構(gòu) | 馬鞍山市金橋?qū)@碛邢薰?/td> | 代理人 | 常前發(fā) |
Int.Cl. | H01F1/057(2006.01)I、H01F41/02(2006.01)I、B22F9/02(2006.01)I、B22F3/10(2006.01)I | 類????別 | 發(fā)明專利 |
《電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法》涉及一種釹鐵硼永磁材料及其制造方法,尤其是涉及電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法。該產(chǎn)品可在信息產(chǎn)業(yè)、機(jī)電一體化、汽車、摩托車、冶金礦山設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵、油田設(shè)備、紡織機(jī)械、家用電器等采用高性能稀土永磁電機(jī)的領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
1.一種電機(jī)用釹鐵硼永磁體,其特征在于:它包含以下組分、含量(重量):鐠釹(PrNd)24%-26.1%;釓(Gd)1.7%-7%;鈥(Ho)1%-3%;鏑(Dy)0-6%;硼(B)0.9%-1.0%;銅(Cu)0.1%-0.12%;鋁(Al)0.2%-0.65%;鐵(Fe)65.7%-66.5%。
2.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)用釹鐵硼永磁體,其特征在于:它還包含鈷(Co)、鈮(Nb),所述的鈷(Co)、鈮(Nb)含量范圍為:鈷(Co)0.2%-0.4%,鈮(Nb)0.2%-0.8%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)用釹鐵硼永磁體,其特征在于:所述釓(Gd)的含量為1.7%-3%。
4.一種電機(jī)用釹鐵硼永磁體的制造方法,其特征在于它經(jīng)過(guò)以下工藝、步驟制造而成:1)配料工序:按照以下組份含量(重量)鐠釹(PrNd)24%-26.1%、釓(Gd)1.7%-7%、鈥(Ho)1%-3%、鏑(Dy)0-6%、硼(B)0.9%-1.0%、銅(Cu)0.1%-0.12%、鋁(Al)0.2%-0.65%、鐵(Fe)65.7%-66.5%進(jìn)行配料;2)熔煉工序:將配料放入熔煉爐中熔煉,真空度控制在5×10-2帕±10%;3)制粉工序:經(jīng)過(guò)均勻化的鋼錠通過(guò)粗破碎、中破碎、氣流磨制成粒度為3.6微米-4.2微米的釹鐵硼粉末,此過(guò)程中控制氧含量在50ppm以下;4)成型工序:在成型車間的稱粉箱中稱取計(jì)算好的粉料壓制成坯塊,經(jīng)過(guò)等靜壓機(jī)后進(jìn)轉(zhuǎn)料車拆袋等待入燒結(jié)爐燒結(jié),成型工序過(guò)程中要控制氧含量在200ppm以下;5)燒結(jié)工序:將壓制好的坯塊經(jīng)轉(zhuǎn)料車入燒結(jié)爐燒結(jié),燒結(jié)制度為(1080℃±20℃)/(3.5-4.5小時(shí)) (920℃±20℃)/(2.5-3.5小時(shí)) (530℃±30℃)/(3.5-4.5小時(shí)),真空度控制在3×10-2帕±10%;6)磨加工工序:將燒結(jié)出來(lái)的毛坯磨加工成規(guī)則的產(chǎn)品。
5.如權(quán)利要求4所述的電機(jī)用釹鐵硼永磁體的制造方法,其特征在于:在配料工序中還加入鈷(Co)、鈮(Nb),所述的鈷(Co)、鈮(Nb)含量范圍為:鈷(Co)0.2%-0.4%,鈮(Nb)0.2%-0.8%。
6.如權(quán)利要求4或5所述的電機(jī)用釹鐵硼永磁體的制造方法,其特征在于:在制粉工序的氣流磨之前還可再加入0.2%-1.0%的稀土氧化鏑。
截至2008年8月,釹鐵硼是世界上磁性最強(qiáng)的永磁材料,由“磁王”之美譽(yù),釹鐵硼永磁材料問(wèn)世20余年來(lái),由于它具有磁性能高、體積小、重量輕、應(yīng)用范圍廣、原材料豐富、價(jià)格比其他稀土類永磁材料便宜等一系列優(yōu)點(diǎn),因而在世界范圍內(nèi)得到很快的發(fā)展,被廣泛應(yīng)用于電子、通訊、電機(jī)、汽車、醫(yī)療、家用電器、磁選等各行各業(yè)。
