磁學(xué)知識(shí)問(wèn)答
1、 什么是永磁材料的磁性能,它包括哪些指標(biāo)?
永磁材料的主要磁性能指標(biāo)是:剩磁(Jr,Br)、矯頑力(bHc)、內(nèi)稟矯頑力(jHc)、磁能積(BH)m。我們通常所說(shuō)的永磁材料的磁性能,指的就是這四項(xiàng)。永磁材料的其它磁性能指標(biāo)還有:居里溫度(Tc)、可工作溫度(Tw)、剩磁及內(nèi)稟矯頑力的溫度系數(shù)(Brθ,jHcθ)、回復(fù)導(dǎo)磁率(μrec.)、退磁曲線方形度( Hk/ jHc)、高溫減磁性能以及磁性能的均一性等。
除磁性能外,永磁材料的物理性能還包括密度、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)等;機(jī)械性能則包括維氏硬度、抗壓(拉)強(qiáng)度、沖擊韌性等。此外,永磁材料的性能指標(biāo)中還有重要的一項(xiàng),就是表面狀態(tài)及其耐腐蝕性能。
2、 什么叫磁場(chǎng)強(qiáng)度(H)?
1820年,丹麥科學(xué)家?jiàn)W斯特(H. C.Oersted)發(fā)現(xiàn)通有電流的導(dǎo)線可以使其附近的磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),從而揭示了電與磁的基本關(guān)系,誕生了電磁學(xué)。實(shí)踐表明:通有電流的無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線在其周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)弱與電流的大小成正比,與離開(kāi)導(dǎo)線的距離成反比。定義載有1安培電流的無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線在距離導(dǎo)線1/2π米遠(yuǎn)處的磁場(chǎng)強(qiáng)度為1A/m(安/米,國(guó)際單位制SI);在CGS單位制(厘米-克-秒)中,為紀(jì)念?yuàn)W斯特對(duì)電磁學(xué)的貢獻(xiàn),定義載有1安培電流的無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線在距離導(dǎo)線0.2厘米遠(yuǎn)處磁場(chǎng)強(qiáng)度為1Oe(奧斯特),1Oe=1/(4π×103)A/m。磁場(chǎng)強(qiáng)度通常用H表示。
3、 什么叫磁極化強(qiáng)度(J),什么叫磁化強(qiáng)度(M),二者有何區(qū)別?
現(xiàn)代磁學(xué)研究表明:一切磁現(xiàn)象都起源于電流。磁性材料也不例外,其鐵磁現(xiàn)象是起源于材料內(nèi)部原子的核外電子運(yùn)動(dòng)形成的微電流,亦稱分子電流。這些微電流的集合效應(yīng)使得材料對(duì)外呈現(xiàn)各種各樣的宏觀磁特性。因?yàn)槊恳粋€(gè)微電流都產(chǎn)生磁效應(yīng),所以把一個(gè)單位微電流稱為一個(gè)磁偶極子。定義在真空中每單位外磁場(chǎng)對(duì)一個(gè)磁偶極子產(chǎn)生的*大力矩為磁偶極矩pm,每單位材料體積內(nèi)磁偶極矩的矢量和為磁極化強(qiáng)度J,其單位為T(特斯拉,在CGS單位制中,J的單位為Gs,1T=10000Gs)。
定義一個(gè)磁偶極子的磁矩為pm/μ0,μ0為真空磁導(dǎo)率,每單位材料體積內(nèi)磁矩的矢量和為磁化強(qiáng)度M,其SI單位為A/m,CGS單位為Gs(高斯)。
M與J的關(guān)系為:J=μ0 M,在CGS單位制中,μ0=1,故磁極化強(qiáng)度與磁化強(qiáng)度的值相等;在SI單位制中,μ0=4π×10-7 H/m(亨/米)。
4、什么叫磁感應(yīng)強(qiáng)度(B),什么叫磁通密度(B),B與H,J,M之間存在什么樣的關(guān)系?
