釹鐵硼粘結(jié)磁體及其在微電機(jī)中的應(yīng)用
王學(xué)正（上海躍龍有色金屬有限公司200949）
【摘 要】介紹快淬釹鐵硼粘結(jié)磁體的制取、性能及其在微 電機(jī)行業(yè)中的應(yīng)用，指出國內(nèi)外 微電機(jī)行業(yè)有采用釹鐵硼粘結(jié)磁體取代其它永磁體的趨勢。
【敘 詞】釹鐵硼系永磁材料粉末粘結(jié)磁體快速淬火微電機(jī)應(yīng)用
80年代中期，第三代稀土永磁——釹鐵硼永磁分別用快淬法和粉末冶金法實現(xiàn)了工業(yè)化。由于快淬釹鐵硼(NdFeB)粘結(jié)磁體磁性能好，成型工藝簡單，原材料利用高，易得到高的尺寸精度及薄壁(可達(dá)Imm)復(fù)雜形狀，機(jī)械性能好，可作常規(guī)切削加工，且易實現(xiàn)多極充磁，因此，國內(nèi)外微電機(jī)行業(yè)正逐步采用NdFeB粘結(jié)磁體取代其它永磁體。采用釹鐵硼粘結(jié)永磁可使微電機(jī)更趨向高效率、輕結(jié)構(gòu)和小型化，這在計算機(jī)工業(yè)、汽車工業(yè)、儀器儀表工業(yè)更具有重要意義，并且正在發(fā)展到其它各個工業(yè)領(lǐng)域。
l 國外快淬釹鐵硼及其粘結(jié)永磁
美國GM公司是快淬NdFeB永磁材料生產(chǎn)技術(shù)專利的持有者。它的工藝流程如圖1所示，主要是將合金元素按配比置于感應(yīng)爐中冶煉成錠，再將此錠采用成熟的補(bǔ)晶快淬工藝，在真空或保護(hù)氣體中快淬成薄帶。GM公司為滿足不同的需要，先后推出了幾種牌子的快淬粉（見表1）。
成型的薄帶，稍經(jīng)磨碎，添加一定比例的聚合粘結(jié)劑，采用模壓法或注射法，則可取得粘結(jié)磁體（見圖2）。壓縮成型及注射成型的主要性能見表2。
美國GM公司早在1986年，投資l億美元興建了一條先進(jìn)的自動化程度極高的年產(chǎn)達(dá)450t釹鐵硼快淬生產(chǎn)線，其中兩種快淬粉MQP-A和MQP-B百分之85產(chǎn)量銷往世界各地。日本大同持殊公司購買了該公司快淬NdFeB粉的專利權(quán)，也開始生產(chǎn)NdFeB快淬粉。
在粘結(jié)磁體方面，國外許多公司十分重視粘結(jié)NdFeB永磁的開發(fā)利用，在美國、日本、歐洲等30余家主要稀土粘結(jié)磁體生產(chǎn)廠相繼開發(fā)了NdFeB注射和模壓磁體，其磁體的主要性能如表2所示。
目前NdFeB粘結(jié)磁體在美國有GM、OSM、XOLOX等12家，德國有VA、BONN等4家，日本有精工艾普森、日立金屬、TME等13家，其中精工艾普森公司是日本****的生產(chǎn)單位，該公司注射型快淬釹鐵硼永磁已系列化，1990年生產(chǎn)能力已超過40t。，
2 國內(nèi)快淬釹鐵硼及其粘結(jié)永磁
我國快淬NdFeB及粘結(jié)永磁研究開始于1986年，起步較晚，1988年北京鋼鐵研究院與上海鋼鐵研究所分別完成快淬NdFeB三元合金粘結(jié)磁體及制造裝置的技術(shù)鑒定，其磁能積(BH)max達(dá)到60. 8kj/m3與此同時，中科院金屬研究所、包頭稀土研究院、核工業(yè)設(shè)計院與成都1409所，都研制出快淬NdFeB粘結(jié)磁體
在生產(chǎn)方面，北京鋼鐵研究院和北京坤奇公司是國內(nèi)****生產(chǎn)磁粉單位，具備裝爐 量30kg級真空單輥設(shè)備．其快淬粘結(jié)永磁(BH)max達(dá)到48～72kj／m3。
吉林8272廠也建立了完備的粘結(jié)生產(chǎn)線，已購進(jìn)l0t真空快淬設(shè)備，北京稀土磁性材料廠、浙江海寧鹽官磁性材料廠、上海磁鋼廠、成都L 409所、核工業(yè)第八研究所、瞳{東冶金研究所、桂林電器科學(xué)研究所和某些大專院校也在進(jìn)行MQ快淬粉和粘結(jié)磁體昀開發(fā)生產(chǎn)。