正如文獻(xiàn)《釹鐵硼中微量元素Ga和Nb的測(cè)定》(現(xiàn)代測(cè)量和實(shí)驗(yàn)室管理2007年第二期)、《高性能燒結(jié)Nd-Fe-B磁體關(guān)鍵制造技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用》(湖南冶金2006年第三期)和《我國(guó)燒結(jié)釹鐵硼永磁體的高速發(fā)展》(上海有色金屬2006年第四期)所說(shuō),釹鐵硼作為第三代稀土永磁材料,2008年之前在科研生產(chǎn)及應(yīng)用方面都得到了持續(xù)高速發(fā)展,中國(guó)產(chǎn)量已占到了世界總額的大部分。隨著其性能的不斷提高,近年來(lái)出現(xiàn)了一些新的應(yīng)用。燒結(jié)釹鐵硼永磁材料20余年的發(fā)展時(shí)間,合理選擇關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備,改進(jìn)關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)高磁能積、高矯頑力或高綜合磁性能產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn),提高產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性與一致性,改善產(chǎn)品的耐蝕性與熱穩(wěn)定性,同時(shí)降低產(chǎn)品制造成本,一直是國(guó)內(nèi)外燒結(jié)釹鐵硼磁體行業(yè)的努力方向。燒結(jié)釹鐵硼永磁材料是以鐠釹(32%)、鐵(64%)、硼(1%)等為基本原材料,少量添加鏑、鋱、鈷、鈮、鎵、鋁等元素,應(yīng)用粉末冶金工藝制造的一種鐵基永磁材料。
眾所周知,電機(jī)是以磁場(chǎng)為媒介進(jìn)行電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電力機(jī)械。磁場(chǎng)可以由電流勵(lì)磁產(chǎn)生,也可以由永磁體產(chǎn)生。但一般的永磁體,由于磁能密度低,因而所建立的能量轉(zhuǎn)換所必需的氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度也較低,所以只能制造一些容量小的永磁電機(jī),如2008年8月之前大量生產(chǎn)的鐵氧體永磁電機(jī)。高性能稀土永磁材料,特別是釹鐵硼永磁問(wèn)世后,情況發(fā)生了重大變化。高性能釹鐵硼磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng),不僅可以達(dá)到電流勵(lì)磁所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度,而且還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電流勵(lì)磁,因而可以制造出數(shù)千kW的大中型電機(jī)。
高性能稀土永磁電機(jī)是許多新技術(shù)、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。它與電力電子技術(shù)和微電子控制技術(shù)相結(jié)合,可以制造出各種性能優(yōu)異的機(jī)電一體化產(chǎn)品,如數(shù)控機(jī)床,加工中心,柔性生產(chǎn)線,機(jī)器人,電動(dòng)車,高性能家用電器,計(jì)算機(jī)等等。
稀土永磁電機(jī)最顯著的性能特點(diǎn)是輕型化、高性能化、高效節(jié)能。采用稀土永磁體可以明顯減輕電機(jī)重量,縮小體積。
電機(jī)用的釹鐵硼稀土永磁材料一般要求滿足一定的溫度系數(shù)要求,為滿足電機(jī)工作的溫升環(huán)境,需要的釹鐵硼材料具有較高的矯頑力,目前多數(shù)企業(yè)要求的料為SH以上。2008年8月之前的技術(shù)中大多使用鐠、釹和鏑、鋱等原材料生產(chǎn)電機(jī)用的釹鐵硼永磁材料,為了達(dá)到SH以上性能,傳統(tǒng)的制造方法是在材料中添加重稀土如鏑、鋱等。但鐠、釹和鏑、鋱隨著市場(chǎng)需求的增加價(jià)格猛漲,特別是鏑、鋱的價(jià)格十分昂貴導(dǎo)致了釹鐵硼永磁材料生產(chǎn)廠家成本的增加。這些重稀土的添加在提高了材料的矯頑力同時(shí),大大增加了材料的成本,在經(jīng)濟(jì)上難以滿足客戶的要求。
釹鐵硼永磁體是釹鐵硼磁性材料的一種,也叫作為稀土永磁材料發(fā)展的最新結(jié)果,由于其優(yōu)異的磁性能而被稱為“磁王”。這是國(guó)家863高科技計(jì)劃所研發(fā)的產(chǎn)物。釹鐵硼永磁體具有極高的磁能積和矯力,同時(shí)高能量密度的優(yōu)...
