磁性材料的特性、工艺及检测知识汇总

物质大都是由分子组成的，分子是由原子组成的,原子又是由原子核和电子组成的。在原子内部,电子不停地自转，并绕原子核旋转，电子的这两种运动都会产生磁性。但是在大多数物质中，电子运动的方向各不相同、杂乱无章，磁效应相互抵消。因此，大多数物质在正常情况下，并不呈现磁性。

铁、钴、镍或铁氧体等铁磁类物质有所不同，它内部的电子自旋可以在小范围内自发地排列起来，形成一个自发磁化区，这种自发磁化区就叫磁畴。铁磁类物质磁化后，内部的磁畴整整齐齐、方向一致地排列起来,使磁性加强，就构成磁铁了。磁铁的吸铁过程就是对铁块的磁化过程，磁化了的铁块和磁铁不同极性间产生吸引力，铁块就牢牢地与磁铁“粘”在一起了。

主要有如下3个性能参数来确定磁铁的性能：

剩磁Br : 永磁体经磁化至技术饱和，并去掉外磁场后，所保留的Br称为剩余磁感应强度。

矫顽力Hc: 使磁化至技术饱和的永磁体的B降低到零，所需要加的反向磁场强度称为磁感矫顽力，简称为矫顽力。

磁能积BH: 代表了磁铁在气隙空间(磁铁两磁极空间)所建立的磁能量密度，即气隙单位体积的静磁能量。

金属磁性材料分为永磁材料、软磁材料二大类。通常将内禀矫顽力大于0.8kA/m的材料称为永磁材料，将内禀矫顽力小于0.8kA/m的材料称为软磁材料。

磁力从大到小排列为：钕铁硼磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁。

铁氧体：性能低和中，价格最低，温度特性良，耐腐蚀，性能价格比好

钕铁硼：性能最高，价格中，强度好，不耐高温和腐蚀

钐钴：性能高，价格最高，脆，温度特性优，耐腐蚀

铝镍钴：性能低和中，价格中，温度特性优，耐腐蚀，耐干扰性差

钐钴，铁氧体，钕铁硼可用烧结和粘结方法制造，烧结磁性能高，成型较差，粘结磁铁成型性好，性能降低很多。AlNiCo可用铸造和烧结方法制造，铸造磁铁性能较高，成型性较差，烧结磁铁较低，成型性较好。

钕铁硼永磁材料是以金属间化合物Nd2Fe14B为基础的永磁材料。钕铁硼具有极高的磁能积和矫力，同时高能量密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用，从而使仪器仪表、电声电机、磁选磁化等设备的小型化、轻量化、薄型化成为可能。

材质特点：钕铁硼的优点是性价比高，具良好的机械特性；不足之处在于居里温度点低，温度特性差，且易于粉化腐蚀，必须通过调整其化学成分和采取表面处理方法使之得以改进，才能达到实际应用的要求。

制造工艺：钕铁硼的制造采用粉末冶金工艺。

工艺流程：配料 → 熔炼制锭→ 制粉 → 压型 → 烧结回火 → 磁性检测 → 磨加工 → 销切加工 → 电镀 → 成品。

磁铁都有两极，但在某些工作位置需要单面极的磁铁，所以需要用铁片把一面磁铁包住，使铁片包住的那一面磁性被屏蔽，通过铁片的折射到另外一面的磁铁，使另外一面的磁铁磁力增强，这样的磁铁被统称为单面磁或者单面磁铁。不存在真正的单面磁铁。

单面磁铁所用的材料一般为弧形铁片和钕铁硼强力磁铁，单面磁铁所用的钕铁硼强力磁铁的形状一般为圆片形状居多。

（1）印刷品行业中被广泛使用，在礼品包装盒、手机包装盒、烟酒包装盒、手机包装盒、MP3包装盒、月饼包装盒等等产品里面都有单面磁铁的存在。

（2）皮具行业中被广泛使用，箱包、公文包、旅行包、手机套、钱包等等皮具中都有单面磁铁的存在。

（3）文具行业中被广泛使用，笔记本、白板扣、文件夹、磁性铭牌等等都有单面磁铁的存在。

要注意室内的湿度，必须维持在干燥的水平。温度不要超过室温；黑块或毛坯状态的产品存放时可适当涂油（一般的机油即可）；电镀产品应真空密封或隔绝空气存放，以保证镀层的耐腐性能；充磁产品应当吸合在一起并装箱存放，以免吸起其它金属体；充磁产品存放应当远离磁盘、磁卡、磁带、计算机显示器、手表等对磁场敏感的物体。磁铁充磁状态运输时应该屏蔽，特别是航空运输一定要彻底屏蔽。

只有能吸附到磁铁上的材料才能起到隔断磁场的作用，而且材料越厚，隔磁的效果越好。

软磁材质铁氧体属于导磁材料，具体高磁导率，高电阻率，一般在高频下使用，主要用于电子通讯。像我们每天接触的电脑、电视机，里面都有应用。

软磁铁氧体主要有锰锌跟镍锌等，锰锌铁氧体导磁率大于镍锌铁氧体。

据悉，铁氧体的居里温度在450℃左右，通常大于等于450℃。硬度在480-580左右。钕铁硼磁体居里温度基本都在350-370℃之间。但钕铁硼磁体使用温度都达不到居里温度，温度超过180-200℃磁性能已经衰减很多了，磁损也很大了，已经失去使用价值了。

