钕铁硼永磁材料的制造工艺
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钕铁硼永磁材料的制造原理与 技术
江西金力永磁科技 刘路军 09.08.05
概述
烧结钕铁硼系永磁材料是用粉末冶金方法 制造的，其工艺流程如下： 原材料准备→冶炼→铸片→氢碎→磁场取向 与压型→烧结→时效
铸片工段
配料前的处理： 1.Nd除油 除氧化皮 除渣 干燥 2.Fe除锈 干燥
铸片工段
配料、称重 1、称准，但也不必过于精确 2、硼铁量最少，需称准到1g，保证精度不 低于千分之一 3、台秤称Nd和Fe，天平称BFe 4、各原料分别称好后，再总的复核一下
铸片工段
熔炼 将纯金属料（Fe、Nd、B-Fe、Dy等）熔 化，并确保合金液“清、准、均、净”
Fe 1535 ℃
Dy 1407 ℃
Nd 1010 ℃
铸片工段
铸片冷凝 与水冷铜模相接触部分的少量急冷表层细 晶区，低冷速的最后凝固部分的中心等轴 晶，以及存在于这两者之间的片状晶。冷 却速度越快，片状晶的比例越大，中心等 轴晶的比列越小。 对高性能烧结永磁体良好的组织应是：柱 状晶生长良好，尺寸细小；富Nd相沿晶界 均匀分布；不存在α-Fe。
气流磨制粉
气流磨制粉机磨室有四个喷嘴，其中三个 在旁边，互成120°角，底部有一个。 在气流磨粉机中用高压氮气流来带动钕铁 硼颗粒来高速运动，在喷嘴交汇相互碰撞。
气流磨制粉
已被破碎的颗粒随上升气流通过分选轮的 缝隙，使达到我们要求的的颗粒通过，而 大于规定尺寸的颗粒不能通过分选轮返回 到磨室的对撞粉碎区继续粉碎。小于规定 尺寸的颗粒在输送到细粉分离器进行分离。
中 心 等 轴 晶 区
柱 状 晶 区
表 层 细 晶 区
思考： 为什么柱状晶有利于烧结钕铁硼性能的提 高？
铸片工段
对铸片设备的基本要求： 1、熔炼炉的密封性要好 2、坩埚要烘烤好，烧结好
氢碎
合金片放入氢碎装置中，抽真空，加热到 700-800℃，保持一段时间，便发生吸氢 歧化反应：
Nd2Fe14B+H2→2NdH2+12dFe+Fe2B 若此时将氢气抽出，发生以下反应： 2NdH2+12dFe+Fe2B → Nd2Fe14B+H2↑ 就又合成为具有较小晶粒的Nd2Fe14B粉末。 这样就达到将铸片粉碎的目的。
烧结需注意的几点
炉膛的均温性 温度的稳定性 温度测量的滞后性
生产强磁的四防
1、防氧化 钕铁硼材料中的钕活泼性很强，在空气中 与氧能发生反应： Nd+O →Nd O
2 2 3
2、防杂质
3、防受潮 暴露在空气中原料和产品
4、防混淆
讨论
1.结合自身工作，为“四防” 提出合理化 建议。
生坯密度 在粉末冶金中，要求压结相对密度达到0.60.7，在钕铁硼场合，其理论密度为 7.55g/cm3，因此需要生坯密度达到4.55.3g/cm3，但在实际生产中，比这个理论 来自百度文库度稍低。
生坯密度低是生产中的一个消极因素，生坯 中含有较多的气孔，容易吸附大量气体包 括水分，给下道工序带来麻烦和困难。同 时由于生坯密度低，烧结时收缩率大，容 易变形，尺寸容易超差。
易 磁 化 方 向 外加 磁场 H 易 磁 化 方 向 转动后状态 与外加磁场方 向完全一致
未转动前状态
成型
若没有其他因素干扰下，每一颗钕铁硼百 分之百的排列在磁场方向。
→ →→ →→ → →→ → →
成型
成型时方式： 压力方向与磁场方向互相平行； 压力方向与磁场方向互相垂直；
成型
单向压：单个方向施压，压坯密度不够均 匀； 双向压：从上下两个方向施压压坯密度相 对均匀。
气流磨制粉
国内外凡用气流磨粉机的一般控制粒度在 3-5μm。 尺寸分布要窄，3-5μm的颗粒占80%90% 粉末颗粒表面吸附的杂质和气体尽可能的 少，因此制粉过程应在高纯惰性气体保护 下进行
成型
沿粉末颗粒C轴取向的方向有最大的剩磁。 每颗NdFeB微粉都是一个小磁铁，在外磁 场中受到一个力矩的作用而转动。
烧结
烧结的三大要素: 真空度 烧结温度 保温时间
烧结
在最高温度区间保温一段时间，这里最重 要的烧结体密度提高。相对密度有生坯的 0.6-0.7提高至0.95以上。各晶粒内部成 分进一步均匀化。颗粒间的间隙减少，吸 附的水汽被排出。
时效
烧结过的坯料密度高了，Br高了，但矫顽 力和磁能积还不高。这是由于富钕相尚未 恰当的分布好。在时效温度下，富钕相薄 层将主相粒子包围起来，互相隔离，形成 良好的有利于高矫顽力的组织结构。时效 后，坯料的Br只稍稍增加了一点点，而矫 顽力成倍提高。