釹鐵硼磁鐵的居里溫度在390度左右,憑經(jīng)驗(yàn)退磁一般性能的磁鐵300度保溫一小時(shí)就可以完全退磁了。特別大規(guī)格的時(shí)間會(huì)長(zhǎng)一些。
釹鐵硼永磁 充磁,不是你想充哪個(gè)面就能充那個(gè)面的。取決于釹鐵硼磁粉在壓型時(shí),取向的方向。只有在取向方向這個(gè)面才能充磁。壓型時(shí)的取向:在壓型前,把磁粉(顆粒)充磁,使N極S極,的排列順序一致,再壓出模具...
《電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法》的目的就是針對(duì)2008年8月之前的技術(shù)存在的上述問(wèn)題,而提供一種磁性能高、生產(chǎn)成本大幅度降低的電機(jī)用釹鐵硼永磁體,通過(guò)使用廉價(jià)的釓、鈥取代高價(jià)的鐠、釹、鏑、鋱生產(chǎn)高性能的釹鐵硼永磁體能大大降低生產(chǎn)成本。該發(fā)明的另一目的是提供上述電機(jī)用釹鐵硼永磁體的制造方法,以保證在2008年8月之前生產(chǎn)設(shè)備的情況下生產(chǎn)出電機(jī)用高性能的釹鐵硼永磁體產(chǎn)品,提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
《電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法》所述電機(jī)用釹鐵硼永磁體的組份包含鐠釹、釓、鈥、鏑、硼、銅、鋁、鐵,各組份含量(重量)范圍為:鐠釹(PrNd)24%-28%; 釓(Gd)0.5%-7%; 鈥(Ho)1%-5%; 鏑(Dy)0-6%;硼(B)0.9%-1.1%;銅(Cu)0.1%-0.15%;鋁(Al)0.2%-1.2%;鐵(Fe)62.35%-66.5%。
所述的電機(jī)用釹鐵硼永磁體的組份中還可包含鈷(Co)、鈮(Nb),鈷(Co)、鈮(Nb)含量(占總重量)范圍為:鈷(Co)0.2%-1.5%,鈮(Nb)0.2%-0.8%。加入鈷(Co)、鈮(Nb)的目的是為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的磁性能。所述釓(Gd)的適宜含量為1%-3%,所述鈥(Ho)的適宜含量亦為1%-3%。釓(Gd)、鈥(Ho)的加入量過(guò)小,則難以達(dá)到降低產(chǎn)品成本的目的,加入量過(guò)大,則影響產(chǎn)品的磁性能。
該發(fā)明還提供了電機(jī)用釹鐵硼永磁體的制造方法,它是按以下工藝、步驟進(jìn)行:
1)配料工序:按照以下組份含量(重量)鐠釹(PrNd)24%-28%、釓(Gd)0.5%-7%、鈥(Ho)1%-5%、鏑(Dy)0-6%、硼(B)0.9%-1.1%、銅(Cu)0.1%-0.15%、鋁(Al)0.2%-1.2%、鐵(Fe)62.35%-66.5%進(jìn)行配料;配料中還可包含鈷(Co)0.2%-1.5%,鈮(Nb)0.2%-1%。
2)熔煉工序:將配料放入熔煉爐中熔煉,真空度控制在5×10-2帕±10%;
3)制粉工序:經(jīng)過(guò)均勻化的鋼錠通過(guò)粗破碎、中破碎、氣流磨制成粒度為3.6微米-4.2微米的釹鐵硼粉末,此過(guò)程中注意控制氧含量在50ppm以下。
4)成型工序:在成型車間的稱粉箱中稱取計(jì)算好的粉料壓制成坯塊,經(jīng)過(guò)等靜壓機(jī)后進(jìn)轉(zhuǎn)料車拆袋等待入燒結(jié)爐燒結(jié)。成型工序過(guò)程中要特別注意控制氧含量在200ppm以下。
5)燒結(jié)工序:將壓制好的坯塊經(jīng)轉(zhuǎn)料車入燒結(jié)爐燒結(jié),燒結(jié)制度為(1080℃±20℃)/(3.5-4.5小時(shí)) (920℃±20℃)/(2.5-3.5小時(shí)) (530℃±30℃)/(3.5-4.5小時(shí)),真空度控制在3×10-2帕±10%。
6)磨加工工序:將燒結(jié)出來(lái)的毛坯磨加工成規(guī)則的產(chǎn)品。為進(jìn)一步提高釹鐵硼材料的矯頑力,在制粉工序的氣流磨之前還可再加入0.2%-1.0%的稀土氧化鏑,用于提高材料的矯頑力。經(jīng)過(guò)上述的生產(chǎn)步驟生產(chǎn)的產(chǎn)品性能指標(biāo)均達(dá)到同行業(yè)相同牌號(hào)的性能標(biāo)準(zhǔn)。
