烧结钕铁硼永磁材料国家标准.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流烧结钕铁硼永磁材料国家标准.精品文档. 烧结钕铁硼永磁材料国家标准本标准是以GBT 13 一1997标准化工作导则第l 单元：标准的起草与表述规则第3 部分：产品标准编写规定为原则，对GBT 13560 一1992烧结钕铁硼永磁材料的修订。 在修订本标准时，依据国内生产厂家的产品情况及用户对产品的要求，参考了IEC 404-8-1(1986)及其补充2(1992)磁性材料第8部分：特殊材料规范第一节硬磁材料标准规范和国内外有关企业标准。对原标准的技术内容进行了必要的补充和修改。本标准参考了IEC 标准的永磁材料分类，钕铁硼合金的小类分类代号为

2、R7。 本标准与GBT 13560 一1992 的主要技术差异如下： 1在“引用标准”项中增加了标准GBT 8170-1987数值修约规则、GBT9637-1988磁学基本术语和定义和GBT 17803一1999稀土产品牌号表示方法。 2.对原标准中“术语、符号、单位”修改为“术语与定义”。由于引用GBT96371988磁学基本术语和定义，取消了原来的磁学术语定义。采用了IEC 404-8-l(1986)对永磁材料的磁性能划分为主要磁性能和辅助磁性能的方法，并对这两个术语分别进行了定义。 3修改并增加了材料的牌号。 4对附录A 的机械物理性能范围值修订为典型值。 5新增加了附录C“钕铁硼永磁材

3、料的主要成分、制造工艺及应用”内容。 本标准自实施之日起代替GBT 13560一1992。 本标准的附录A、附录B、附录C 均为提示的附录。 本标准由国家发展计划委员会稀土办公室提出。 本标准由全国稀土标准化技术委员会归口。 本标准由包头稀土研究院负责起草。 本标准主要起草人：刘国征、马婕、王标、李泽军。1 范围 本标准规定了烧结钕铁硼永磁材料的主要磁性能、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存。本标准同时给出了主要机械性能和辅助磁性能等其他物理性能的典型值。 本标准适用于粉末冶金工艺生产的烧结钕铁硼永磁材料。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本

4、标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GBT 2828 一1987逐批检查计数抽样程序及抽样表(适用于连续批的检查) GBT 32171992永磁(硬磁)材料磁性试验方法 GBT 8170 一1987数值修约规则 GBT 9637 一1988磁学基本术语和定义 GBT 178031999稀土产品牌号表示方法 3 术语与定义 本标准采用下列定义，其它术语定义按GT 9637 规定。 3.1主要磁性能principal magnetic properties 包括永磁材料的剩磁(Br、磁极化强度矫顽力(内禀矫顽力)(Hcj)、磁感应

5、强度矫顽力(Hcb)、最大磁能积(BH)max)。 3.2辅助磁性能additional magnetic properties. 包括永磁材料的相对回复磁导率(rec)、剩磁温度系数(Br)、磁极化强度矫顽力温度系数(Hcj)、居里温度(Tc)。 4 材料分类与牌号 4.1材料分类 烧结钕铁硼永磁材料按磁极化强度矫顽力大小分为低矫顽力N、中等矫顽力M、高矫顽力H、特高矫顽力SH、超高矫顽力UH、极高矫顽力EH六类产品。 4.2牌号 每类产品按最大磁能积大小划分为若干个牌号(详见表1)。 4.3牌号表示方法 4.3.1 数字牌号 04 80 第三层次表示钕产品级别（规格） 第二层次表示钕次类产

6、品（应用产品） 第一层次表示钕大类产品（钕） 牌号示例：048021 表示（BH）max为366398kJ/m3,Hcj为800kA/m的烧结钕铁硼永磁材料。 4.3.2字符牌号 烧结钕铁硼永磁材料的牌号由主称和两种磁特性三部分组成。第一部分为主称，有钕元素的化学符号Nd、铁元素的化学符号Fe 和硼元素化学符号B 组成，即NdFeB。第二部分为斜线前的数字，是材料最大磁能积（BH）max的标称值（单位为kJ/m3）；第三部分为斜线后的数字，是磁极化强度矫顽力Hcj值（单位为kA/m）的十分之一，数值采用四舍五入取整。 牌号示例：NdFeB38080 表示(BH)max为366398kJm3，H