理論與實(shí)踐均表明,對(duì)任何介質(zhì)施加一磁場(chǎng)H時(shí)(該磁場(chǎng)可由外部電流或外部永磁體提供,亦可由永磁體對(duì)永磁介質(zhì)本身提供,由永磁體對(duì)永磁介質(zhì)本身提供的磁場(chǎng)又稱退磁場(chǎng)---關(guān)于退磁場(chǎng)的概念,見(jiàn)9Q),介質(zhì)內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度并不等于H,而是表現(xiàn)為H與介質(zhì)的磁極化強(qiáng)度J之和。由于介質(zhì)內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度是由磁場(chǎng)H通過(guò)介質(zhì)的感應(yīng)而表現(xiàn)出來(lái)的,為與H區(qū)別,稱之為介質(zhì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,記為B: B=μ0 H+J (SI單位制)(1-1) B=H+4πM (CGS單位制) 磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位為T,CGS單位為Gs(1T=10000Gs)。 對(duì)于非鐵磁性介質(zhì)如空氣、水、銅、鋁等,其磁極化強(qiáng)度J、磁化強(qiáng)度M幾乎等于0,故在這些介質(zhì)中磁場(chǎng)強(qiáng)度H與磁感應(yīng)強(qiáng)度B相等。 由于磁現(xiàn)象可以形象地用磁力線來(lái)表示,故磁感應(yīng)強(qiáng)度B又可定義為磁力線通量的密度,磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁通密度B在概念上可以通用。
5、什么叫剩磁(Jr,Br),為什么在永磁材料的退磁曲線上任意測(cè)量點(diǎn)的磁極化強(qiáng)度J值和磁感應(yīng)強(qiáng)度B值必然小于剩磁Jr和Br值?永磁材料在閉路狀態(tài)下經(jīng)外磁場(chǎng)磁化至飽和后,再撤消外磁場(chǎng)時(shí),永磁材料的磁極化強(qiáng)度J和內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度B并不會(huì)因外磁場(chǎng)H的消失而消失,而會(huì)保持一定大小的值,該值即稱為該材料的剩余磁極化強(qiáng)度Jr和剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br,統(tǒng)稱剩磁。
剩磁Jr和Br的單位與磁極化強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度單位相同。
根據(jù)關(guān)系式(1-1)可知,在永磁材料的退磁曲線上,磁場(chǎng)H為0時(shí),Jr=Br,磁場(chǎng)H為負(fù)值時(shí),J與B不相等,便分成了J-H和B-H二條曲線。從關(guān)系式(1-1)還可以看到,隨著反向磁場(chǎng)H的增大,B從*大值Br=Jr變化到0,*后為負(fù)值,對(duì)于現(xiàn)代永磁材料,B退磁曲線的變化規(guī)律往往為直線;J退磁曲線的變化規(guī)律則不同:隨著反向磁場(chǎng)H的增大,B值線性減小,由于B值的減小量總是大于或等于反向磁場(chǎng)H的增大量,故在J退磁曲線上的一定區(qū)域內(nèi)可以保持相對(duì)平直的直線,但其J值總是小于Jr。
6、什么叫矯頑力(bHc),什么叫內(nèi)稟矯頑力(jHc)?