《電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法》采用以上技術(shù)方案后具有以下積極效果:
(1)該發(fā)明采用使用廉價(jià)的釓、鈥取代高價(jià)的鐠、釹、鏑、鋱等稀土金屬,并在制粉過(guò)程中加入適量的氧化鏑,通過(guò)生產(chǎn)上的工藝控制、降低生產(chǎn)成本,可以生產(chǎn)出適應(yīng)不同電機(jī)要求的釹鐵硼永磁材料,達(dá)到適應(yīng)市場(chǎng),降低成本,增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的效果。
(2)從原理上說(shuō),用釓取代鐠和釹,用鈥取代鏑和鋱,相應(yīng)生成釓鐵硼和鈥鐵硼相,新相的生成在剩磁上影響較大,但通過(guò)適當(dāng)增加鐵、鋁、鈮等含量以及進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜〈壤?,可以彌補(bǔ)這方面的不足。由于釓、鈥和鐠釹、鏑相比有較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì),因此可以較大幅度地降低生產(chǎn)成本,至于產(chǎn)品性能,只要確定好適當(dāng)?shù)娜〈壤凸に嚄l件,就能超過(guò)或保持產(chǎn)品的原有性能。
(3)在制粉過(guò)程中以氧化鏑粉末的形式二次加入鏑,和在配料中加入金屬鏑同樣具有提高磁體矯頑力的效果,考慮到熔煉過(guò)程的稀土金屬氧化、揮發(fā)等損失,此階段加入氧化鏑對(duì)提高矯頑力比前者更有優(yōu)勢(shì),并且操作方便、簡(jiǎn)單。
(4)對(duì)于2008年8月之前的生產(chǎn)企業(yè)自身生產(chǎn)設(shè)備不先進(jìn),可以采用此生產(chǎn)工藝技術(shù),生產(chǎn)的釹鐵硼永磁材料,和不用釓、鈥相比較,獲得同樣性能的材料每噸可節(jié)省8000-10000元。
實(shí)施例1
1)配料工序:配制100千克/爐。
2)熔煉工序:采用單面冷卻鑄錠模的中頻感應(yīng)熔煉爐,將100千克的配料以熔點(diǎn)的高低按一定的次序放入爐中熔煉,注意鋼錠的收率,真空度控制在5×10-2帕。
熔煉溫度主要是使所有的金屬熔化,由于添加的稀土熔點(diǎn)不高,所以最高溫度取決于難熔合金的溫度,一般是純鐵和鈮鐵,溫度為1600-1700攝氏度。
配料\實(shí)施例 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
鐠釹(PrNd) |
26.1 |
25.3 |
25.0 |
24.0 |
26.0 |
28.0 |
24.1 |
25.4 |
釓(Gd) |
1.8 |
1.7 |
3.0 |
7.0 |
0.5 |
1.0 |
1.8 |
1.7 |
鈥(Ho) |
1.2 |
1.7 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
4.0 |
3.0 |
5.0 |
鏑(Dy) |
2.7 |
2.7 |
2.6 |
1.0 |
6.0 |
0.5 |
2.2 |
0 |
硼(B) |
1 |
1 |
1.0 |
1.1 |
1 |
1 |
0.9 |
1 |
銅(Cu) |
0.1 |
0.1 |
0.15 |
0.12 |
0.15 |
0.1 |
0.1 |
0.1 |
鋁(Al) |
0.6 |
0.5 |
0.65 |
1.2 |
0.7 |
0.55 |
0.6 |
0.2 |
鈷(Co) |
0.3 |
0.6 |
0.2 |
0.3 |
1.5 |
0.7 |
0.4 |
0 |
鈮(Nb) |
0.5 |
0.3 |
0 |
0.3 |
0.8 |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
鐵(Fe) |
65.7 |
66.1 |
66.4 |
63.9 |
62.35 |
63.95 |
66.5 |
66.0 |
總量 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
