一、 稀土元素
1、 稀土元素有17種,分別表示如下:
鈧(Sc) 釔(Y) 鑭(Ca) 鈰(Ce) 鐠(Pr)
釹(Nd)钷(Pm) 釤(Sm) 銪(Eu) 釓(Gd)
鋱(Tb) 鏑(Dy) 鈥(Ho) 鉺(Er) 銩(Tm)
鐿(Yb) 镥(Lu)在釹鐵硼產(chǎn)品中常用的稀土金屬有釹、鐠、鏑、鋱、釓、鈥
2、 稀土金屬是活潑金屬
稀土金屬的化學(xué)活潑性處于堿金屬(鋰、鈉)和堿土金屬(鎂、鈣)之間,在一定的條件下(鈉很活潑只能保存在煤油中)會(huì )產(chǎn)生下列反應,并產(chǎn)生大量的熱量,熱量的提供進(jìn)一步促進(jìn)反應的進(jìn)行,如:
2Nd + 3O2 2Nd2U3 +Q


2Nd +6H2O 2Nd(OH)3 +3H2 +Q
Nd2O3+3H2O 2Nd(OH)3 +Q
從上述方程式可以看出在生產(chǎn)釹鐵硼時(shí)要進(jìn)行防氧化、防受潮,其中防受潮很關(guān)鍵,在潮濕天和下雨天各車(chē)間應充分注意防受潮。
3、 稀土金屬的分布
據資料統計,中國的內蒙、江西、浙江、廣東、福建、廣西、湖南等地都發(fā)現了稀土。由于存在的狀態(tài)不同,內蒙的包頭稀土是氟碳鈰鑭礦形式存在而且是以輕稀土為主(釹前面的稀土),而江西等是離子型礦形式存在以中重稀土為主。世界的稀土大部分在中國,中國約占了世界稀土的80%,而中國的80%在內蒙的包頭。世界上美國、俄羅斯、澳大利亞、越南等國家都發(fā)現了稀土。
二、 磁性材料
主要運用的磁性材料有鐵氧體、鋁鎳鈷、釤鈷和釹鐵硼。
釤鈷和釹鐵硼合稱(chēng)稀土永磁材料。
目前世界上應用較多的還是鐵氧體,產(chǎn)品廉價(jià),其次是釹鐵硼;鋁鎳鈷和釤鈷的溫度穩定性比釹鐵硼好,因此在一些指針式儀表、軍用品和高檔消費品中還離不開(kāi)鋁鎳鈷和釤鈷材料。
鐵氧體的居里溫度為465℃,釹鐵硼的居里溫度為310℃,鋁鎳鈷的居里溫度為800℃,釤鈷的居里溫度在700——800℃之間,因此釹鐵硼的溫度穩定性較差,但性能較高,被稱(chēng)為“磁王”,目前磁性材料的生產(chǎn)有燒結和粘結兩種工藝,粘結由于加了粘合劑磁性能不會(huì )高,但產(chǎn)品精度較高。
三、 釹鐵硼的應用領(lǐng)域
1、 微波通訊技術(shù)中的應用:在雷達技術(shù)、衛星通訊、遙控遙測技術(shù)、電子跟蹤、電子對抗技術(shù)中需要用到,磁控電子管、磁控行波管、陰極射線(xiàn)管、環(huán)行器等都要用到釹鐵硼。
2、 在 電機工程中的應用:稀土永磁材料產(chǎn)量的三分之一以上用來(lái)制造各種永磁電機,永磁電機的優(yōu)點(diǎn)是省銅、省電、重量輕、體積小、比功率高。電動(dòng)自行車(chē)電機、電腦 驅動(dòng)電機、車(chē)床等的行速與轉速的測量電機、電梯的曳引機電機、麻將電機、冰箱空調電機、風(fēng)力發(fā)動(dòng)電機、汽車(chē)發(fā)動(dòng)電機等等應用領(lǐng)域極其廣泛。
3、 在電聲器件中的應用:如揚聲器(喇叭)、話(huà)筒、助聽(tīng)器、立體聲耳機(MP3、MP4)、電話(huà)接收機及電聲傳感器等等。
4、 在磁力機械工程中的應用:磁力機械包括磁力傳動(dòng)器、磁性齒輪、磁制動(dòng)器、磁夾具、磁力打撈器、磁性軸承、磁力泵、磁性閥、磁封門(mén)、磁鎖和永磁起重器、永磁搬運機等。
5、 在交通運輸工具中的應用:利用同性相斥的原理而制造的列車(chē)叫磁懸浮列車(chē);現代豪華轎車(chē)需要用15-70個(gè)永磁器件,如:風(fēng)擋刮水器電機、油泵電機、開(kāi)窗電機、門(mén)鎖電機、去霧電機、自動(dòng)汽控器、起動(dòng)電機等。
6、 在磁分離技術(shù)中的應用:利用磁性方法將鐵磁性物質(zhì)與非鐵磁性物質(zhì)分開(kāi)的技術(shù)稱(chēng)為磁分離技術(shù)。磁分離技術(shù)在選礦、選煤、原材料處理、水處理、垃圾處理以及在醫療、化工工業(yè)和食品工業(yè)中得到了廣泛應用。
7、 在磁化技術(shù)中的應用:利用磁場(chǎng)對物質(zhì)進(jìn)行磁化作用,改變被磁化物質(zhì)的鍵合狀態(tài)與性質(zhì);或改變原子、電子狀態(tài),促進(jìn)物質(zhì)的化學(xué)反應與燃料的燃燒;或改變物質(zhì)的結晶形態(tài)或凝固點(diǎn),這一技術(shù)稱(chēng)為磁化技術(shù)。磁化器、汽車(chē)中的節油器、石油開(kāi)采中的石油防蠟器等等。
8、 在磁療和健身器械方面的應用:如磁療水杯、磁球、磁療機、磁療鞋、磁療帽、磁療手鐲、項鏈等,還有近年來(lái)發(fā)展較快的醫療設備核磁共振成像儀(MRI)每臺的用量在3——4噸,試想中國每個(gè)醫院如果配一臺MRI釹鐵硼的用量應該是多少!
