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bonded permanent magnetic alloy with rare earth elements
简介
稀土永磁合金粉末与树脂、塑料、橡胶或低熔点金属(称粘结剂)均匀混合后，经压结和固化而形成的复合永磁合金，它兼有稀土永磁的特性和树脂、塑料、橡胶或低熔点金属的特性。
简史 粘结稀土永磁合金的发展历史可分三个阶段：(1)1-5系时期。20世纪60年代末到1978年，主要围绕1：5型稀土钴合金粘结磁体的开发及压缩成形技术的开发，但磁性和温度特性较差，远未能广泛应用，只限于在手表中做转子磁体。(2)2-17系时期。1979年开发了2：17型稀土钴合金的粘结磁体，情况焕然一新，研究和应用十分活跃，磁性和温度特性提高约2倍。还开发了注射成形技术，产量也有很大提高。被称作第1次飞跃的发展期。(3)钕铁硼时期。从1985年美国GM公司向国内外出售真空快淬的钕铁硼磁粉开始，钕铁硼粘结永磁合金获得了飞快的发展，产量猛增，应用也涉及到各个方面。磁粉的制造技术除了熔体快淬外，还开发了氢化法(HDDR)。不仅有各向同性的磁体，也开发出各向异性的粘结磁体。称为第2次飞跃的发展期。
分类 粘结稀土永磁合金根据所用的磁粉类型可分为3种：(1)钐钴系粘结合金。磁粉可用1：5型或2：17型稀土钴永磁合金粉。通常的做法是将合金的铸锭经过固溶和时效处理后，粉碎到所需的粉末粒度(约10～30μm)，再与粘结剂混合;也可以直接用烧结后的块状磁体，将其粉碎到所需粒度，然后与粘结剂混合。混合后的粉末在磁场中成形，最后经固化得到粘结磁体。(2)钕铁硼系粘结合金。由于钕铁硼合金的抗蚀性较差，无论是合金的钢锭或者烧结后的磁体，在机械破碎成细粉后，颗粒表面严重氧化，原来在晶界存在的富硼相和富钕相薄层遭到破坏，表面缺陷大量增加，致使合金的微观结构发生改变，导致合金粉末的矫顽力剧烈下降，无法做成高性能粘结磁体。因此，只能采用熔体快淬法或氢化(HDDR)法来制造钕铁硼合金磁粉。熔体快淬法生产的是各向同性的磁粉。如果将其磁粉封在金属包套中进行热压和热变形，得到的各向异性磁体再经过粉碎，便可得到各向异性磁粉。氢化法可以制造各向同性磁粉，也可直接制出各向异性磁粉。(3)钐铁氮粘结合金(见钐铁氮永磁合金)。
特点 粘结稀土永磁合金由于掺入了非磁性物质(粘结剂)，所以磁体的磁性比烧结磁体的低。但是它有很多优点，诸如产品的尺寸精度高;一致性好;形态自由度大;能制造薄壁、异形等形状复杂的元件;机械强度高，不易掉边、掉角和碎裂;密度小;原材料利用率高;能够一体成形(如在微电机生产过程中，可将粘结磁体转子与转轴压在一起，再固化)以减少整体公差等。所以在一些磁性要求不很高，但形状复杂、特殊的元器件中得到广泛采用，应用领域日渐扩大，产量的增长速度超过了烧结磁体。各类稀土粘结磁体的磁性列于表中。
各类稀土粘结磁体产品的磁性
| 磁 粉 | 成形方法 |
剩磁 Br /T |
磁感矫顽力 HCB /kA·m-1 |
内禀矫顽力 HCJ /kA·m-1 |
最大磁能积 (BH)max /kJ·m-3 |
温度系数 αBr/% · ℃-1 |
温度系数 βHCJ/% · ℃-1 |
密度 D/ g·cm-3 |
生产 厂家 |
| SmCo5 | 压缩成形 | 0.64～0.70 | 422～454 | – | 64～80 | -0.04 | -0.28 | 7.0 |
日本精工- 埃普森 |
| Sm2Co17 | 压缩成形 | 0.73～0.87 | 415～541 | 716～955 | 96～136 | -0.04 | -0.22 | 7.0 | |
| 注射成形 | 0.64～0.68 | 350～493 | 716～955 | 64～96 | -0.035 | -0.22 | 5.8 | ||
|
各向同性 钕铁硼 |
压缩成形 | 0.66～0.71 | 421～462 | 557～716 | 64～80 | -0.10 | -0.36 | 6.5 | |
| 注射成形 | 0.52～0.55 | 279～366 | 557～677 | 32～48 | -0.10 | -0.40 | 5.0 | ||
|
各向异性 钕铁硼 |
压缩成形 | 0.78～0.84 | 541～573 | 1273～1353 | 119～128 | -0.09 | -0.55 | 5.8～6.1 |
日本日 立金属 |
| 注射成形 | 0.68～0.72 | 398～476 | 1273～1353 | 80～88 | -0.09 | -0.55 | – |
制备工艺 粘结磁体的制备工艺有压缩成形法和注射成形法两种。
(1)压缩成形法(模压法)。磁粉与粘结剂均匀混合后直接放入模具中，在(3～8)×103MPa的压力下成形，然后固化得到磁体。模具的形状尺寸根据用户的需求而定。如果是各向异性粉末，则需在磁场中进行压制。其工艺流程如图1所示。
(2)注射成形法(注塑法)。磁粉与粘结剂混合后，再经过混炼、造粒等工序，最后进入注塑机中注射成形。由于磁粉必须在200℃以上的条件下进行混炼及注塑，高温条件会引起磁粉(尤其是钕铁硼合金)的氧化，造成微观组织和相结构发生变化，使矫顽力剧烈下降。因此，在注塑前需对磁粉进行包覆处理，即利用与磁粉表面有亲和性的有机物或者抗氧化性较好的无机物薄层将磁粉颗粒包覆。
此外为了增加磁性粒子与粘结剂的亲和力，提高
图1 压缩成形工艺流程
可塑性和增加润滑性，还需在混合粉中加入少量的偶联剂、增塑剂、润滑剂以及防老化剂等。如果用各向异性粉，则还要在注塑时加上取向磁场。注射成形的工艺流程如图2所示。
图2 注射成形工艺流程
应用 稀土粘结永磁合金主要应用于轻量、小型化的精密电动机，如电脑的软盘驱动器(FDD)和硬盘驱动器(HDD)的主轴电机、磁带录像机(VTR)的主轴驱动电机等，其次是扬声器、传感器和仪器仪表等。此外，在汽车的各种微型电机中使用有着很大的前途，如刮雨器电机，空调、关闭门窗电机，太阳能房顶旋转驱动电机，油泵电机等。