3)制粉工序:經(jīng)過(guò)均勻化的鋼錠通過(guò)粗破碎、中破碎,氣流磨制成粒度為3.6微米-4.2微米的釹鐵硼粉末,此過(guò)程中注意控制氧含量在50ppm以下。
4)成型工序:在成型車間的稱粉箱中稱取計(jì)算好的粉料壓制成坯塊,經(jīng)過(guò)200兆帕的等靜壓機(jī)后進(jìn)轉(zhuǎn)料車拆袋等待入燒結(jié)爐燒結(jié)。成型工序過(guò)程中要特別注意控制氧含量在200ppm以下。
5)燒結(jié)工序:將壓制好的坯塊經(jīng)轉(zhuǎn)料車入燒結(jié)爐燒結(jié),燒結(jié)制度為1100℃/4小時(shí) 920℃/3小時(shí) 530℃/4小時(shí),真空度控制在3×10-2帕。
6)磨加工工序:將燒結(jié)出來(lái)的毛坯磨加工成規(guī)則的產(chǎn)品。
經(jīng)過(guò)上述的生產(chǎn)步驟生產(chǎn)的產(chǎn)品性能指標(biāo)均達(dá)到同行業(yè)相同牌號(hào)N38SH的性能標(biāo)準(zhǔn)。此N38SH材料的具體性能:Br=12.28千克,Hcj=20.30千奧斯特,(BH)m=37.80MGO,ρ≈7.550克/立方厘米。
實(shí)施例2
在制粉工序的氣流磨前加入0.4%的氧化鏑,燒結(jié)制度為1090℃/4小時(shí) 920℃/3小時(shí) 560℃/3.5小時(shí),其它與實(shí)施例1相同。生產(chǎn)出的N35SH材料的具體性能:Br=12.13千克,Hcj=21.00千奧斯特,(BH)m=35.60MGO,ρ≈7.550克/立方厘米。
實(shí)施例3
在制粉工序的氣流磨前加入0.2%的氧化鏑,燒結(jié)制度為1090℃/4小時(shí) 940℃/2.5小時(shí) 560℃/4小時(shí),其它與實(shí)施例1相同。生產(chǎn)出的N33SH材料的具體性能:Br=11.81千克,Hcj=20.20千奧斯特,(BH)m=33.200MGO,ρ≈7.550克/立方厘米。
實(shí)施例4
燒結(jié)制度為1090℃/4小時(shí) 900℃/3.5小時(shí) 530℃/4小時(shí),其它與實(shí)施例1相同。生產(chǎn)出的N30H材料的具體性能:Br=11.30千克,Hcj=17.65千奧斯特,(BH)m=30.730MGO,6ρ≈7.50克/立方厘米。
實(shí)施例5
在制粉工序的氣流磨前加入1.0%的氧化鏑,燒結(jié)制度為1100℃/4小時(shí) 920℃/3小時(shí) 530℃/4小時(shí),其它與實(shí)施例1相同。生產(chǎn)出的N33UH材料的具體性能:Br=11.88千克,Hcj=26.83千奧斯特,(BH)m=32.870MGO,ρ≈7.60克/立方厘米。
實(shí)施例6
燒結(jié)制度為1100℃/3.5小時(shí) 920℃/3小時(shí) 500℃/4.5小時(shí),其它與實(shí)施例1相同。生產(chǎn)出的N35H材料的具體性能:Br=11.81千克,Hcj=17.86千奧斯特,(BH)m=35.370MGO,ρ≈7.52克/立方厘米。
實(shí)施例7
燒結(jié)制度為1060℃/4.5小時(shí) 920℃/3小時(shí) 530℃/4小時(shí),其它與實(shí)施例1相同。生產(chǎn)出的N33SH材料的具體性能:Br=11.75千克,Hcj=20.46千奧斯特,(BH)m=32.97MGO,ρ≈7.45克/立方厘米。
實(shí)施例8
燒結(jié)制度為1100℃/3.5小時(shí) 920℃/3小時(shí) 500℃/4.5小時(shí),其它與實(shí)施例1相同。生產(chǎn)出的N30SH材料的具體性能:Br=11.41千克,Hcj=21.07千奧斯特,(BH)m=31.13MGO,ρ≈7.50克/立方厘米。
2019年5月16日,《電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法》獲得安徽省第六屆專利獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)。
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頁(yè)數(shù): 未知
評(píng)分: 4.4
