如何制造烧结稀土钕磁体，制造工艺流程有哪些？

稀土钕磁体（NdFeB），俗称钕磁铁，是目前最坚固的永磁体，主要由钕（Nd）、铁（Fe）和硼（B）的合金制成的，用于从手机、电脑到风力涡轮机等众多行业。磁体的磁性都是磁铁里面所有电子的轨道角动量磁矩和内禀磁矩的总和，其中内禀磁矩（主要指电子自旋磁矩）是最重要的贡献者。钕磁铁是一种功能强大但又不太显眼的磁铁，它与其他磁铁相比，较小的体积的钕磁铁具有更大的磁性，使其成为一个多用途的选择，特别适合需要一个不引人注意的解决方案或空间昂贵的应用。

钕磁体（NdFeB）的制造工艺

钕稀土磁合金是由一种主要由钕（Nd）、铁（Fe）和硼（B）的合金制成的，根据所生产磁体的等级以及运行所需的温度，添加额外的元素，这些元素通常包括铝（AL）、铌（Nb）和镝（Dy），混合后，将元素放置在真空炉中，通过真空感应熔炼过程加热并形成合金，该过程利用电流熔化元素，同时保持其无污染物。

熔化及研磨

一旦获得所有成分，它们通常会用电流熔化以形成块状或条状，然后将这些合金锭通过气流磨研磨或研磨成粉末并混合以准备压制，气流磨允许产生特定尺寸的颗粒。合金的成分和混合物决定了磁铁的强度、等级和其他特性，对于钕磁铁的生产，研磨颗粒的尺寸通常在3微米左右。

压制和磁化

在研磨过程之后，颗粒被压在一起，所使用的方法因生产的磁铁等级和制造商而异，三种主要的压制方法为轴向、横向和等静压。在压制过程中，施加外部磁场，将颗粒的磁畴对准并设置在一个方向上，称为磁化方向。压制过程完成后，材料在烧结前退磁，这包括在无氧环境中将材料加热至极高温度但低于材料熔点。通过施加磁场给出优选的磁化方向压制后，磁铁制造商最终得到一个块状，该块状经过烧结以赋予其更敏锐的磁性。

烧结

压制后，磁铁还不是很坚固，烧结有助于通过加热将磁性颗粒锁定到位，小心地将合金混合物加热到足够高以粘附但足够低以避免液化的温度。烧结将已经压制的颗粒融合在一起形成一个固体块，一个完整的磁体通过一个称为淬火的过程快速冷却，最大限度地提高了磁性能，并最大限度地减少了在低于烧结温度下可能产生的磁性能较差的合金变体。

机械加工

烧结通常会使磁铁收缩，通常需要为其各自的应用提供特定的尺寸和形状，因此使用称为机加工的过程来定义形状及公差。冷却后，使用线切割放电或金刚石切割工具将磁铁加工成所需形状，并在电镀前进行清洁和干燥，以防腐蚀。

镀层

钕会腐蚀，因此为防止腐蚀，磁体上有镀层，大多数钕磁铁都是先镀上一层镍，然后再镀上一层铜，最后再镀上一层镍，也可以根据具体要求，使用其他专业镀层及涂层。

磁化

现在磁铁几乎准备好了，但它们还没有完全磁性，换句话说，它们已被分配了磁极方向，但尚未激活磁力，它们不会发挥其全部磁性能力吸引或排斥。为了激活它们的磁性，经常使用工业磁化器。将磁块放入其中并暴露在强磁场中，然后将磁铁放置在电磁线圈内，并暴露在比磁铁所需强度至少强3倍的磁场中，并磁化至饱和，以实现最大磁输出，这是通过将磁铁及其磁化方向与磁场对齐来实现的。

磁极方向

磁极方向识别磁铁磁极的最简单方法是使用数字磁极标识符，或使用已识别磁极的磁铁。识别磁铁的磁极方向一个指南针就足够了，当使用指南针来识别磁铁的磁极时，重要的是要记住磁极被吸引到其相反的磁极上，指南针的指针本身是一个小磁棒，因此有一个北极和一个南极。

磁极的排列可以通过使用磁性观察膜来观察，它会对其下方磁铁的磁力线产生反应，观查膜的深色区域表示磁极面，浅色区域表示磁极之间的间隙。通过测量磁力线之间的间隙，可以确定磁极间距（频率），磁性观查膜不会指出北极是北极还是南极。磁性观察膜含有悬浮在黏性油状物质中的微小镍片胶体溶液，镍是铁磁性的，薄片会在磁场作用下发生反应。当它们悬浮在溶液中时，同时暴露在磁场中时，它们可以无阻碍地旋转，从而使它们沿着磁通线排列。

结论

磁铁的性能如何，还会受到晶体结构的影响，一些晶体的结构有利于形成比较强的磁各向异性，在设计磁铁的时候，还要考虑怎么优化晶体结构来获得更好的性能。制造钕磁体的过程是一个复杂而有趣的过程，重要的是要以专业的方式完成，磁铁的形成方式会影响它的功能。