燒結釹鐵硼永磁材料國家標準

1、燒結釹鐵硼永磁材料國家標準本標準是以 GBT 13 一 1997標準化工作導則 第 l 單元：標準的起草與表述規(guī)則 第3 部分：產品標準編寫規(guī)定為原則，對GB T 13560 一 1992 燒結釹鐵硼永磁材料的修訂。在修訂本標準時，依據國內生產廠家的產品情況及用戶對產品的要求，參考了 IEC 404-8-1(1986) 及其補充 2(1992) 磁性材料 第 8 部分：特殊材料規(guī)范第一節(jié) 硬磁材料標準規(guī)范和國內外有關企業(yè)標準。對原標準的技術內容進行了必要的補充和修改。本標準參考 了 IEC 標準的永磁材料分類，釹鐵硼合金的小類分類代號為R7。本標準與 GB T 13560 一 1992 的主要

2、技術差異如下：1 在“引用標準”項中增加了標準GB T 8170-1987 數值修約規(guī)則、 GB T 9637-1988磁學基本術語和定義和 GBT 17803 一 1999稀土產品牌號表示方法。2. 對原標準中“術語、符號、單位”修改為“術語與定義”。由于引用GB T 9637 1988磁學基本術語和定義，取消了原來的磁學術語定義。采用了 IEC 404-8-l(1986) 對永磁材料 的磁性能劃分為主要磁性能和輔助磁性能的方法，并對這兩個術語分別進行了定義。3 修改并增加了材料的牌號。4 對附錄 A 的機械物理性能范圍值修訂為典型值。5 .新增加了附錄 C"釹鐵硼永磁材料的主要成

3、分、制造工藝及應用"內容。本標準自實施之日起代替GBT 13560 一 1992。本標準的附錄 A、附錄B、附錄C均為提示的附錄。本標準由國家發(fā)展計劃委員會稀土辦公室提出。本標準由全國稀土標準化技術委員會歸口。本標準由包頭稀土研究院負責起草。本標準主要起草人：劉國征、馬 婕、王 標、李澤軍。 1 范圍本標準規(guī)定了燒結釹鐵硼永磁材料的主要磁性能、試驗方法、檢驗規(guī)則和標志、包裝、運輸、貯存。本標準同時給出了主要機械性能和輔助磁性能等其他物理性能的典型值。 本標準適用于粉末冶金工藝生產的燒結釹鐵硼永磁材料。2 引用標準下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構成為本標準的條文。本標準出版

4、時，所 示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準的各方應探討使用下列標準最新版本的可 能性。GB T 2828 一 1987 逐批檢查計數抽樣程序及抽樣表 ( 適用于連續(xù)批的檢查 )GB T 3217 1992 永磁(硬磁)材料磁性試驗方法GB T 8170 一 1987 數值修約規(guī)則GB T 9637 一 1988 磁學基本術語和定義GBT 17803 1999 稀土產品牌號表示方法3 術語與定義本標準采用下列定義，其它術語定義按GT 9637 規(guī)定。3.1 主要磁性能 principal magnetic properties包括永磁材料的剩磁 （Br 、磁極化強度矯頑力 （內稟矯頑

5、力 ）（Hcj） 、磁感應強度矯頑力 （Hcb） 、 最大磁能積 （BH）max） 。3.2 輔助磁性能 additional magnetic properties.包括永磁材料的相對回復磁導率（卩rec）、剩磁溫度系數（a （Br）、磁極化強度矯頑力溫度系數（a （Hcj）、居里溫度（Tc）。4 材料分類與牌號4.1 材料分類燒結釹鐵硼永磁材料按磁極化強度矯頑力大小分為低矯頑力N中等矯頑力M高矯頑力H、特高矯頑力SH、超高矯頑力 UH極高矯頑力EH六類產品。4.2 牌號每類產品按最大磁能積大小劃分為若干個牌號 （詳見表 1）。4.3 牌號表示方法4.3.1 數字牌號04 80第三層次 表示