針對(duì)表面式永磁電機(jī)具有弱磁調(diào)速范圍小,功率密度低;內(nèi)嵌式永磁電機(jī)存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大,漏磁凸出缺陷,本文提出一種新型表面-內(nèi)嵌永磁轉(zhuǎn)子同步電機(jī)新結(jié)構(gòu)。在滿足永磁同步電機(jī)的性能達(dá)到最優(yōu)的條件下,建立電機(jī)的有限元模型,分析了改變永磁體的極弧系數(shù)和磁化方向的等方式對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、效率、功率因數(shù)等性能的影響,比較分析得出比較合理永磁體情況下的新型混合式永磁同步電機(jī)模型。
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釹鐵硼永磁材料 摘要:燒結(jié)釹鐵硼磁體是當(dāng)今世界上綜合磁性能最強(qiáng)的永磁材料,以其超越于 傳統(tǒng)永磁材料的優(yōu)異特性和性價(jià)比,在各行各業(yè)中獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,成 為許多現(xiàn)代工業(yè)技術(shù),特別是電子信息產(chǎn)業(yè)中不可缺少的支撐材料。這里就 對(duì) 其穩(wěn)定性、現(xiàn)今行情、廢料資源化利用、發(fā)展動(dòng)態(tài)和前景進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討。 關(guān)鍵詞:釹鐵硼、工藝、穩(wěn)定性、發(fā)展前景。 Nd-fe-b Materials Abridgement; : sintering ndfeb magnets in the world for the comprehensive magnetic strongest permanent magnetic material, in order to transcend traditional permanent magnetic material of their excellent prope
燒結(jié)釹鐵硼永磁體與其他永磁材料相比磁性能優(yōu)勢(shì)突。它具有極高的磁能積、矯頑力和能量密度,被稱為“磁王”,并且其機(jī)械性能好、易加工。這些優(yōu)異性能使得燒結(jié)釹鐵硼永磁體在現(xiàn)代工業(yè)和電子技術(shù)中獲得了廣泛應(yīng)用,較常見(jiàn)的有永磁電機(jī)、揚(yáng)聲器、磁選機(jī)、計(jì)算機(jī)磁盤驅(qū)動(dòng)器、磁共振成像設(shè)備儀等。 2000年稀土永磁的產(chǎn)值首次超過(guò)了鐵氧體, 2010年燒結(jié)釹鐵硼永磁體的產(chǎn)值也全面超越鐵氧體,成為永磁行業(yè)名副其實(shí)的“主角”按照制造工藝,釹鐵硼分為燒結(jié)和粘結(jié)兩種,兩種磁體性能方面各具特點(diǎn),使得它們?cè)趹?yīng)用方面也各有特色。<a >
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燒結(jié)釹鐵硼永磁體是目前產(chǎn)量最高、應(yīng)用最廣的稀土永磁材料。燒結(jié)釹鐵硼具備高磁能積、高矯頑力和高工作溫度,但是其制備公差較大、形狀自由度小,因此主要應(yīng)用在大中型電動(dòng)機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、高保真揚(yáng)聲器等方面。下圖所示為燒結(jié)釹鐵硼永磁體應(yīng)用分布圖。
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《一種電解電容器低壓陽(yáng)極用鋁箔及其制造方法》的目的是要提供一種電解電容器低壓陽(yáng)極用鋁箔及其制造方法,該低壓陽(yáng)極用箔及其制造方法具有產(chǎn)品擴(kuò)面率大、同時(shí)機(jī)械強(qiáng)度也十分優(yōu)異、而且生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