在永磁材料的退磁曲線上,當(dāng)反向磁場(chǎng)H增大到某一值bHc時(shí),磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0,稱該反向磁場(chǎng)H值為該材料的矯頑力bHc;在反向磁場(chǎng)H=bHc時(shí),磁體對(duì)外不顯示磁通,因此矯頑力bHc表征永磁材料抵抗外部反向磁場(chǎng)或其它退磁效應(yīng)的能力。矯頑力bHc是磁路設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參量之一。
值得注意的是:矯頑力bHc在數(shù)值上總是小于剩磁Jr。因?yàn)閺模?-1)式可以看到,在H=bHc處,B=0,則μ0 bHc=J,上面已經(jīng)說(shuō)明,在J退磁曲線上任意點(diǎn)的磁極化強(qiáng)度值總是小于剩磁Jr,故矯頑力bHc在數(shù)值上總是小于剩磁Jr。例如:Jr=12.3kGs的磁體,其bHc不可能大于12.3kOe。換句話說(shuō),剩磁Jr在數(shù)值上是矯頑力bHc的理論極限。
當(dāng)反向磁場(chǎng)H=bHc時(shí),雖然磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0,磁體對(duì)外不顯示磁通,但磁體內(nèi)部的微觀磁偶極矩的矢量和往往并不為0,也就是說(shuō)此時(shí)磁體的磁極化強(qiáng)度J在原來(lái)的方向往往仍保持一個(gè)較大的值。因此,bHc還不足以表征磁體的內(nèi)稟磁特性;當(dāng)反向磁場(chǎng)H增大到某一值jHc時(shí),磁體內(nèi)部的微觀磁偶極矩的矢量和為0,稱該反向磁場(chǎng)H值為該材料的內(nèi)稟矯頑力jHc。
內(nèi)稟矯頑力jHc是永磁材料的一個(gè)非常重要的物理參量,對(duì)于jHc遠(yuǎn)大于bHc的磁體,當(dāng)反向磁場(chǎng)H大于bHc但小于jHc時(shí),雖然此時(shí)磁體已被退磁到磁感應(yīng)強(qiáng)度B反向的程度,但在反向磁場(chǎng)H撤消后,磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度B仍能因內(nèi)部的微觀磁偶極矩的矢量和處在原來(lái)方向而回到原來(lái)的方向。也就是說(shuō),只要反向磁場(chǎng)H還未達(dá)到j(luò)Hc,永磁材料便尚未被完全退磁。因此,內(nèi)稟矯頑力jHc是表征永磁材料抵抗外部反向磁場(chǎng)或其它退磁效應(yīng),以保持其原始磁化狀態(tài)能力的一個(gè)主要指標(biāo)。
矯頑力bHc和內(nèi)稟矯頑力jHc的單位與磁場(chǎng)強(qiáng)度單位相同。
7、什么叫磁能積(BH)m?
在永磁材料的B退磁曲線上(二象限),不同的點(diǎn)對(duì)應(yīng)著磁體處在不同的工作狀態(tài),B退磁曲線上的某一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的Bm和Hm(橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo))分別代表磁體在該狀態(tài)下,磁體內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)的大小,Bm和Hm的**值的乘積(BmHm)代表磁體在該狀態(tài)下對(duì)外做功的能力,等同于磁體所貯存的磁能量,稱為磁能積。在B退磁曲線上的Br點(diǎn)和bHc點(diǎn),磁體的(BmHm)=0,表示此時(shí)磁體對(duì)外做功的能力為0,即磁能積為0;磁體在某一狀態(tài)下(BmHm)的值*大,表示此時(shí)磁體對(duì)外做功的能力*大,稱為該磁體的*大磁能積,或簡(jiǎn)稱磁能積,記為(BH)max或(BH)m。因此,人們通常都希望磁路中的磁體能在其*大磁能積狀態(tài)下工作。磁能積的單位在SI制中為J/m3(焦耳/立方米),在CGS制中為MGOe(兆高奧斯特),100/4πJ/m3=1 MGOe。
8、什么叫居里溫度(Tc),什么叫磁體的可工作溫度Tw,二者有何關(guān)系?