6、釹產品級別（規(guī)格）第二層次 表示釹次類產品（應用產品）第一層次 表示釹大類產品（釹）牌號示例：048021表示（BH） max為366398kJ/m3,Hcj為800kA/m的燒結釹鐵硼永磁材料。4.3.2 字符牌號燒結釹鐵硼永磁材料的牌號由主稱和兩種磁特性三部分組成。第一部分為主稱，有釹元素的化學符號Nd、鐵元素的化學符號 Fe和硼元素化學符號 B組成，即NdFeB。第二部分為斜線前 的數字，是材料最大磁能積（ BH） max的標稱值（單位為 kJ/m3 ）;第三部分為斜線后的數字，是 磁極化強度矯頑力 Hcj值（單位為kA/m）的十分之一，數值采用四舍五入取整。牌號示例： NdFeB380

7、/80表示（BH）max為366398kJ / m3 Hcj為800kA/ m的燒結釹鐵硼永T5 要求5.1 材料在23C 士 3C下的主要磁性能應符合表l的規(guī)定。如需方有特殊要求，供需雙方可另行協商。材料的輔助磁性能僅供用戶設計使用參考，不作驗收依據。表1燒結釹鐵硼永磁材料23C 士 3C下的磁性能材 料 主要磁性能BrTHcjkA mHcbkA m(BH)max種類數字牌號字符牌號kJ m3最小值最小值最小值范圍值048021NdFeB 380801.38800677366 398048022NdFeB 350961.33960756335 366048023NdFeB 320961.27

8、960876302 335048024NdFeB 300961.23960860287 320048025NdFeB 280961295048026NdFeB 260961279N048027NdFeB 240961.03960796223 256048031NdFeB 3201101.27 l100 910 302 335M 048032 NdFeB 300/ 110 1.23 1100 876 287320048033 NdFeB 280 / 110 1.18 1100 860 263295H 048041 NdFeB 300135 1.

9、23 l350 890 287 318048042NdFeB 2801351.18l350876263 295048043NdFeB 260135l.141350844247 279048044NdFeB 2401351.081350812223 255表 1(完)材 料 主要磁性能BrHcjkA mHcbkA m(BH)max種 類 數字牌號 字符牌號 kJ m3最小值 最小值 最小值 范圍值048051 NdFeB 280/ 1601.181600876263295048052 NdFeB 260/ 1601.141600836247279048053 NdFeB 2401601.0816

10、00796223255SH048054 NdFeB 2201601.051600756207239048061 NdFeB 2402201.082000756223255UH 048062 NdFeB 220200 1.05 2000 756 207 239048063 NdFeB 2102001.022000732191223048071 NdFeB 2402401.082400756223255EH048072 NdFeB 2402201.052400756207239 輔助磁性能的典型值：a (Br)=-0.12%/ K 測量溫度范圍為 298413Ka (Hcj)二-0. 6%/ K測

11、量溫度范圍為 298413K戈 rec-1.05Tc=585 K注：1. 廠商可提供其它補充牌號的材料，如低溫度系數等牌號的材料。2. a(Br)和a (Hcj)的溫度范圍是 298413K，但并不排除這些材料可以在這溫度范圍以外的使用。3. SI與 CGS單位制下磁性能的換算關系：仃=10kGs, 1kOe=79.6kA / m lMGOe=7.96kJ / m3o4. 產品磁性能檢驗結果的數值修約按GB/T 8170 規(guī)定進行。5.2 材料的主要機械物理性能參見附錄A (提示的附錄)。5.3 材料的尺寸偏差、形狀和位置偏差(簡稱形位偏差)參見附錄B (提示的附錄)。具體要求有供需雙方共同商

12、定。5.4 材料的主要成分、制造工藝及應用參見附錄C (提示的附錄)。產品表面部允許有影響使用的裂紋、砂眼、夾雜、和邊角脫落等缺陷，具體要求由供需雙方 共同商定。d） 凈質量、件數；6.2 產品尺寸、行為偏差采用滿足精度要求且符合國家計量標準的量具檢測，或由供需雙方確認 的專用量具檢驗。6.3 產品外觀質量檢查用目測。7 檢驗規(guī)則7.1 檢查與驗收7.1.1 產品由供方質量技術監(jiān)督部門進行檢驗，保證產品符合本標準規(guī)定，并填寫質量證明書。7.1.2 需方應對收到的產品按本標準的規(guī)定進行檢驗。如檢驗結果與本標準規(guī)定不符時，應在 自收到 產品之日起，一個月內向供方提出，由供需雙方協商解決。如需仲裁，