國內(nèi)第一家中美合資生產(chǎn)的NdFeBMQ磁粉的北京森瑞新磁性材料有限公司，1992年從美國引進(jìn)了兩臺日產(chǎn)5～7kg的快淬實驗性設(shè)備，年生產(chǎn)能力達(dá)30～50t。該公司還將在海南省興建300tMQ生產(chǎn)線�？梢灶A(yù)計，我國“九五”期內(nèi)釹鐵硼MQ粉年生產(chǎn)能力可達(dá)500t左右。國內(nèi)NdFeB粘結(jié)磁體質(zhì)量 已基本上趕上國外水平，表3給出了國內(nèi)主要生產(chǎn)單位產(chǎn)品的性能。
3 國外NdFeB粘結(jié)磁體在微電機(jī)中的應(yīng)用
美國GM公司MQP粉的上市，擴(kuò)大了粘結(jié)磁體的應(yīng)用范圍，汽車用電機(jī)是NdFeB永磁的巨大市場，汽車中一般有30個部件需要用電機(jī)完成多種機(jī)械動作，最****豪華轎車上用各類永磁電機(jī)總量可達(dá)60～70臺。雖然目前汽車上還普遍使用鐵氧體永磁電機(jī)，但性能優(yōu)異的輕型小體積高效的NdFeB永磁電機(jī)必將取代鐵氧體永磁電機(jī)，如英國磁體開發(fā)公司采用薄壁環(huán)型NdFeB磁體取代原直流電機(jī)的鐵氧體永磁，在相同磁體體積下，扭矩從0. 3Nm提高到2Nm。
日本三菱金屬公司利用快淬NdFeB粘結(jié)永磁研制D10～l2mm照相卷片電機(jī)，用于攝象機(jī)和照相機(jī)中，1990年產(chǎn)量達(dá)5萬臺。
意大利的菲亞特公司正在研制6極Nd-FeB電機(jī)。新西蘭ECS公司制造64級快淬NdFeB永磁無刷電機(jī)，用于洗衣機(jī)主軸驅(qū)動，大大提高整機(jī)自動化程度和控制性能，年產(chǎn)量已達(dá)10萬臺。
日本是當(dāng)今世界上稀土粘結(jié)磁體應(yīng)用最多的國家，而精工艾普森公司早在1982年率先研制成粘結(jié)稀土永磁，用于微電機(jī)用量約占總產(chǎn)量的百分之60～80。
日本采用NdFeB粘結(jié)磁體生產(chǎn)微電機(jī)的公司還有芝蒲制作所，生產(chǎn)10～30WSIC系列的無刷直流扁乎型電機(jī)，用于空調(diào)及辦公器械。安川電機(jī)公司生產(chǎn)直徑為Smm的永磁步進(jìn)電機(jī)。三菱金屬公司生產(chǎn)FM-12、FM-16直徑為4.2mm和2.Smm超薄形式電機(jī)。
在電子計算機(jī)及其外圍器械、磁頭存取用的電機(jī)、聚焦追蹤傳動用的直線電機(jī)、打點(diǎn)式打印機(jī)等已大量采用MQ粘結(jié)磁體�？霳cIFeB粘結(jié)磁體還可應(yīng)用于多種家用電機(jī)，如空調(diào)、冰箱、烘_]二機(jī)、電話、電剃刀、吸塵器及充電式電動工具等。
4國內(nèi)NdFeB粘結(jié)磁體在微電機(jī)中的應(yīng)用
快淬NdFeB粘結(jié)磁體在微電機(jī)中的應(yīng)用，如上海儀表電機(jī)廠研制開發(fā)生產(chǎn)的36BY02步進(jìn)電機(jī)。年需求量為4～6萬臺 過去從瑞士SIAI公司進(jìn)口，現(xiàn)采用NdFeB粘結(jié)磁環(huán)，電機(jī)性能完全達(dá)到進(jìn)口電機(jī)指標(biāo)。 上海照相機(jī)三廠采用上海鋼研所提供MQ粘結(jié)瓦形磁體，研制TD14mm卷片電機(jī)，內(nèi)市場需求10萬臺。粘結(jié)磁體用于微電機(jī)還有山東冶金所的鐘表步進(jìn)電機(jī)，上海直流電機(jī)制造廠研制的雨刷電機(jī)。西安微電機(jī)研究所及高等院校等也正在研制MQ粉類小高效微電機(jī)。預(yù)計“九五”期內(nèi)，我國快淬NdFeB粉用量達(dá)120t左右。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，工廠自動化、辦公室自動化、住宅自動化的普及，需要的高效徽電杌量愈來愈多，快淬NdFeB用量也將愈來愈大。
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