隨著溫度的升高,由于物質(zhì)內(nèi)部基本粒子的熱振蕩加劇,磁性材料內(nèi)部的微觀磁偶極矩的排列逐步紊亂,宏觀上表現(xiàn)為材料的磁極化強(qiáng)度J隨著溫度的升高而減小,當(dāng)溫度升高至某一值時(shí),材料的磁極化強(qiáng)度J降為0,此時(shí)磁性材料的磁特性變得同空氣等非磁性物質(zhì)一樣,將此溫度稱為該材料的居里溫度Tc。居里溫度Tc只與合金的成分有關(guān),與材料的顯微組織形貌及其分布無(wú)關(guān)。
在某一溫度下永磁材料的磁性能指標(biāo)與室溫相比降低一規(guī)定的幅度,將該溫度稱為該磁體的可工作溫度Tw。由于磁性能的這一降低幅度需要視該磁體的應(yīng)用條件及要求而定,因此,所謂的磁體的可工作溫度Tw對(duì)于同一磁體來(lái)說(shuō)是一個(gè)待定值,也就是說(shuō)同一永磁體在不同的應(yīng)用場(chǎng)合可以有不同的可工作溫度Tw。
顯然,磁性材料的居里溫度Tc代表著該材料的理論工作溫度極限。事實(shí)上,永磁材料的實(shí)際可工作Tw遠(yuǎn)低于Tc。例如,純?nèi)?/span>Nd-Fe-B磁體的Tc為312℃,而其實(shí)際可工作Tw通常不到100℃。通過(guò)在Nd-Fe-B合金中添加重稀土金屬以及Co、Ga等元素,可顯著提高Nd-Fe-B磁體的Tc和可工作Tw。值得注意的是,任何永磁體的可工作Tw不僅與磁體的Tc有關(guān),還與磁體的jHc等磁性能指標(biāo)、以及磁體在磁路中的工作狀態(tài)有關(guān)。
9、什么叫永磁體的回復(fù)導(dǎo)磁率(μrec.),什么叫J退磁曲線方形度(Hk/jHc),它們有何意義?
當(dāng)磁體處在動(dòng)態(tài)工作條件下時(shí),外部反向磁場(chǎng)H或磁體內(nèi)部的退磁場(chǎng)Hd呈周期性變化,此時(shí)如圖2所示的工作點(diǎn)D亦呈周期性往復(fù)變化,定義在磁體的B退磁曲線上工作點(diǎn)D往復(fù)變化的軌跡為磁體的動(dòng)態(tài)回復(fù)線,該線的斜率為回復(fù)導(dǎo)磁率μrec.。顯然,回復(fù)導(dǎo)磁率μrec.表征了磁體在動(dòng)態(tài)工作條件下的穩(wěn)定性,它也是永磁體的B退磁曲線方形度,因此它是永磁體的一個(gè)重要的磁特性指標(biāo)之一。對(duì)于Nd-Fe-B燒結(jié)磁體,B退磁曲線為直線且bHc約等于Br,其回復(fù)導(dǎo)磁率μrec.等于B退磁曲線的斜率且μrec.=1.03~1.10。μrec越小,磁體在動(dòng)態(tài)工作條件下的穩(wěn)定性就越好。 值得注意的是,若磁體的B退磁曲線不是直線,則磁體的回復(fù)導(dǎo)磁率μrec.在不同工作點(diǎn)就有不同的值,此時(shí)如何把磁體設(shè)計(jì)在*穩(wěn)定的工作狀態(tài),就顯得非常重要。
定義磁體的J退磁曲線上,J=0.9Jr時(shí)的反向磁場(chǎng)大小為Hk,Hk/jHc可以直觀地表示磁體的J退磁曲線方形度。對(duì)于具有高jHc的Nd-Fe-B燒結(jié)磁體,jHc遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于bHc,當(dāng)反向磁場(chǎng)大于bHc但小于jHc時(shí),相應(yīng)的B退磁曲線已進(jìn)入第三象限。由(1-1)式可知,此時(shí)若磁體的J退磁曲線仍為直線,則相應(yīng)第三象限的B退磁曲線亦保持直線,此時(shí)磁體的?rec仍保持較小值,在反向外磁場(chǎng)撤消后,磁體的工作點(diǎn)仍能恢復(fù)到原來(lái)的位置。因此,Hk/jHc也是永磁體的一個(gè)重要的磁特性指標(biāo)之一,它和μrec一樣,表征了磁體在動(dòng)態(tài)工作條件下的穩(wěn)定性。
10、金屬磁性材料分為幾大類(lèi),它們是如何劃分的?金屬磁性材料分為永磁材料、軟磁材料二大類(lèi)。通常將內(nèi)稟矯頑力大于0.8kA/m的材料稱為永磁材料,將內(nèi)稟矯頑力小于0.8kA/m的材料稱為軟磁材料。
11、什么叫Nd-Fe-B永磁體,它分幾大類(lèi)?