13、可委托雙方認可的單位 進行，并在需方共同取樣。7.2 組批 每批產品應由同一牌號、同一生產工藝制成的同一規(guī)格和尺寸的材料組成。7.3 檢驗項目 每批產品應進行磁性能、尺寸、形位偏差、外觀質量和合同中規(guī)定項目的檢驗，7.4 取樣檢驗用抽樣數量按 GB/T 2828 規(guī)定，其材料的主要磁性能合格水平為特殊檢查水平 S2 的1.5 級，其它項目檢驗合格水平為檢查水平"的1.5級。7.5 檢驗結果判定 產品主要磁性能檢驗結果與本標準規(guī)定不符時，則從該批產品中取雙倍試樣對不合格項目 進行復驗，如仍不合格，則判定該批產品為不合格。8 標志、包裝、運輸、貯存8.1 標志、包裝8.1.1 產品一般以

14、磁中性狀態(tài)交貨。如需方要求充磁并在合同中注明，可充磁交貨，對取向方 向不易辨別的產品，應標明充磁方向。8.1.2 產品用箱（盒）包裝，并保證在運輸和貯存過程中不損壞。充磁產品的包裝要求，應符合運輸和貯存方式的相應規(guī)定。每個包裝箱（ 盒 ） 應附標簽，注明：供方名稱、產品名稱、牌號、規(guī)格尺寸、批號、件數、凈質量、出廠日期。8.2 運輸、貯存產品的運輸過程應小心輕放，存放于通風、干燥、無腐蝕氣氛的場所。8.3 質量證明書每批產品應附質量證明書，注明：a）供方名稱；b）產品名稱、牌號、規(guī)格尺寸；c）批號；5.5 每一牌號的材料可分為毛坯狀態(tài)和機加工狀態(tài)。6 試驗方法磁學名詞關于釹鐵硼永磁體常用的衡量

15、指標有以下四種：剩磁（Br）單位為特斯拉（T）和高斯（Gs）仃=1OOOOGs將一個磁體在外磁場的作用下充磁到技術飽和后撤消外磁場，此時磁體表現的磁感應強度我們稱之為剩磁。它表示磁體所能提供的最大的磁通值。從退磁曲線上可見，它對應于氣隙為零時的情況，故在實際磁路中沒有多少實際的用處。釹鐵硼的剩磁一般是11500高斯以上。磁感矯頑力（Hcb）單位是奧斯特（或安/米（A/m） 1A/m=79.60e磁體在反向充磁時，使磁感應強度降為零所需反向磁場強度的值稱之為磁感矯頑力（Hcb）。但此時磁體的磁化強度并不為零，只是所加的反向磁場與磁體的磁化強度作用相互抵消。（對外磁感應強度表現為零）此時若撤消外磁

16、場，磁體仍具有一定的磁 性能。釹鐵硼的矯頑力一般是 100000e以上。內稟矯頑力（Hcj）單位為奧斯特（Oe或安/米（A/m） 使磁體的磁化強度降為零所需施加的反向磁場強度，我們稱之為內稟矯頑力。內稟矯頑力是衡量磁體抗退磁能力的一個物理量， 是表示材料中的磁化強度 M退到零的矯頑力。在磁體使用中，磁體矯頑力越高，溫度穩(wěn)定性越好。磁能積（BH max ）單位為兆高奧（MGOe或焦/米3 （J/m3）退磁曲線上任何一點的 B和H的乘積既BH我們稱為磁能積，而BXH的最大值稱之為最大磁能積，為退磁曲線上的D點。磁能積是恒量磁體所儲存能量大小的重要參數之一。在磁體使用時對應于一定能量的磁體，要求磁體