《一種電解電容器低壓陽(yáng)極用鋁箔及其制造方法》的技術(shù)解決方案之一是一種電解電容器低壓陽(yáng)極用鋁箔,其組份包括Al和Si、Fe、Cu、其他微量元素、不可避免雜質(zhì),而所述鋁箔的重量組份具體如下:Al含量為:99.980-99.993%,Si:15-50ppm,F(xiàn)e:15-50ppm,Cu:20-60ppm,其他微量元素Mg Mn Zn Ga總含量:10-50ppm,不可避免雜質(zhì):余量。
《一種電解電容器低壓陽(yáng)極用鋁箔及其制造方法》是在高純鋁基體中通過(guò)必要的Si、Fe和Cu元素組合,控制Si、Fe單個(gè)元素含量≥15ppm,Cu≥20ppm,使原材料成本不至于太高。同時(shí)加入一定量的Mg、Mn、Zn、Ga等有益的微量元素,而其它則為不可避免雜質(zhì),這樣一方面使鋁箔的表面和內(nèi)部有足夠多的腐蝕核心,腐蝕時(shí)產(chǎn)生密集的蜂窩狀腐蝕形貌,有效擴(kuò)大表面積,提高比電容,同時(shí)利用上述元素的存在可以有效地提高陽(yáng)極箔腐蝕后的機(jī)械強(qiáng)度。
《一種電解電容器低壓陽(yáng)極用鋁箔及其制造方法》低壓陽(yáng)極箔的具體改進(jìn)還包括:其他微量元素Mg、Zn、Ga、Mn單個(gè)含量<35ppm。不可避免雜質(zhì)總含量<30ppm。
所述不可避免雜質(zhì)中,Cr、Ti、V、Ni、Ca、Cd、Sb單個(gè)元素的最高含量<5ppm。
《一種電解電容器低壓陽(yáng)極用鋁箔及其制造方法》優(yōu)選配方中各組份含量如下:Al含量為:99.980-99.991%。
其他微量元素Mg Mn Zn Ga總含量為:10-35ppm。
不可避免雜質(zhì)總含量<30ppm,Cr、Ti、V、Ni、Ca、Cd、Sb單個(gè)元素的最高含量<5ppm。
Si:15-40ppm,F(xiàn)e:15-40ppm,Cu:25-50ppm。
具體而言,在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,《一種電解電容器低壓陽(yáng)極用鋁箔及其制造方法》陽(yáng)極鋁箔選擇了如下的組份設(shè)計(jì)理念:
鋁純度限定在99.980%以上:這是因?yàn)?,若鋁純度不到99.980%,即使含有設(shè)定的Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Zn、Ga等形成腐蝕核的主要元素,在制造過(guò)程中,箔表面也不可避免地會(huì)有大量的粗大雜質(zhì)析出,腐蝕處理時(shí)就會(huì)產(chǎn)生過(guò)溶解,箔表面就會(huì)形成粗大的孔徑,這樣就不能有效地?cái)U(kuò)大鋁箔的的表面積,電解電容器用陽(yáng)極箔也就不能獲得高的靜電容量。
Si含量為15-50ppm:若Si含量降到15ppm以下,不僅鋁箔的強(qiáng)度較低,而且生產(chǎn)成本較高,不利于生產(chǎn)控制;另外,若Si含量超出50ppm,容易在基體中大量析出,腐蝕化成后得不到高的靜電容量,而且也影響化成時(shí)間。
Fe含量為15-50ppm:若Fe含量降到15ppm以下,生產(chǎn)成本較高,不利于生產(chǎn)控制;若Fe含量超出50ppm,F(xiàn)e容易以粗大的化合物的形式析出,該析出物與鋁之間形成局部電池,導(dǎo)致鋁在腐蝕液中產(chǎn)生過(guò)溶解,降低了陽(yáng)極箔的比電容和增大漏電流。
Cu含量為20-60ppm:Cu是一種提高腐蝕箔的比電容最有效的元素,Cu的電極電位比Al高,且Cu在鋁基體中固溶效果好,無(wú)論是固溶的Cu原子還是析出的CuAl2都是陰極質(zhì)點(diǎn)。當(dāng)Cu均勻彌散地分布于基體中,其周圍基體的電極電位由于相對(duì)較低,腐蝕時(shí)優(yōu)先發(fā)生在這些區(qū)域,得到高密度、均勻一致的海綿狀腐蝕孔,增加了鋁箔的表面積,從而提高了鋁箔比電容。若Cu含量不到20ppm,箔的腐蝕核心少,腐蝕效果欠佳,不能充分顯示提高強(qiáng)度和提高比電容的效果,同時(shí)不利于降低原材料成本。若Cu含量超過(guò)60ppm,則作為低壓箔溶解性太快、耐腐蝕性很差,生產(chǎn)不易控制。
