本國新磁性材料事業發展情況

點擊次數:更新時間:2017-03-14 13:03:02【打印】

  1.無鏑燒結磁鐵,日本產綜研開發出制造方法
  日本產業技術綜合研究所可持續材料研究部門以在低熱負荷下對微細釹鐵硼(NdFeB)粉末進行通電燒結的方法為基礎,開發出了不添加鏑(Dy)也可保證頑磁力不降低的致密燒結磁鐵的生產方法,并確認了這種方法的有效性。相關研究成果已在2014年3月21~23日于東京都目黑區舉行的日本金屬學會“2014春期演講大會”上發表。鏑是一種稀土金屬,絕大部分產自中國。在汽車廠商中,希望不使用鏑也能制造出混合動力車及電動汽車用驅動馬達的需求增加。
  作為高性能磁鐵,釹鐵硼磁鐵添加鏑的目的在于改善其高溫性能。為了解決鏑資源問題,產綜研可持續材料研究部門的相位控制材料研究小組展開了研發,目標是使不添加鏑也可與以往產品具有同等頑磁性能的釹鐵硼磁鐵實現實用化。
  相位控制研究小組采用的方法是利用產綜研的開發成果——脈沖通電燒結機(帶伺服加壓機構)實施200M~600MPa高加壓燒結。加壓成型模具一般使用石墨(碳)模具,而此次使用的是適合高加壓燒結的“WC-FeAl”成型模具。WC-FeAl是在鐵鋁合成材料中合成碳化鎢(WC)的超硬合金,也是產綜研的開發成果。
  對構成釹鐵硼磁鐵微細組織的晶體顆粒實施微細化處理后,即使不添加鏑也可發揮同等的磁鐵性能。因此,相關研發在大學及企業中日趨活躍。相位控制材料研究小組在作為原始原料的微細釹鐵硼粉末方面使用了愛知制鋼生產的HDDR-NdFeB粉末“MFP15”。“HDDR”(Hydrogenation-Disproportionation-Desorption-Recombination)是一種利用高溫使釹鐵硼合金吸收氫氣、再使這些氫氣(氫原子)作用于釹鐵硼晶界使其粉碎成微細粉末的方法。愛知制鋼的“MFP15”粉末實現了平均粒徑113μm的微細程度。
  在制造磁鐵時,將“MFP15”粉末在成型模具中注滿,利用600~750℃的燒結溫度在真空環境中進行通電脈沖燒結。這時,盡管NdFeB粉末實現了相對密度達到99%的致密燒結,但卻出現了表示磁性能的矯頑力(Hc)略有下降的現象。作為原料的釹鐵硼粉末本來具有14kOe左右的矯頑力,但燒結品的矯頑力卻降到了12kOe左右,下降了約10%。
  因此,研究小組在居里點(Tc)下的750℃對釹鐵硼燒結品實施了10分鐘的后熱處理實驗,獲得的數據表明,此時的矯頑力恢復到了原料粉末本來的水平。產綜研表示,“今后還將考慮在加壓燒結后繼續對成型模具加壓,從而最終增加后熱處理的改進方法”。
  產綜研指出,利用此次的研究成果,對微細HDDR-NdFeB粉末采用通電燒結法這種低溫燒結法,“使細致且矯頑力高的釹鐵硼各向異性(結晶高取向)燒結體的制作取得了眉目”。
  產綜研可持續材料研究部門參與了日本經濟產業省實施的未來開拓研究項目“新一代汽車高效率馬達用磁性材料技術開發”,此次的研發成果正是該項目的一項內容。(特約撰稿人:丸山 正明)
  2.恩梯恩開發出磁性和強度業內最高的磁芯,用于高頻淬火設備
  恩梯恩開發出磁氣特性和強度業內最高的磁芯,用于高頻淬火設備。這種磁芯是在鐵粉表面涂布熱固性樹脂壓縮成形的。該公司內部的設備已經采用,并開始向高頻淬火設備廠商及高頻熱處理加工企業銷售。
  機械部件一般通過熱處理來提高強度和硬度,從而提高可靠性。汽車的驅動軸、曲軸及齒輪等驅動部件大多形狀復雜,并且需要加固及加硬特定部位,因此要通過高頻感應加熱(高頻淬火)只對必要部位進行淬火。這就需要在高頻淬火設備的加熱線圈上安裝將線圈的磁力線導向工件表面的磁性材料“磁芯”。以前存在的課題是因磁芯強度低,加工工時長及材料損耗多。
  這次開發的磁芯使用粉末冶金用鐵粉作為磁性粉末,通過添加熱固性樹脂制成顆粒,從而在鐵粉表面形成絕緣覆膜。另外,通過壓縮成形和加熱硬化來減少覆膜損壞。從而減少了粉末間的接觸。與市售品相比,飽和磁通密度提高了10%,比磁導率提高了30%,鐵損降低了15%,達到了業內最高性能水平。另外,徑向壓潰強度也達到市售品的5倍。徑向壓潰強度是在壓潰環狀物的方向上施加力而測得的強度,強度大時,會夾緊磁芯,即使切削也不容易損壞。

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