Nd-Fe-B永磁體是1982年發(fā)現(xiàn)的迄今為止磁性能*強(qiáng)的永磁材料。其主要化學(xué)成分為Nd(釹)、Fe(鐵)、B(硼),其主相晶胞在晶體學(xué)上為四方結(jié)構(gòu),分子式為Nd2Fe14B(簡(jiǎn)稱2:14:1相)。除主相Nd2Fe14B外,Nd-Fe-B永磁體中還含有少量的富Nd相、富B相等其它相。其中主相和富Nd相是決定Nd-Fe-B磁體永磁特性的*重要的二個(gè)相。今天,Nd-Fe-B永磁體已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、醫(yī)療器械、通訊器件、電子器件、磁力機(jī)械等領(lǐng)域。
Nd-Fe-B磁體分為燒結(jié)和粘結(jié)二大類(lèi)。通常的Nd-Fe-B燒結(jié)磁體是用粉末冶金方法制造的各向異性致密磁體;而通常的Nd-Fe-B粘結(jié)磁體是用激冷的方法獲得微晶粉末,每個(gè)粉末內(nèi)含有多個(gè)Nd-Fe-B微晶晶粒,再用聚合物或其它粘結(jié)劑將粉末粘結(jié)成大塊磁體,因而通常的Nd-Fe-B粘結(jié)磁體是非致密的各向同性磁體。因此,通常的Nd-Fe-B燒結(jié)磁體的磁性能遠(yuǎn)高于Nd-Fe-B粘結(jié)磁體,但Nd-Fe-B粘結(jié)磁體有著許多Nd-Fe-B燒結(jié)磁體不可替代的優(yōu)點(diǎn):可以用壓結(jié)、注射等成型方法制作尺寸小、形狀復(fù)雜、幾何精度高的永磁體,并容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn);另外,Nd-Fe-B粘結(jié)磁體還便于任意方向充磁,能方便制作多極乃至無(wú)數(shù)極的整體磁體,而這對(duì)于Nd-Fe-B燒結(jié)磁體來(lái)說(shuō)通常很難實(shí)現(xiàn);由于Nd-Fe-B粘結(jié)磁體中主相Nd2Fe14B呈微晶狀態(tài),因此它還具有比燒結(jié)磁體耐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)。
12、什么叫Nd2Fe14B主相?
主相Nd2Fe14B是 Nd-Fe-B永磁體中**的具有單軸各向異性的硬磁性相,其體積分?jǐn)?shù)占磁體中各相的90%以上,因而稱為主相。其晶體結(jié)構(gòu)如圖3所示:晶格常數(shù)a=0.882nm,c=1.224nm,c軸為易磁化軸,每個(gè)單胞含有4個(gè)分子式的68個(gè)原子。Nd2Fe14B相的內(nèi)稟磁性是:居里溫度Tc=585K,室溫各向異性常數(shù)K1=4.2MJ/m3,K2=0.7MJ/m3,各向異性場(chǎng)Ha=7.3T,室溫飽和磁極化強(qiáng)度Js=1.61T。Nd2Fe14B的基本磁疇結(jié)構(gòu)參數(shù)為:疇壁能密度d=30MJ/m2,疇壁厚度d=5.2nm,單疇粒子臨界尺寸Dc=0.26?m。 若磁體的成分中添加了合金元素,主相的晶體結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生變化,但其內(nèi)稟磁性會(huì)發(fā)生一定的改變,添加合金元素的目的是為了改善磁體的內(nèi)稟矯頑力或其它特性。值得注意的是:在磁體中添加任何合金元素都會(huì)降低主相Nd2Fe14B的飽和磁極化強(qiáng)度Js。
13、什么叫富Nd相,它有何意義?