7、cj为800kAm的烧结钕铁硼永磁材料。 5要求 5.1 材料在233下的主要磁性能应符合表l的规定。如需方有特殊要求，供需双方可另行协商。 材料的辅助磁性能仅供用户设计使用参考，不作验收依据。 表1烧结钕铁硼永磁材料233下的磁性能 材 料主要磁性能 Br T Hcj kAm Hcb kAm (BH)max 种类数字牌号字符牌号kJm3 最小值最小值最小值范围值 048021NdFeB 380801.38800677366398 048022NdFeB 350961.33960756335366 048023NdFeB 320961.27960876302335 048024NdFeB 30

8、0961.23960860287320 048025NdFeB 280961.18960860263295 048026NdFeB 260961.14960836247279 N 048027NdFeB 240961.03960796223256 048031NdFeB 3201101.27l100910302335 M048032NdFeB 3001101.231100876287320 048033NdFeB 2801101.181100860263295 H048041NdFeB 3001351.23l350890287318 048042NdFeB 2801351.18l3508762

9、63295 048043NdFeB 260135l.141350844247279 048044NdFeB 2401351.081350812223255 表1（完） 材 料主要磁性能 Br T Hcj kAm Hcb kAm (BH)max 种类数字牌号字符牌号kJm3 最小值最小值最小值范围值 048051NdFeB 2801601.181600876263295 048052NdFeB 2601601.141600836247279 048053NdFeB 2401601.081600796223255 SH 048054NdFeB 2201601.051600756207239 048

10、061NdFeB 2402201.082000756223255 UH048062NdFeB 2202001.052000756207239 048063NdFeB 2102001.022000732191223 048071NdFeB 2402401.082400756223255 EH 048072NdFeB 2402201.052400756207239 辅助磁性能的典型值： (Br)=-0.12K测量温度范围为298413K (Hcj)= -06K测量温度范围为298413K rec-1.05 Tc=585 K 注： 1.厂商可提供其它补充牌号的材料，如低温度系数等牌号的材料。 2.(

11、Br)和(Hcj)的温度范围是298413K，但并不排除这些材料可以在这温度范围以外的使用。3.SI与CGS单位制下磁性能的换算关系：1T=10kGs，1kOe=79.6kAm，lMGOe=7.96kJm3。 4.产品磁性能检验结果的数值修约按GBT 8170规定进行。 5.2材料的主要机械物理性能参见附录A（提示的附录）。 5.3材料的尺寸偏差、形状和位置偏差（简称形位偏差）参见附录B（提示的附录）。具体要求有供需双方共同商定。 5.4材料的主要成分、制造工艺及应用参见附录C（提示的附录）。 5.5产品表面部允许有影响使用的裂纹、砂眼、夹杂、和边角脱落等缺陷，具体要求由供需双方共同商定。 6

12、.1材料磁性能试验方法按GB/T 3217规定执行。 6.2产品尺寸、行为偏差采用满足精度要求且符合国家计量标准的量具检测，或由供需双方确认的专用量具检验。 6.3 产品外观质量检查用目测。 7 检验规则 7.1 检查与验收 7.1.1产品由供方质量技术监督部门进行检验，保证产品符合本标准规定，并填写质量证明书。 7.1.2需方应对收到的产品按本标准的规定进行检验。如检验结果与本标准规定不符时，应在自收到 产品之日起，一个月内向供方提出，由供需双方协商解决。如需仲裁，可委托双方认可的单位进行，并在需方共同取样。 7.2组批 每批产品应由同一牌号、同一生产工艺制成的同一规格和尺寸的材料组成。 7