江西金力永磁科技 刘路军 09.08.05
概述
烧结钕铁硼系永磁材料是用粉末冶金方法 制造的，其工艺流程如下： 原材料准备→冶炼→铸片→氢碎→磁场取向 与压型→烧结→时效
铸片工段
配料前的处理： 1.Nd除油 除氧化皮 除渣 干燥 2.Fe除锈 干燥
铸片工段
配料、称重 1、称准，但也不必过于精确 2、硼铁量最少，需称准到1g，保证精度不 低于千分之一 3、台秤称Nd和Fe，天平称BFe 4、各原料分别称好后，再总的复核一下
铸片工段
熔炼 将纯金属料（Fe、Nd、B-Fe、Dy等）熔 化，并确保合金液“清、准、均、净”
Fe 1535 ℃
Dy 1407 ℃
Nd 1010 ℃
铸片工段
铸片冷凝 与水冷铜模相接触部分的少量急冷表层细 晶区，低冷速的最后凝固部分的中心等轴 晶，以及存在于这两者之间的片状晶。冷 却速度越快，片状晶的比例越大，中心等 轴晶的比列越小。 对高性能烧结永磁体良好的组织应是：柱 状晶生长良好，尺寸细小；富Nd相沿晶界 均匀分布；不存在α-Fe。
气流磨制粉
气流磨制粉机磨室有四个喷嘴，其中三个 在旁边，互成120°角，底部有一个。 在气流磨粉机中用高压氮气流来带动钕铁 硼颗粒来高速运动，在喷嘴交汇相互碰撞。
气流磨制粉
已被破碎的颗粒随上升气流通过分选轮的 缝隙，使达到我们要求的的颗粒通过，而 大于规定尺寸的颗粒不能通过分选轮返回 到磨室的对撞粉碎区继续粉碎。小于规定 尺寸的颗粒在输送到细粉分离器进行分离。
中 心 等 轴 晶 区
柱 状 晶 区
表 层 细 晶 区
思考： 为什么柱状晶有利于烧结钕铁硼性能的提 高？
铸片工段
对铸片设备的基本要求： 1、熔炼炉的密封性要好 2、坩埚要烘烤好，烧结好
氢碎
合金片放入氢碎装置中，抽真空，加热到 700-800℃，保持一段时间，便发生吸氢 歧化反应：
Nd2Fe14B+H2→2NdH2+12dFe+Fe2B 若此时将氢气抽出，发生以下反应： 2NdH2+12dFe+Fe2B → Nd2Fe14B+H2↑ 就又合成为具有较小晶粒的Nd2Fe14B粉末。 这样就达到将铸片粉碎的目的。
烧结需注意的几点
炉膛的均温性 温度的稳定性 温度测量的滞后性
生产强磁的四防
1、防氧化 钕铁硼材料中的钕活泼性很强，在空气中 与氧能发生反应： Nd+O →Nd O
2 2 3
2、防杂质
3、防受潮 暴露在空气中原料和产品
4、防混淆
讨论
1.结合自身工作，为“四防” 提出合理化 建议。
生坯密度 在粉末冶金中，要求压结相对密度达到0.60.7，在钕铁硼场合，其理论密度为 7.55g/cm3，因此需要生坯密度达到4.55.3g/cm3，但在实际生产中，比这个理论 来自百度文库度稍低。
生坯密度低是生产中的一个消极因素，生坯 中含有较多的气孔，容易吸附大量气体包 括水分，给下道工序带来麻烦和困难。同 时由于生坯密度低，烧结时收缩率大，容 易变形，尺寸容易超差。
易 磁 化 方 向 外加 磁场 H 易 磁 化 方 向 转动后状态 与外加磁场方 向完全一致
未转动前状态
成型
若没有其他因素干扰下，每一颗钕铁硼百 分之百的排列在磁场方向。
→ →→ →→ → →→ → →
成型
成型时方式： 压力方向与磁场方向互相平行； 压力方向与磁场方向互相垂直；
成型
单向压：单个方向施压，压坯密度不够均 匀； 双向压：从上下两个方向施压压坯密度相 对均匀。
气流磨制粉
国内外凡用气流磨粉机的一般控制粒度在 3-5μm。 尺寸分布要窄，3-5μm的颗粒占80%90% 粉末颗粒表面吸附的杂质和气体尽可能的 少，因此制粉过程应在高纯惰性气体保护 下进行
成型
沿粉末颗粒C轴取向的方向有最大的剩磁。 每颗NdFeB微粉都是一个小磁铁，在外磁 场中受到一个力矩的作用而转动。
烧结
烧结的三大要素: 真空度 烧结温度 保温时间
烧结
在最高温度区间保温一段时间，这里最重 要的烧结体密度提高。相对密度有生坯的 0.6-0.7提高至0.95以上。各晶粒内部成 分进一步均匀化。颗粒间的间隙减少，吸 附的水汽被排出。
时效
烧结过的坯料密度高了，Br高了，但矫顽 力和磁能积还不高。这是由于富钕相尚未 恰当的分布好。在时效温度下，富钕相薄 层将主相粒子包围起来，互相隔离，形成 良好的有利于高矫顽力的组织结构。时效 后，坯料的Br只稍稍增加了一点点，而矫 顽力成倍提高。