17、的體積盡可能小。各向同性磁體：任何方向磁性能都相同的磁體。各向異性磁體：不同方向上磁性能會有不同；且存在一個方向，在該方向取向時所得磁性能最高的磁體。燒結釹鐵硼永磁體是各向異性磁體。取向方向 ： 各向異性的磁體能獲得最佳磁性能的方向稱為磁體的取向方向。也稱作"取向軸 "， "易磁化軸 "。 磁滯回線 ： 鐵磁材料在經過充磁、退磁、反向充磁、再退磁周期性變化時，所獲得的關于磁感應強度（橫坐標）相對于磁場強度（縱坐標） 變化的閉合曲線。退磁曲線（即B-H曲線）：磁滯回線中，位于第二象限中的部分我們稱之為退磁曲線。也即我們所說的B-H的曲線。如圖所示：退磁曲線

18、的膝點：磁體退磁曲線上發(fā)生突變、明顯發(fā)生彎曲的點。室溫時退磁曲線呈直線的磁體，在溫度升高到一定程度時都會出現膝點。如果磁體的工作點在膝點以下，磁體在動態(tài)磁路中工作時會產生不可逆損失。負載線 ： 連接工作點和退磁曲線坐標原點的一條直線（見上圖）。磁化強度： 指材料內部單位體積的磁矩矢量和，用 M表示，單位是安 /米（ A/m）。磁感應強度：磁感應強度B的定義是：B=g O（H+M）,其中H和M分別是磁化強度和磁場強度，而 0是真空導磁率。磁感應 強度又稱為磁通密度，即單位面積內的磁通量。單位是特斯拉（ T）。 CGS 單位制中的單位為高斯（ Gauss）。磁通：給定面積內的總磁感應強度。當磁感應

19、強度 B均勻分布于磁體表面 A時，磁通？的一般算式為？ =BXA磁通的 SI單 位是麥克斯韋。漏磁通：磁體回路中未能通過工作氣隙而被泄漏的那部分磁通。磁場強度：指空間某處磁場的大小，用 H表示，它的單位是安/米（A/m）。相對磁導率：媒介磁導率相對于真空磁導率的比值，即 it r = g/ o。在CGS單位制中，0=1。另外， 空氣的磁導率在實 際使用中往往值取為 1。磁導：磁通與磁動勢F的比值，類似于電路中的電導。是反映材料導磁能力的一個物理量。磁導系數，Pc :即為導磁率，磁感應強度 Bd與其磁化強度的比率，即 Pc = Bd/Hd。也即我們所說的"負載線"或磁體的工作

20、 點。導磁率可用來衡量磁性材料被磁化的容易程度，或者說是材料對外部磁場的靈敏程度。磁導系數可用來估計各種條件下的 磁通值。在磁路中，近似有： Bd/Hd = Im/Lg，其中l(wèi)m是磁體的長度；Lg是相對應磁體氣隙的長度。因此 Pc是磁路設計中的一 個重要的物理量。居里溫度： 對于所有的磁性材料來說，并不是在任何溫度下都具有磁性。一般地，磁性材料具有一個臨界溫度Tc，在這個溫度以上，由于高溫下原子的劇烈熱運動，原子磁矩的排列由有序變成無序。在此溫度以下，原子磁矩一致排列，產生自發(fā)磁化， 材料呈鐵磁性。磁路 ： 磁通流經的回路稱為磁路。永磁體和磁軛、氣隙、極靴等構成閉合磁路。氣隙 ： 磁回路中磁導

21、率為 1 的間隙部分，一般為空氣間隙，但是也可為其它介質。 氣隙長度 -Lg ： 磁路中氣隙的長度。磁動勢 -F： 它是磁路中任意兩點間磁勢的差值，類似于電路中的電壓。磁阻-R:磁動勢與磁通的比值稱為磁阻，即 R= F/?（類似于歐姆定律），其中 F是磁動勢，？是磁通（CGS單位制）。類 同于電路中的電阻。磁軛 ： 放置在磁體回路或兩磁極中心、引導磁力線通過以減少磁通損失的高磁導率材料，一般為軟磁鐵、純鐵或低碳鋼。極靴 ： 放置在磁極處的用來約束磁束的分布及改變其流向的鐵磁性材料。渦流 ： 當磁場發(fā)生變化時，傳導電流之中所產生的環(huán)形電流稱之為渦流。渦流能產生反向磁場。渦流對于轉動速度或者其它