總之自從1983年釹鐵硼發(fā)明以來(lái)每年都有新的運用領(lǐng)域出現,每年的增幅在30%以上,應用前景十分廣闊。
四、 釹鐵硼的發(fā)展
1、 產(chǎn)品的發(fā)展。釹鐵硼自1983年發(fā)明以來(lái)前十年發(fā)展不快,近十年發(fā)展很快,96年中國360噸,日本產(chǎn)量2000 噸,美國產(chǎn)量1000噸,但到了2006年中國產(chǎn)量60000噸,日本產(chǎn)量2000噸,其它國家幾乎沒(méi)有了,全世界釹鐵硼產(chǎn)量燒結和粘結合起來(lái)有10萬(wàn)噸左右(其中粘結2萬(wàn)噸)。
2、 企業(yè):1998年前西方世界比中國發(fā)展快,中國發(fā)展慢。但到目前為止,日本只剩四家企業(yè)、美國只剩一家、歐洲也只剩一家,而中國有一百多家,因此中國是世界釹鐵硼的生產(chǎn)大國,但不是強國。中國釹鐵硼的產(chǎn)量60%在浙江,其它在山西和京津地區,釹鐵硼的銷(xiāo)售基地在深圳、寧波和北京。
3、 性能的發(fā)展:釹鐵硼性能的發(fā)展是依賴(lài)于工藝的完善和先進(jìn)設備的運用才快速發(fā)展起來(lái)的。96年前中國較好的性能為N38,世界較好為N48,而到2006年中國較好為N52世界較好也為N52(規;a(chǎn)),性能提高很快,中國的釹鐵硼性能提高更快,中國已經(jīng)逐步從生產(chǎn)大國轉化為生產(chǎn)強國。
4、 工藝的發(fā)展:較早釹鐵硼工藝是濕法生產(chǎn),用甲苯或汽油作保護劑、球磨生產(chǎn)、性能較低,后來(lái)發(fā)展到干法生產(chǎn)(氣流磨)性能得以大力提高,但較好性能也只能是N45,但自從發(fā)明了甩帶(SC)工藝后性能得到了極大的提高,目前批量化做可以達到N52。
5、 設備的發(fā)展:球磨機到氣流磨,鑄錠到鑄片到氫碎,單式燒結爐到連續多式燒結爐,簡(jiǎn)單壓機到自動(dòng)壓機,設備發(fā)展工藝突破是釹鐵硼成本降低性能提高的關(guān)鍵。
6、 后 加工工藝的發(fā)展:早期釹鐵硼的后續加工工藝比較單調而且浪費也大,主要加工工藝有切片、線(xiàn)切割、打孔、無(wú)心磨、立磨等,隨著(zhù)釹鐵硼的快速發(fā)展運用領(lǐng)域的不 斷擴大,加工工藝和設備也發(fā)生了很大變化,套孔(提高了材料的綜合利用率)、套瓦、磨瓦雙面磨等新的加工工藝被廣泛運用,為釹鐵硼降低成本,提高精度創(chuàng )造 了條件。
五、釹鐵硼材料的基本特性及其顯微組織結構
(一)金屬特性
燒結釹鐵硼是固體,密度7.2—7.7g/cm3,熔點(diǎn)大約在1150攝氏度(微量元素的不同熔點(diǎn)也不同),是金屬導體可電鍍.。
(二)強的永磁體
燒結釹鐵硼的理論磁能積為64MGOe,飽和磁化強度為1.6T,而目前國內外批量化生產(chǎn)中較大的磁能積為52MGOe。
(三)按性能的不同可用于不同的溫度
1、燒結釹鐵硼按內稟矯頑力Hcj的不同可分為N料、M料、H料、SH料、UH料、EH料、AH料,按一定的長(cháng)徑比(L/D>0.5)和環(huán)境條件。
ü N料 Hcj≥12KOe 較高使用溫度為80℃
ü M料 Hcj≥14KOe 較高使用溫度為100℃
ü H料 Hcj≥17KOe 較高使用溫度為120℃
ü SH料 Hcj≥20KOe 較高使用溫度為150℃
ü UH料 Hcj≥25KOe 較高使用溫度為180℃
ü EH料 Hcj≥30KOe 較高使用溫度為200℃
ü AH料 Hcj≥33KOe 較高使用溫度為230℃
2、按剩磁Br和較大磁能積(BH)max的不同可分不同的牌號系列如:
N35 N38 N42 N45 N48 N50 N52 等
35M 38M 40M 42M 45M 48M 50M 52M等
(四)物理量的概念和參數