13、.3 检验项目 每批产品应进行磁性能、尺寸、形位偏差、外观质量和合同中规定项目的检验， 7.4取样 检验用抽样数量按GB/T 2828 规定，其材料的主要磁性能合格水平为特殊检查水平S2 的1.5 级， 其它项目检验合格水平为检查水平的1.5 级。 7.5 检验结果判定 产品主要磁性能检验结果与本标准规定不符时，则从该批产品中取双倍试样对不合格项目进行复验，如仍不合格，则判定该批产品为不合格。 8标志、包装、运输、贮存 8.1 标志、包装 8.1.1 产品一般以磁中性状态交货。如需方要求充磁并在合同中注明，可充磁交货，对取向方向不易辨别的产品，应标明充磁方向。 8.1.2产品用箱（盒）包装，并

14、保证在运输和贮存过程中不损坏。充磁产品的包装要求，应符合运输和贮存方式的相应规定。每个包装箱(盒)应附标签，注明：供方名称、产品名称、牌号、规格尺寸、批号、件数、净质量、出厂日期。 8.2运输、贮存 产品的运输过程应小心轻放，存放于通风、干燥、无腐蚀气氛的场所。 8.3质量证明书 每批产品应附质量证明书，注明： a)供方名称； b)产品名称、牌号、规格尺寸； c)批号； d)净质量、件数； 5.6每一牌号的材料可分为毛坯状态和机加工状态。 6 试验方法磁学名词关于钕铁硼永磁体常用的衡量指标有以下四种：剩磁（Br） 单位为特斯拉（T）和高斯（Gs） 1T=10000Gs将一个磁体在外磁场的作用下

15、充磁到技术饱和后撤消外磁场，此时磁体表现的磁感应强度我们称之为剩磁。它表示磁体所能提供的最大的磁通值。从退磁曲线上可见，它对应于气隙为零时的情况，故在实际磁路中没有多少实际的用处。钕铁硼的剩磁一般是11500高斯以上。磁感矫顽力（Hcb） 单位是奥斯特（Oe）或安/米（A/m） 1A/m=79.6Oe磁体在反向充磁时，使磁感应强度降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力（Hcb）。但此时磁体的磁化强度并不为零，只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。（对外磁感应强度表现为零）此时若撤消外磁场，磁体仍具有一定的磁性能。钕铁硼的矫顽力一般是10000Oe以上。内禀矫顽力（Hcj） 单位为

16、奥斯特（Oe）或安/米（A/m）使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁场强度，我们称之为内禀矫顽力。内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量，是表示材料中的磁化强度M退到零的矫顽力。在磁体使用中，磁体矫顽力越高，温度稳定性越好。磁能积(（BH）max ) 单位为兆高奥（MGOe）或焦/米3（J/m3）退磁曲线上任何一点的B和H的乘积既BH我们称为磁能积,而BH的最大值称之为最大磁能积，为退磁曲线上的D点。磁能积是恒量磁体所储存能量大小的重要参数之一。在磁体使用时对应于一定能量的磁体，要求磁体的体积尽可能小。 各向同性磁体： 任何方向磁性能都相同的磁体。各向异性磁体： 不同方向上磁性能会有不同

17、；且存在一个方向，在该方向取向时所得磁性能最高的磁体。 烧结钕铁硼永磁体是各向异性磁体。 取向方向： 各向异性的磁体能获得最佳磁性能的方向称为磁体的取向方向。也称作取向轴，易磁化轴。 磁滞回线： 铁磁材料在经过充磁、退磁、反向充磁、再退磁周期性变化时，所获得的关于磁感应强度（横坐标）相对于磁场强度（纵坐标）变化的闭合曲线。 退磁曲线（即B-H曲线）：磁滞回线中，位于第二象限中的部分我们称之为退磁曲线。也即我们所说的B-H的曲线。如图所示：退磁曲线的膝点： 磁体退磁曲线上发生突变、明显发生弯曲的点。室温时退磁曲线呈直线的磁体，在温度升高到一定程度时都会出现膝点。如果磁体的工作点在膝点以下，磁体在

