高性能粘结钕铁硼磁性材料生产工艺环境影响分析-行业动态-中稀依诺威(山东)磁性材料有限公司
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    高性能粘结钕铁硼磁性材料生产工艺环境影响分析

    发布日期:2020年03月23日 关注次数:

    高性能粘结钕铁硼磁性材料生产工艺环境影响分析

    摘要:现阶段,随着社会的发展,我国的各行各业的发展也有了很大的进步。钕铁硼是第三代永磁材料,它是以Nd2Fe14B化合物为基体,含有少量富硼相、富钕相以及少量杂质(α-Fe、氯化物、空洞)的永磁材料,主要成分为稀土钕(Nd)、铁(Fe)、硼(B)。钕铁硼永磁材料的试样和产品性能均为永磁材料中最高的,其机械强度也比其它永磁材料高很多,其应用领域和发展前景非常可观。我国是钕铁硼永磁体的产量大国,但不是强国,因为国内多数钕铁硼永磁体生产企业的设备陈旧、工艺技术落后等原因,生产的产品在性能和稳定性方面落后于发达国家,致使国产的永磁产品一直不能进入钕铁硼永磁体的主流应用领域。

    关键词:高性能粘结钕铁硼磁性材料;生产工艺;环境影响分析

    引言

    磁性材料作为电子工业的基础功能材料,应用范围极其广泛,对磁性材料的人均使用量,已经成为衡量一个国家科技发达程度的重要标志。

    1概述

    烧结钕铁硼永磁材料是应用粉末冶金工艺,将预烧料制成微粉,压制成型制成坯料,再进行烧结而制成,具有高磁能积、高矫顽力和高工作温度等特性,主要应用于大中型电动机、风力发电机等领域。粘结钕铁硼永磁材料是把钕铁硼磁粉与高分子材料及各种添加剂均匀混合,再用模压或注塑等成型方法制造的磁体。粘结钕铁硼性能不如烧结钕铁硼,但其具备工艺简单、造价低廉、体积小、精度高、磁场均匀稳定等优点,主要应用于信息技术、办公自动化、消费类电子等领域。热压钕铁硼永磁材料是通过热挤压、热变形工艺制成的磁性能较高的磁体,具有致密度高、取向度高、耐蚀性好、矫顽力高和近终成型等优点。

    2粘结钕铁硼磁性材料工艺过程

    2.1原辅材料用量

    钕铁硼磁性材料生产主要原料是钕、铌铁混合稀土金属、纯铁和硼铁合金等,辅助材料主要为氩气,能源以电能为主。

    2.2工艺流程及污染物产生环节

    高性能粘结钕铁硼磁性材料的生产是将原辅材料在真空感应合金炉中熔配成母合金(锭子),然后在真空快淬炉中进行二次高温熔化成液体,通过气阀调节氩气压力将熔体从坩埚下端的窄缝直接喷射到高速转动的轧辊的表面,再以百万分之一秒的速率冷却(真空速凝)形成非晶或微晶的窄薄带片(厚度为30-80μm,宽度为1-3mm),经整形和晶化(真空整形机、真空晶化炉)处理后,得到纳米(50-20nm)粘结钕铁硼磁性材料产品,(1)原料检测及配料。首先对原料进行成份、非金属杂质分析,对符合质量要求的原料进行表面检查,如表面氧化(主要针对纯铁),则对原料表面进行处理,确保原料表面无氧化物。将原料纯铁、硼铁合金等切断,再根据配方将纯铁、硼铁、金属钴等按一定比例称量、配料混合后装入真空感应合金炉坩埚。原料纯铁表面的锈处理采用抛丸机,会产生微量粉尘和轻度噪声。(2)真空感应熔化。将装入真空感应合金炉中的原料,在密闭、真空、充氩的条件下,通过高频振荡感应加热使炉料熔化形成合金。由于稀土元素活泼,容易氧化,熔化需要在真空条件下进行。先将Fe、B-Fe熔清后再加入高纯稀土金属。达到所要求的真空度后,开始送电,先用小功率预热。(4)真空速凝。将母合金锭装入真空快淬炉坩埚中,然后在密闭、真空、充氩的条件下,通过高频振荡感应加热使母合金锭进行二次高温熔化成液体,通过气阀调节氩气压力将熔体从坩埚下端的窄缝直接喷射到高速转动的轧辊的表面,再以百万分之一秒的速率冷却(真空速凝)形成非晶或微晶的合金晶片(厚度为30-80μm,宽厚为1-3mm),用熔体快淬所得的磁粉具有较高的剩磁和矫顽力。(5)整形。将真空速凝产生的合金晶片在充氩气保护状态下,在真空整形机中通过机械振动进行机械破碎,整形形成大小较均匀的合金晶片,并取样进行磁性能检测。(6)晶化。在充氩气保护状态下,将合金晶片在真空晶化炉中升温进行晶化处理后,得到纳米(20nm)粘结钕铁硼磁性材料产品。(7)包装。充氩气保护状态下,将纳米粘结钕铁硼磁性材料产品混合均匀后称重包装。称重包装时有微量粉尘。

    3今后行业发展趋势

    3.1高性能钕铁硼生产、应用将是行业今后发展的重点

    近年来,在节能环保、新能源汽车、信息技术和高端装备等战略性新兴产业发展的推动下,一些国内企业不断引入国外钕铁硼永磁先进生产技术、设备和管理经验,投入资金开展自主研发,推动了我国钕铁硼制造技术的快速提高。预计2016~2018年,全球高性能钕铁硼永磁需求年均复合增长率将达到19%,其中,新能源汽车驱动电机、汽车微电机(包括EPS)、变频空调、机器人和节能电梯等领域将成为重要的增长驱动力。高性能钕铁硼占比将逐步提高。

    3.2推动集约化和高端化发展

    实现资源综合利用的集约化研究、生产,提高资源综合利用率。促进稀土材料高值利用,提升关键材料、设备和零部件保障能力,加大培植钕铁硼材料在工业智能制造、高档数控机床、轨道交通、航空航天、海洋工程等重点领域的应用。

    3.3建立产品创新、工艺技术创新的领先战略

    通过建立研发产业园,注重研发及产业转化带动产业发展。以高性能永磁材料研发中心为核心联合行业大型企业与优秀研究院所、高校打造新的产学研联合发展体系,推动稀土元素功能开发、机理研究和稀土功能材料整体创新,加强稀土短线新产品的开发。建立新的价值链,扩大稀土在节能、环保和家电等下游领域应用,实现上下游利益共享、协同发展,要高度重视知识产权布局,化解海外专利对我国产业的制约。

    结语

    粘结钕铁硼磁性材料其工艺过程中污染物产生量较小,在采取了有效治理措施后,对环境影响不大。在当今“节能环保、低碳经济”的大背景下,国家正在鼓励发展新能源汽车、风力发电、节能电机等新兴行业,而高性能粘结钕铁硼磁性材料的生产作为环境友好型行业未来将有更大的发展空间。

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