除主相Nd2Fe14B外,Nd-Fe-B磁體中的另一重要的相就是富Nd相。富Nd相的成分和結(jié)構(gòu)都非常復(fù)雜:Nd含量可以從55%到95%以上,其晶體結(jié)構(gòu)可以是fcc(面心立方)、dhcp(雙六方)或非晶態(tài)。其結(jié)構(gòu)和成分隨磁體合金的成分、工藝而變化。例如,鑄錠中的富Nd相的成分、結(jié)構(gòu)與燒結(jié)態(tài)磁體是不同的;而燒結(jié)態(tài)磁體中的富Nd相的成分、結(jié)構(gòu)與回火態(tài)磁體又不相同。富Nd相的存在是大塊Nd-Fe-B磁體具有高矯頑力的重要原因,永磁材料工作者的重要任務(wù)之一就是認(rèn)識(shí)、了解和控制富Nd相。
由13Q可知,若磁體中只存在主相Nd2Fe14B,則磁體在磁化或反磁化過(guò)程中,內(nèi)部的疇壁很容易移動(dòng),在宏觀上表現(xiàn)為磁體很容易被磁化或反磁化,Nd-Fe-B磁體的矯頑力就很低;若主相Nd2Fe14B晶粒周?chē)环谴判缘母籒d相包圍,則磁體在磁化或反磁化過(guò)程中,磁體內(nèi)部疇壁的移動(dòng)便只限于一個(gè)晶粒內(nèi)進(jìn)行,在宏觀上表現(xiàn)為磁體較難被磁化或反磁化,Nd-Fe-B磁體的矯頑力就較高。
Nd-Fe-B磁體中的氧主要富集在富Nd相內(nèi),起著破壞富Nd相對(duì)主相Nd2Fe14B晶粒的隔離作用,因此氧對(duì)Nd-Fe-B磁體的矯頑力的影響很大。此外,氧對(duì)富Nd相在燒結(jié)后冷卻時(shí)的共晶行為以及富Nd相與主相之間的邊界特征產(chǎn)生重要影響。
14、Nd-Fe-B燒結(jié)磁體的制作工藝是什么樣的流程?
在中國(guó),通常的Nd-Fe-B燒結(jié)磁體制作工藝流程是:
熔煉合金----制粉----取向壓型-----燒結(jié)-----回火-----磁性能檢測(cè)-----毛坯精整-----切割-----精磨-----半成品檢驗(yàn)-----電鍍-----成品檢驗(yàn)-----包裝入庫(kù)。
15、燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的機(jī)械性能有何特點(diǎn)?
燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的基本機(jī)械性能如下:
抗彎強(qiáng)度 N/mm2 | 抗壓強(qiáng)度 N/mm2 | 楊氏模量 kN/mm2 | 延伸率 % | 硬度 HV |
250-345 | 1100 | 150-160 | ~0 | 600-620 |
可見(jiàn),燒結(jié)Nd-Fe-B磁體是一種典型的脆性材料。在磁體的加工、組裝、使用過(guò)程中,需注意防止磁體承受劇烈的沖擊、碰撞、和過(guò)大的張應(yīng)力,以免磁體開(kāi)裂或崩邊掉角。值得注意的是,由于充磁狀態(tài)的燒結(jié)Nd-Fe-B磁體磁力很強(qiáng),在操作磁化狀態(tài)的磁體時(shí),還需特別注意人身**。對(duì)于尺寸較大的磁化狀態(tài)磁體的組裝,必須事先配備好相應(yīng)的組裝工具,防止因磁體的強(qiáng)吸合力扎傷手指。
16、Q:燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的深加工工藝有何特點(diǎn)?
燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的深加工工藝流程是:
磁體毛坯----外輪廓精整----切割----精磨----倒角----電鍍----檢驗(yàn)、測(cè)試----成品
磁體的外輪廓精整一般用無(wú)心磨床(圓柱形磁體)或平面磨床(方形磁體)完成,使毛坯磁體具有規(guī)整的外輪廓度并達(dá)到規(guī)定的幾何尺寸;
切割工序是用金剛石內(nèi)圓切片機(jī)或線切割機(jī),將精整后的毛坯磁體切割成接近成品的形狀和尺寸;
精磨工序是將切割好的磁體用平面磨床、雙面磨床或其它磨床將磁體的尺寸、形位公差加工到成品所規(guī)定的要求;
倒角是電鍍前的預(yù)處理工序,為減緩在電鍍過(guò)程中磁體棱邊因電流密度相對(duì)集中而造成的鍍層厚度不均勻。由于通常的燒結(jié)Nd-Fe-B成品磁體尺寸小、形狀不一,因此采用自由滾磨光整工藝*為適合該產(chǎn)品的大批量倒角加工。自由滾磨光整技術(shù)有:振動(dòng)式滾磨光整、渦流式滾磨光整、離心式滾磨光整、主軸式滾磨光整等多種方法。其中,振動(dòng)式滾磨光整生產(chǎn)效率高、倒角速度快,已廣泛為燒結(jié)Nd-Fe-B磁體深加工廠家所采用;
電鍍是為了在磁體表面形成對(duì)磁體的保護(hù)層,通常采用自由滾鍍工藝來(lái)實(shí)現(xiàn),對(duì)于尺寸較大的磁體,則采用掛鍍工藝。燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的鍍層視磁體的使用環(huán)境和外觀要求分鍍Ni、鍍Zn、磷化、電泳、合金鍍、復(fù)合鍍等。
燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的表面保護(hù)層除電鍍外,還有物**相沉積(PVD)法,物**相沉積又分蒸發(fā)鍍、濺射鍍、離子鍍?nèi)?lèi),可形成Al、Zn、Cr等鍍層;化學(xué)氣相沉積(CVD)則可形成Ti、Cr等的氮化物、碳化物鍍層。此外,燒結(jié)Nd-Fe-B磁體還可以用表面化學(xué)鈍化、化學(xué)鍍、熱浸漬、熱噴涂等方法獲得各種不同的表面保護(hù)層。
檢驗(yàn)、測(cè)試工序是對(duì)磁體成品的尺寸和形位公差、外觀狀態(tài)、鍍層耐蝕性、磁性能等產(chǎn)品規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。
17、Q:燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的電鍍工藝有何特點(diǎn)?
燒結(jié)Nd-Fe-B磁體電鍍的基本工藝大致可分為如下三個(gè)階段:
1. 鍍前表面處理
磁體鍍前要進(jìn)行除油、清洗、浸蝕(活化)、再清洗等表面處理,電鍍前磁體的表面要做到無(wú)油污、無(wú)氧化皮及銹蝕物等,鍍前磁體的表面狀況直接影響產(chǎn)品的鍍層質(zhì)量。
2. 電鍍
經(jīng)表面處理后的磁體進(jìn)行電鍍時(shí),鍍層質(zhì)量的好壞主要取決于鍍液配方和操作條件等因素。因此,在電鍍操作過(guò)程中必須嚴(yán)格遵守工藝規(guī)范,控制好鍍液成分、添加劑配比、工作溫度、電流密度等參數(shù),并根據(jù)鍍層厚度要求和沉積速度,控制好電鍍時(shí)間。
3. 鍍后處理
鍍后處理也是電鍍中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。例如,磁體在電鍍后一般要進(jìn)行中和處理和清洗,有時(shí)還要進(jìn)行光澤處理(出光)、鈍化、有機(jī)物涂覆等處理以滿足產(chǎn)品的特殊要求。
18、什么叫磁力線,它有何特點(diǎn)?
人們將磁力線定義為處處與磁感應(yīng)強(qiáng)度相切的線,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與磁力線方向相同,其大小與磁力線的密度成正比。了解磁力線的基本特點(diǎn)是掌握和分析磁路的的基礎(chǔ)。
理論和實(shí)踐均表明,磁力線具有下述基本特點(diǎn):
1. 磁力線總是從N極出發(fā),進(jìn)入與其*鄰近的S極,并形成閉合回路。這一現(xiàn)象在電磁學(xué)中稱為磁通連續(xù)性定理,由Maxwell方程描述為:
V.B=0 (4-1)
上式又稱為磁場(chǎng)的高斯定律,表示任意磁場(chǎng)的散度為0,即通過(guò)任意閉合曲面的凈磁通總是0,磁力線總是閉合的。
2. 同電流類(lèi)似,磁力線總是走磁阻*?。ù艑?dǎo)率*大)的路徑,因此磁力線通常呈直線或曲線,不存在呈直角拐彎的磁力線。
3. 任意二條同向磁力線之間相互排斥,因此不存在相交的磁力線。
4. 當(dāng)鐵磁材料未飽和時(shí),磁力線總是垂直于鐵磁材料的極性面。當(dāng)鐵磁材料飽和時(shí),磁力線在該鐵磁材料中的行為與在非鐵磁性介質(zhì)(如空氣、鋁、銅等)中一樣。
由于磁力線具有這樣的基本特性,因此介質(zhì)的磁化狀態(tài)取決于介質(zhì)的磁學(xué)特性和幾何形狀。顯而易見(jiàn),在通常情況下,介質(zhì)都處于非均勻磁化狀態(tài),也就是說(shuō)通常介質(zhì)內(nèi)部的磁力線都成曲線狀態(tài)且分布不均勻;另外,由于在自然界雖存在電的絕緣體,但不存在磁的絕緣體,使得通常的磁路都存在漏磁。介質(zhì)處于非均勻磁化狀態(tài)和磁路都存在漏磁這二個(gè)特征,就決定了磁路的準(zhǔn)確計(jì)算非常復(fù)雜。
19、什么叫磁路,什么叫磁路的開(kāi)路、閉路狀態(tài)?