22、大多數磁路設計都是有害的，故渦流應盡量降低到最小。磁飽和度 ： 任何可導磁材料在一定條件下都可達到飽和的狀態(tài)。 鐵磁材料在將其磁化時會達到飽和。 鋼鐵的磁飽和度為 16000 到 20000 高斯。穩(wěn)定性 ： 是衡量磁體抗退磁能力的物理量；影響磁體穩(wěn)定性的因素有溫度或外磁場等?？赡鏈囟认禂?： 一個衡量由溫度變化引起的磁性能可逆變化的物理量。日本磁性材料的現狀及發(fā)展唐敏磁性材料是電磁力學的主要支柱材料。在社會生活中 ， 它的作用相當于能量倉庫的鑰匙 , 可用以取出“能量”并使其發(fā)揮作用 , 成為國民經濟發(fā)展的一種必不可 少的“維生素”。 磁性材料及其應用產品是典型的節(jié)能、 節(jié)材、資源綜合利用及

23、 出口創(chuàng)匯產品 , 因此,磁性材料的產量是表示一個國家或地區(qū)工業(yè)發(fā)達程度的指 標, 其需求量則能粗略體現一個國家或地區(qū)的國民生活水平。 由于日本在磁性材料的開發(fā)生產、推廣應用等方面居世界之首, 也是磁性材料最大的市場 , 該國的情況是一只“晴雨表”。 因此,了解日本磁性材料的現狀及發(fā)展 動向, 對我國該行業(yè)的進一步發(fā)展有著非常重要的意義。日本磁性材料的生產及應用現狀從總的情況看 ,在各類磁性材料中 ,自 90 年代初期以來 ,日本除了在新興的第三 代稀土永磁一NdFeB上仍有較大發(fā)展外，其它磁性材料的產量、產值均為負增長 或持平。其中 , 日本鐵氧體軟磁的產量、產值由 1991 年的約 4.9

24、 萬噸、 7.7 億美 元降至 1998年的 4.3 萬噸、 5.8 億美元,年遞減分別為 2.0%和 3.9%,其產量約占 世界總量的 17%,產品主要用于消費類家用電器 （包括小家電 ）、開關電源及抗電 磁干擾等領域。在燒結永磁中 , 燒結鐵氧體永磁的產量、產值由 8.1 萬砘、 4.2 億美元降至到 4.8 萬噸、 2.9 億美元, 年均分別減少 7.1%和5.2%,目前占世界產 量的 12.6%, 產品主要用在汽車、 摩托車電機及電聲器件上 ; 燒結稀土永磁由 1698 噸、 3.9 億美元增至 4600噸、 6.1 億美元,年增長率分別達 15.3%和6.6%,但這種 高速增長主要發(fā)

25、生在NdFeB永磁上,1999年日本燒結NdFeB已達6404噸,占世界 產量的42.4%,處于絕對的領先地位，產品大部分用在計算機硬盤驅動器（HDD）用 音圈電機（VCM）核磁共振成像儀（MRI）及其它電機上；燒結Smr Co稀土永磁近年 來呈下滑趨勢 ,目前日本年產量約 350噸,占世界產量的 50%,產品主要作在軍用 電子對抗、電機及導航系統上。鑄造 AlNiCo 永磁由于處在廉價鐵氧體和高性能 NdFeB永磁的夾攻中，加之貴金屬Co的價格居高不下，在日本的發(fā)展也不樂觀，其 產量、產值呈下降趨勢 ,年均分別減少 6.5%和7.4%,目前產量約為 1000噸,占世 界的 16.4%,產品主

26、要用于工作條件惡劣、 溫度穩(wěn)定性要求很高的儀表領域 （如汽 車傳感器等 ）。適應電子信息整機輕、薄、短、小要求而發(fā)展起來的粘結永磁 ,可分為粘結鐵氧 體和粘結稀土兩類。其中粘結鐵氧體永磁應用最早、用量最大 ,但發(fā)展趨勢于平 緩, 目前日本年產約 2 萬噸（產值近 1.9 億美元）, 占世界產量的 33%,傳統用途是 電冰箱門封條、復印機和打印機磁輥及各種磁片；粘結Smv Co永磁60年代末進入市場,在粘結NdFeB出現后其產量明顯下降，但因其熱穩(wěn)定性好，在精密電機和 大功率電機中仍有一席之地 ,目前日本的產量約 70噸,占世界產量的 44%,預計今 后幾年日本的粘結氧體和粘結 SmCo 的產量