18、动态磁路中工作时会产生不可逆损失。 负载线： 连接工作点和退磁曲线坐标原点的一条直线（见上图）。 磁化强度： 指材料内部单位体积的磁矩矢量和，用M表示，单位是安/米（A/m）。 磁感应强度： 磁感应强度B的定义是：B=0(H+M)，其中H和M分别是磁化强度和磁场强度，而0是真空导磁率。磁感应强度又称为磁通密度，即单位面积内的磁通量。单位是特斯拉（T）。 CGS 单位制中的单位为高斯（Gauss）。 磁通： 给定面积内的总磁感应强度。当磁感应强度B均匀分布于磁体表面A时，磁通?的一般算式为? =BA。磁通的SI单位是麦克斯韦。 漏磁通： 磁体回路中未能通过工作气隙而被泄漏的那部分磁通。磁场强度：

19、 指空间某处磁场的大小，用H表示，它的单位是安/米（A/m）。 相对磁导率： 媒介磁导率相对于真空磁导率的比值，即r = /o。在CGS单位制中，o=1。另外， 空气的磁导率在实际使用中往往值取为1。 磁导： 磁通与磁动势F的比值，类似于电路中的电导。是反映材料导磁能力的一个物理量。 磁导系数,Pc ： 即为导磁率，磁感应强度Bd与其磁化强度的比率，即Pc = Bd/Hd。也即我们所说的负载线或磁体的工作点。导磁率可用来衡量磁性材料被磁化的容易程度，或者说是材料对外部磁场的灵敏程度。磁导系数可用来估计各种条件下的磁通值。在磁路中，近似有：Bd/Hd = lm/Lg，其中lm是磁体的长度；Lg是

20、相对应磁体气隙的长度。因此Pc是磁路设计中的一个重要的物理量。 居里温度： 对于所有的磁性材料来说，并不是在任何温度下都具有磁性。一般地，磁性材料具有一个临界温度Tc，在这个温度以上，由于高温下原子的剧烈热运动，原子磁矩的排列由有序变成无序。在此温度以下，原子磁矩一致排列，产生自发磁化，材料呈铁磁性。磁路： 磁通流经的回路称为磁路。永磁体和磁轭、气隙、极靴等构成闭合磁路。 气隙： 磁回路中磁导率为1的间隙部分，一般为空气间隙，但是也可为其它介质。 气隙长度-Lg： 磁路中气隙的长度。 磁动势-F： 它是磁路中任意两点间磁势的差值，类似于电路中的电压。磁阻-R： 磁动势与磁通的比值称为磁阻，即R

21、= F/? （类似于欧姆定律），其中F是磁动势，? 是磁通（CGS单位制）。类同于电路中的电阻。 磁轭： 放置在磁体回路或两磁极中心、引导磁力线通过以减少磁通损失的高磁导率材料，一般为软磁铁、纯铁或低碳钢。 极靴： 放置在磁极处的用来约束磁束的分布及改变其流向的铁磁性材料。 涡流： 当磁场发生变化时，传导电流之中所产生的环形电流称之为涡流。涡流能产生反向磁场。涡流对于转动速度或者其它大多数磁路设计都是有害的，故涡流应尽量降低到最小。 磁饱和度： 任何可导磁材料在一定条件下都可达到饱和的状态。铁磁材料在将其磁化时会达到饱和。钢铁的磁饱和度为16000到20000高斯。 稳定性： 是衡量磁体抗退磁

22、能力的物理量；影响磁体稳定性的因素有温度或外磁场等。 可逆温度系数： 一个衡量由温度变化引起的磁性能可逆变化的物理量。日本磁性材料的现状及发展唐敏磁性材料是电磁力学的主要支柱材料。在社会生活中,它的作用相当于能量仓库的钥匙,可用以取出“能量”并使其发挥作用,成为国民经济发展的一种必不可少的“维生素”。磁性材料及其应用产品是典型的节能、节材、资源综合利用及出口创汇产品,因此,磁性材料的产量是表示一个国家或地区工业发达程度的指标,其需求量则能粗略体现一个国家或地区的国民生活水平。由于日本在磁性材料的开发生产、推广应用等方面居世界之首,也是磁性材料最大的市场,该国的情况是一只“晴雨表”。因此,了解日