磁路是指由一個(gè)或多個(gè)永磁體、載流導(dǎo)線、軟鐵按一定形狀和尺寸組合,以形成具有特定工作氣隙磁場(chǎng)的構(gòu)件。軟鐵可以是純鐵、低碳鋼、Ni-Fe合金、Ni-Co合金等具有高磁導(dǎo)率的材料。軟鐵又稱為軛鐵,它在磁路中起著控制磁通流向、增加局部磁感應(yīng)強(qiáng)度、防止或減少漏磁、以及提高整個(gè)構(gòu)件的機(jī)械強(qiáng)度的作用。
通常將沒(méi)有軟鐵時(shí)單個(gè)磁體所處的磁狀態(tài)稱為開(kāi)路狀態(tài);當(dāng)磁體處在由與軟鐵一起構(gòu)成的磁通回路中時(shí),稱此磁體處于閉路狀態(tài)。
20、什么叫安培定律?
在麥克斯韋(Maxwell)方程組中,磁場(chǎng)強(qiáng)度H與電流密度J的關(guān)系為:
V*H=J (4 - 2)
其積分形式為:∮H×cosα×dl =ΣI (4-3)
它表示,磁場(chǎng)H沿任意回路的線積分等于以該回路為邊界的任意曲面內(nèi)的電流強(qiáng)度,這就是有名的安培環(huán)路定律。安培環(huán)路定律和磁通連續(xù)性定理是求解一切磁路問(wèn)題的二個(gè)基本關(guān)系式。
從人類(lèi)發(fā)現(xiàn)天然磁石能吸引鐵、并可作成指南針用于航海,到1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電和磁之間的關(guān)系,期間經(jīng)過(guò)了2000多年的漫長(zhǎng)歷史。1825年前后,安培和歐姆分別提出了他們劃時(shí)代的定律。同年,William Sturgeon制成了人類(lèi)歷史上**個(gè)電磁鐵。1830年,法拉第(MichaelFaraday)和亨利(JosephHenry)分別發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。1832年,William Sturgeon發(fā)明了轉(zhuǎn)動(dòng)式電磁發(fā)動(dòng)機(jī)。1856年,德國(guó)的西門(mén)子(Werner Siemens)發(fā)明了劃時(shí)代的電動(dòng)機(jī)。1873年,倫敦**科學(xué)院的麥克斯韋(J. C.Maxwell)用系統(tǒng)而**的數(shù)學(xué)形式表達(dá)了有關(guān)電和磁的全部定律----麥克斯韋方程組,至此,電磁學(xué)理論基本成熟。麥克斯韋方程組凝聚了從1820年到1860年間,許多值得人類(lèi)永遠(yuǎn)紀(jì)念的杰出科學(xué)家的貢獻(xiàn)。他們是:庫(kù)侖、安培、法拉第、高斯、韋伯、赫姆霍茲、亨利、焦耳、楞茨、泊松、麥克斯韋、洛侖茲、畢奧等。磁學(xué)知識(shí)問(wèn)答