27、將保持相對穩(wěn)定 ； 在粘結永磁中發(fā) 展最快的是1987年才開始商品化的各向同性粘結稀土 NdFeB,日本的產量由1987 年的約 15噸增至 1999年的 930 噸左右,年均增長高達 45.5%,目前約占世界的 60%產品主要用在HDD FDD軟驅）CD ROM DVD- ROh及家電中的微型直流主軸 電機和步進電機上。對于性能更優(yōu)異、潛在應用市場更廣闊的各向異性粘結NdFeB永磁,目前日本三菱和旭化成等公司已開始進行小批量生產。 這類磁體將給汽車擋風玻璃雨刮驅動 電機、玻璃清結電機、 觀后鏡驅動電機、 電動門鎖和電動調節(jié)座椅電機等帶來使 用性變化。預計2004年日本各向異性粘結NdFeB永

28、磁產量將達到3000噸以上。 值得一提的是 , 從上述數據中雖反映出日本近年來多種磁性材料的產量和產值均 為負增長 , 但這并不意味著日本磁性材料需求量的相應用下降 , 比如鐵氧體永磁 , 該國正繼續(xù)將其生產轉移到海外 , 以低成本來對付日元升值、勞動力成本增加以 及滿足日本在海外生產的整機的需求。 目前日本在海外工廠生產的鐵氧體永磁已 高達 8萬噸 , 加上本土生產的約 5 萬噸 , 這就是說其實際產量在 13萬噸左右 , 仍比 中國的產量略高 , 中國要成為真正的世界第一尚需持續(xù)努力。表 1 是不完全統計 的日本在海外發(fā)展的鐵氧體永磁工廠情況。而在NdFeB永磁上，日本之所以能不斷增長，主

29、要有三方面的原因：一是新用途不 斷被開發(fā)出來 ; 二是計算機領域的需求量不斷增大 ; 三是國外特別是我國價格低 廉的NdFeB永磁（僅為日本產品價格的1/3左右）無法進入受專利保護的日本市 場, 使其受沖擊較少。日本現約有60家廠商在從事磁性材料的開發(fā)與生產，其中TDK公司生產各類磁性 材料元器件及磁應用制品 , 是全球磁性材料品種最全的生產廠家 , 該公司在鐵氧 體軟磁、鐵氧體永磁生產上長期穩(wěn)居世界第一位 , 其稀土永磁生產也頗具有規(guī)模 （ 在日本排第三位 ）, 是舉世公認的磁性材料王國中的“王中王”。住友特殊金屬 公司是世界燒結NdFeB永磁的專利擁有者和最大生產廠家，其AlNiCo永磁在

30、日本 也排第一位 （ 其次是三菱制鋼公司 ） 。但日本磁性材料行業(yè)一些人士評論 , 日本信 越化學工業(yè)公司的NdFeB生產有可能趕超住友公司。在粘結稀土永磁的開發(fā)生產 上, 日本精工愛普森公司多年來一直穩(wěn)坐世界“第一把交椅”, 目前其產量在400 噸以上 , 占日本總產量的 40%左右 ; 緊跟其后的是大同特殊金屬公司 , 該公司 于 1992 年停止生產鐵氧體永磁而把重心放在發(fā)展粘結稀土永磁上。此外 , 意欲在永磁方面不落后于其它大公司而對產品結構作調整的還有日立金屬、東北金屬、 三菱制鋼等著名磁材公司。日本磁性材料的科研進展在鐵氧體軟磁高頻低功耗材料方面,自7090年代,日本TDK FDK東京鐵氧體 川崎制鐵等鐵氧體知名公司已先后開發(fā)出四代開關電源用功率鐵氧體材料 , 目前 這些公司都能大批量生產PC40 PC44 PC50等第三、四代材料,其使用頻率一般 可達數百kHz1MHz為開關電源的小型化作出了顯著貢獻。 另外,為適應計算機 顯示器和HDTV發(fā)展的需要，TDK等公司在90年代初還開發(fā)出用于制作回掃變壓