23、本磁性材料的现状及发展动向,对我国该行业的进一步发展有着非常重要的意义。日本磁性材料的生产及应用现状从总的情况看,在各类磁性材料中,自90年代初期以来,日本除了在新兴的第三代稀土永磁NdFeB上仍有较大发展外,其它磁性材料的产量、产值均为负增长或持平。其中,日本铁氧体软磁的产量、产值由1991年的约4.9万吨、7.7亿美元降至1998年的4.3万吨、5.8亿美元,年递减分别为2.0%和3.9%,其产量约占世界总量的17%,产品主要用于消费类家用电器(包括小家电)、开关电源及抗电磁干扰等领域。在烧结永磁中,烧结铁氧体永磁的产量、产值由8.1万砘、4.2亿美元降至到4.8万吨、2.9亿美元,年均分

24、别减少7.1%和5.2%,目前占世界产量的12.6%,产品主要用在汽车、摩托车电机及电声器件上;烧结稀土永磁由1698吨、3.9亿美元增至4600吨、6.1亿美元,年增长率分别达15.3%和6.6%,但这种高速增长主要发生在NdFeB永磁上,1999年日本烧结NdFeB已达6404吨,占世界产量的42.4%,处于绝对的领先地位,产品大部分用在计算机硬盘驱动器(HDD)用音圈电机(VCM)、核磁共振成像仪(MRI)及其它电机上;烧结SmCo稀土永磁近年来呈下滑趋势,目前日本年产量约350吨,占世界产量的50%,产品主要作在军用电子对抗、电机及导航系统上。铸造AlNiCo永磁由于处在廉价铁氧体和高

25、性能NdFeB永磁的夹攻中,加之贵金属Co的价格居高不下,在日本的发展也不乐观,其产量、产值呈下降趋势,年均分别减少6.5%和7.4%,目前产量约为1000吨,占世界的16.4%,产品主要用于工作条件恶劣、温度稳定性要求很高的仪表领域(如汽车传感器等)。适应电子信息整机轻、薄、短、小要求而发展起来的粘结永磁,可分为粘结铁氧体和粘结稀土两类。其中粘结铁氧体永磁应用最早、用量最大,但发展趋势于平缓,目前日本年产约2万吨(产值近1.9亿美元),占世界产量的33%,传统用途是电冰箱门封条、复印机和打印机磁辊及各种磁片;粘结SmCo永磁60年代末进入市场,在粘结NdFeB出现后其产量明显下降,但因其热稳

26、定性好,在精密电机和大功率电机中仍有一席之地,目前日本的产量约70吨,占世界产量的44%,预计今后几年日本的粘结氧体和粘结SmCo的产量将保持相对稳定;在粘结永磁中发展最快的是1987年才开始商品化的各向同性粘结稀土NdFeB,日本的产量由1987年的约15吨增至1999年的930吨左右,年均增长高达45.5%,目前约占世界的60%,产品主要用在HDD、FDD(软驱)CDROM、DVDROM及家电中的微型直流主轴电机和步进电机上。对于性能更优异、潜在应用市场更广阔的各向异性粘结NdFeB永磁,目前日本三菱和旭化成等公司已开始进行小批量生产。这类磁体将给汽车挡风玻璃雨刮驱动电机、玻璃清结电机、观

27、后镜驱动电机、电动门锁和电动调节座椅电机等带来使用性变化。预计2004年日本各向异性粘结NdFeB永磁产量将达到3000吨以上。值得一提的是,从上述数据中虽反映出日本近年来多种磁性材料的产量和产值均为负增长,但这并不意味着日本磁性材料需求量的相应用下降,比如铁氧体永磁,该国正继续将其生产转移到海外,以低成本来对付日元升值、劳动力成本增加以及满足日本在海外生产的整机的需求。目前日本在海外工厂生产的铁氧体永磁已高达8万吨,加上本土生产的约5万吨,这就是说其实际产量在13万吨左右,仍比中国的产量略高,中国要成为真正的世界第一尚需持续努力。表1是不完全统计的日本在海外发展的铁氧体永磁工厂情况。而在Nd