磁芯，特别是铁氧体材料，其几何尺寸等多种多样。为满足各种不同的设计的要求，磁芯的尺寸也是为了适合最优化要求而计算的。这些现有磁芯参数，包括诸如磁路径，有效面积和有效体积等物理参数等。

角半径之所以重要的是因为如果磁芯的边缘过于锋利的话，就有可能在精确严密绕制过程中划破线的绝缘。注意保证磁芯的边缘圆滑。铁氧体磁芯制作模具是有一定的标准圆度半径的，而且这些磁芯是经过打磨和去除毛刺处理的，以减少其边缘的锋利。另外，大多磁芯经过油漆或覆盖以不仅使其角钝化，更使得其绕线面光滑，粉芯则具有一面是压力半径，另一面是去除毛刺处理的半圆。对于铁氧体材料，则额外的提供一个边缘覆盖。

满足变压器需要的磁芯应该具备一方面具有较高的磁感应强度，另一方面保持其温升在一定限度之内。

对于电感来说，磁芯应该有一定的气隙以保证其在较高dc 或ac 驱动情况下有一定的磁导率水平，铁氧体和带芯都可以开气隙处理，粉芯具有其自带的气隙。

应该说，对于这个问题没有什么答案的，因为磁芯的选择是依据应用场合和应用频率等确定的，任何材料的选择都还有市场等因素的考虑，比如，某些材料可以保证其温升较小，但是其价格昂贵，这样，当选择材料以针对较高的温升的时候，就有可能选择较大的尺寸但较低价格的材料以完成这样的工作，所以，所谓最好的材料的选择要首先针对你的电感或变压器的应用要求，从这点上来说,其运行频率和造价等就是重要因素了，不同材料的优化选择是依据开关频率、温升以及磁通密度等确定的。

抗干扰磁环又被称为铁氧体磁环。抗干扰磁环称呼来源，是它能发挥出抗干扰作用，例如，电子产品受到外界紊乱信号，侵入电子产品，使电子产品收到外界紊乱信号干扰，没能正常运行，而抗干扰磁环，刚好能有此功能，只要产品加上了抗干扰磁环，它能阻止外界紊乱信号侵入电子产品，能使电子产品正常运行，起到了抗干扰效果，所以被称为抗干扰磁环。

抗干扰磁环又称铁氧体磁环，因为铁氧体磁环它是由氧化铁，氧化镍，氧化锌，氧化铜等铁氧体材料制作而成的，因为这些材料包含了铁氧体成份，而铁氧体材料制作出来的产品像一个环形，所以久而久之被称之为铁氧体磁环。

其方法是给磁芯加以60Hz 交流电使得其开始的驱动电流足以使其在正负端均能够饱和，然后逐渐缓慢降低驱动水平，重复进行几次直到其降低到0 为止。这就将使得其保有点还原回原来的初始态。

磁材料磁化之后，将会有一个小的几何尺寸的变化发生。这个变化的尺寸应该是百万分之几的水平，这就叫磁致伸缩。对一些应用，比如超声波发生器，来说，其使用了这个特性的优点以通过磁激励的磁致伸缩获得机械变形。而在其他一些应中，工作于可闻声频范围的时候，就会有一种啸叫的噪声出现。因此，低磁缩材料可以应用于这种情况。

这种现象发生于铁氧体中，其表现为当磁芯消磁以后出现的磁导率下降。这种退磁可以出现在运行温度高于居里点温度之后，应用逐渐减小幅度的交流电或者机械振动等。

这种现象中，磁导率先增加到其原始水平，然后就指数化地迅速降低。如果没有特别条件为应用所期望，那么磁导率的变化将很小，因为很多的变化在制作后的几个月内会有出现变化。高温加速了这种磁导率的降低。磁不协调在每次成功退磁后将重复出现，所以与老化不同。

1.铁氧体磁铁的特点及加工工艺？

特点：它主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19。通过陶瓷工艺法制造而成，质地比较硬，属脆性材料，由于铁氧体磁铁有很好的耐温性、价格低廉、性能适中，已成为应用最为广泛的永磁体。

特性：具有较高的磁性能，较好的时间稳定性和较低的温度系数。

铁氧体磁铁应用场所：广泛应用于电表、仪表、电机、自动控制、微波器件、雷达和医疗器械等。

铁氧体磁铁充磁方向：可轴向、径向或按要求充磁。

铁氧体磁铁形状：可生产圆柱形、圆环形、长方体形、扁形、瓦形，斧状。

2.铝镍钴磁铁的特点及加工工艺

铝镍钴磁铁特点：是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状，可加工性好。铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数，工作温度可高达600℃以上。铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。