10<Mg Mn Zn Ga<50ppm,其中Mg、Zn、Ga、Mn單個(gè)含量<35ppm:在《一種電解電容器低壓陽(yáng)極用鋁箔及其制造方法》中,Mg、Mn、Ga、Zn作為一種有益的微量元素加入,這些元素在Al中的固溶度大,在酸性環(huán)境下,在鋁基體中形成的是均勻腐蝕,對(duì)提高比電容效果好,對(duì)腐蝕后的陽(yáng)極箔強(qiáng)度也是有利的。如果Mg Mn Zn Ga含量達(dá)不到下限值,由于腐蝕核心不夠,達(dá)不到進(jìn)一步提高比容的目的,另一方面,如果Mg Mn Zn Ga含量超出上限值或單個(gè)含量超出上限值,腐蝕發(fā)孔點(diǎn)將過(guò)多,腐蝕時(shí)會(huì)引起局部過(guò)度腐蝕,這樣反而不能得到高的擴(kuò)面率,并且腐蝕損失增大,導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度下降。
相應(yīng)地,《一種電解電容器低壓陽(yáng)極用鋁箔及其制造方法》的另一技術(shù)解決方案是一種如上所述電解電容器低壓陽(yáng)極用鋁箔的制造方法,其包括如下步驟:熔煉、鑄造、銑面、均勻化處理、熱軋、冷軋和箔軋,而所述均勻化處理步驟的溫度控制在550-610℃,金屬保溫時(shí)間5-40小時(shí),所述熱軋步驟的終軋溫度控制在220~270℃。
《一種電解電容器低壓陽(yáng)極用鋁箔及其制造方法》制造方法采用高溫均勻化熱處理工藝和低的熱終軋溫度,使雜質(zhì)元素有一定的固溶度,不至于析出太多影響鋁箔的機(jī)械性能和失重率,從而確保鋁箔中的化學(xué)組份配比得以恰當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)。
《一種電解電容器低壓陽(yáng)極用鋁箔及其制造方法》低壓陽(yáng)極用鋁箔制造方法的具體改進(jìn)還包括:優(yōu)選金屬保溫時(shí)間不超過(guò)30小時(shí)。
均熱步驟中,在550-610℃下保溫5-40小時(shí):均熱溫度低于550℃,雜質(zhì)元素析出太多,會(huì)導(dǎo)致過(guò)腐蝕;均熱溫度高于610℃,易導(dǎo)致板錠析氫,后續(xù)加工產(chǎn)生氣泡。550-610℃均熱,控制雜質(zhì)元素固溶和析出在一個(gè)合適的比例,既有利于發(fā)孔和提高比電容,又不會(huì)產(chǎn)生過(guò)腐蝕。
均熱時(shí)間少于5小時(shí),其他微量元素和不可避免雜質(zhì)元素固溶不足,均熱時(shí)間超過(guò)40小時(shí),增加生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率低。
熱終軋溫度220-270℃:在此溫度范圍內(nèi)雜質(zhì)元素不會(huì)從基體中析出,保持了均熱固溶的效果,高于此溫度范圍時(shí)雜質(zhì)元素會(huì)進(jìn)一步從基體中析出,低于此溫度范圍時(shí)乳液會(huì)燒結(jié)在熱軋卷坯上,使鋁卷表面發(fā)黑,影響最終產(chǎn)品表面質(zhì)量。
《一種電解電容器低壓陽(yáng)極用鋁箔及其制造方法》的電解電容器低壓陽(yáng)極鋁箔的生產(chǎn)可按常規(guī)工業(yè)化大生產(chǎn)方法進(jìn)行。通過(guò)熔煉、半連續(xù)鑄造法鑄錠,經(jīng)銑面、均勻化處理后,將錠坯進(jìn)行熱軋、冷軋及箔軋,最后制得低壓陽(yáng)極鋁箔。這種鋁箔可以在硬態(tài)或軟態(tài)兩種狀態(tài)下進(jìn)行電化學(xué)或化學(xué)腐蝕處理、以擴(kuò)大鋁箔的有效表面積,腐蝕后進(jìn)行化成處理,繼而用作電解電容器低壓陽(yáng)極箔。
如果使用《一種電解電容器低壓陽(yáng)極用鋁箔及其制造方法》的電解電容器低壓陽(yáng)極鋁箔,可以有效抑制腐蝕的局部過(guò)溶解從而形成大量細(xì)小且較深的腐蝕孔,正如后面實(shí)施例中所表明的那樣,可以提供具有較高靜電容量的低壓陽(yáng)極箔。而且,通過(guò)對(duì)局部溶解的抑制可以盡量減少與擴(kuò)面率相對(duì)應(yīng)的腐蝕失重,獲得優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度。
《直接用連鑄坯生產(chǎn)大厚度齒條鋼板及其制造方法》涉及一種直接用連鑄坯生產(chǎn)大厚度齒條鋼板及其制造方法。