28、FeB永磁上,日本之所以能不断增长,主要有三方面的原因:一是新用途不断被开发出来;二是计算机领域的需求量不断增大;三是国外特别是我国价格低廉的NdFeB永磁(仅为日本产品价格的1/3左右)无法进入受专利保护的日本市场,使其受冲击较少。日本现约有60家厂商在从事磁性材料的开发与生产,其中TDK公司生产各类磁性材料元器件及磁应用制品,是全球磁性材料品种最全的生产厂家,该公司在铁氧体软磁、铁氧体永磁生产上长期稳居世界第一位,其稀土永磁生产也颇具有规模(在日本排第三位),是举世公认的磁性材料王国中的“王中王”。住友特殊金属公司是世界烧结NdFeB永磁的专利拥有者和最大生产厂家,其AlNiCo永磁在日本

29、也排第一位(其次是三菱制钢公司)。但日本磁性材料行业一些人士评论,日本信越化学工业公司的NdFeB生产有可能赶超住友公司。在粘结稀土永磁的开发生产上,日本精工爱普森公司多年来一直稳坐世界“第一把交椅”,目前其产量在400吨以上,占日本总产量的40%左右;紧跟其后的是大同特殊金属公司,该公司于1992年停止生产铁氧体永磁而把重心放在发展粘结稀土永磁上。此外,意欲在永磁方面不落后于其它大公司而对产品结构作调整的还有日立金属、东北金属、三菱制钢等著名磁材公司。日本磁性材料的科研进展在铁氧体软磁高频低功耗材料方面,自7090年代,日本TDK、FDK、东京铁氧体川崎制铁等铁氧体知名公司已先后开发出四代开

30、关电源用功率铁氧体材料,目前这些公司都能大批量生产PC40、PC44、PC50等第三、四代材料,其使用频率一般可达数百kHz1MHz,为开关电源的小型化作出了显著贡献。另外,为适应计算机显示器和HDTV发展的需要,TDK等公司在90年代初还开发出用于制作回扫变压器的HV22、HV38、HV45高频铁氧体材料,也有极低的功耗和高饱和磁感应强度。在铁氧体高磁导率(ui)材料方面,TDK公司在过去生产H5C2(ui=1000)的基础上,90年代又先后开发出H5C3(ui=13000)、H5D(ui=15000)和H5E(ui=18000)材料;FDK、东京铁氧体等公司也相继开发出ui=1200015

31、000的材料。用这类材料制作的电感器、滤波器、扼流圈、宽带变压器和脉冲变压器,需求量很大,可广泛用在数字技术和光纤通信等高新技术领域。在铁氧体抗电磁干扰材料及元件方面,目前TDK公司已开发出6种EMI吸收材料、23个抗EMI器件71个品种,是目前世界上开发生产铁氧体吸收材料及抗EMI元器件品种最全、水平最高的企业。在铁氧体永磁方面,尽管日本早已实现“444”即Br4000Gs(0.4T)、HCJ4000Oe(320kA/m)、(BH)m4MGOe(32kJ/m3)的目标,但因离铁氧体的理论值还有一段不长不短的路要走,为此许多日本企业仍在想办法推进永磁性能的发展。如TDK公司继在90年代初率先推

32、出具有世界领先水平的FB5、FB6系列材料后,近年又通过选用高纯原材料、合理调整配方、掺杂、提高取向和密度、严格控制产品的显微结构等措施铁氧体永磁的性能指标再次发生飞跃,已大大接近其理论值(FB9系列)。日本铁氧体磁体开发的另一个动向,是从磁性能的改进转入便于使用的改进上,如发展超大弧度、超长、超厚磁体等等。在NdFeB永磁方面,日本科研开发的方向主要有四个方面,一是向高磁能积方向发展,目前批量生产水平在400kJ/m3左右,如住友特殊金属公司的Neomax50、Neomax48BH、TDK公司的Neorec50、日立金属公司的Hirorexsuper52等;二是向特高内禀矫顽力方向发展,如住友特殊金属公司的28EH、32EH产品,其HCJ超过2000kA/m(25kOe),工作温度最高可达240;三是研究开发(BH)m256kJ/m3、耐腐蚀性优于烧结磁体的各向异性粘结NdFeB永磁;四是积极探索纳米复合双相稀土永磁,向(BH)m800kJ/m3的目标迈进。表2列出了当前日本高档磁性材料大批量生产的代理牌号及水平。本主题由