铝镍钴磁铁分类：可分为铸造铝镍钴和烧结铝镍钴两大类。

铝镍钴应用场所：铸造铝镍钴产品主要应用于汽车零件、仪器仪表、电声、电机、教学以及航天航空军用等领域，具有温度系数低、耐高温、耐潮湿、不易氧化以及工作稳定性好等优点。烧结铝镍钴采用粉末冶金的方法生产而成，适合于生产形状复杂、轻、薄、小的产品，广泛应用于仪器仪表、通讯、磁电开关及各种传感器。

铝镍钴磁铁形状：可生产圆柱形、圆环形、长方体形、扁形、瓦形、马蹄形。

3.钐钴磁铁的特点及加工工艺？

钐钴磁铁又称钐钴磁钢、钐钴永磁体、钐钴永久磁铁、钐钴强磁铁、稀土钴永磁等。是由钐、钴和其它金属稀土材料经配比，溶炼成合金，经粉碎、压型、烧结后制成的一种磁性材料。具有高磁能积、极低的温度系数。最高工作温度可达350℃，负温不限，在工作温度180℃以上时，其最大磁能积及温度稳定性和化学稳定性均超过钕铁硼永磁材料。具有很强的抗腐蚀和抗氧化性；所以被广泛应用在航空航天、国防军工、微波器件、通讯、医疗设备、仪器、仪表、各种磁性传动装置、传感器、磁处理器、电机、磁力起重机等。

钐钴磁铁生产流程：配料 → 熔炼制锭→ 制粉 → 压型 → 烧结回火 → 磁性检测 → 磨加工 →切销加工 → 成品。

钐钴磁铁形状：圆片、圆环、方片、方条、瓦形、特殊形状可根据要求加工。

4.磁场取向与压型

粉末磁场取向是制造高性能烧结磁体的关键工艺技术之一。磁场取向的目的是使每一个粉末颗粒的易磁化方向（c轴）都沿相同方向取向，制成各向异性磁体，则沿粉末颗粒c轴取向的方向有最大的剩磁Br，进而提高磁体的最大磁能积。粉末的取向成都对磁体的剩磁Br和最大磁能积(BH)max均有重要的影响。粉末压型有两个目的：一是按用户需求将粉末压制成一定的形状与尺寸的压坯；二是保持在磁场取向中所获得的晶体取向度。目前普遍采用的压型方法有三种：模压法、模压加冷等静压和橡皮模压（加冷等静压）。压型过程是磁粉吸氧的主要过程，所以成型过程有严格的防氧化措施，要求磁粉称量或压制过程在惰性气体保护下作业。此过程采用的设备是成型压机。

5.磁体的取向方向？

烧结钕铁硼永磁体是各向异性磁体。取向方向：各向异性的磁体能获得最佳磁性能的方向称为磁体的取向方向，也称作"取向轴"，"易磁化轴"。

6.如何判断磁铁的充磁方向？

可利用磁极测试片。磁极测试片的原理其实就是在隔层里放一些铁粉，再用透明的东西夹紧。当有磁力的时候，夹层的磁粉就会吸引过去，无磁区即没有磁粉，从而可以观察出磁极的分布。

7.哪种磁铁可以在水中使用？

根据材质的不同，不是每种磁铁都可以在水中使用。一个腐蚀生锈的磁铁可能危害水生生活。铁氧体耐腐蚀耐氧化性较强，可在水中正常使用。

8.什么是磁瓦？

磁瓦是永磁体中的一种主要用在永磁电机上的瓦状磁铁。

9.铁氧体磁瓦的生产工艺有哪些？

铁氧体磁瓦以烧结铁氧体为主。

烧结铁氧体磁瓦生产工艺主要分为湿压异性、干压同性、干压异性，其异性与同性的区别是在于压机成型时是否有取向磁场。这里主要介绍湿压异性的工艺。

湿压工艺流程为：原料→预烧→粗粉碎(一次球磨) →配料→二次球磨(湿磨) →磁场成型→烧结→磨削→清洗→充磁。

因成型料浆含有水分，在磁场成型颗粒容易转向所以比干压异性能获得更高的取向度，其性能也就更高。

10.钕铁硼磁瓦生产工艺流程

烧结钕铁硼磁瓦：配料→熔炼→破碎→制粉→磁场成型→等静压→真空烧结与回火→线切割等加工→电镀→充磁。

11.工件清洗方式的选择？

工件在清洗槽内的摆放方式与清洗质量有很大的关系，它的摆放方式又与工件的大小、形状、结构有关。一般来说，工件之间的重叠堆放，或一次堆放过多都会影响清洗效果。

钕铁硼磁性材料虽然形状各异，但多属于小型零件。可以将它放在尼龙网上，在清洗槽内进行晃动清洗，这样有助于工件表面的污物脱落，也有利于带有盲孔工件的水膜破坏，使盲孔内易产生空化效应。另一种摆放方式是直接将工件摊平在清洗槽底板(也就是超声波换能器辐射板)上，使工件承受强烈的超声波冲击。实践证明这种直接将工件放在底板上进行清洗的方法，清洗效果最佳，效率最高。

12.磁铁的运输过程中有何注意事项？

要注意室内的湿度，必须维持在干燥的水平。温度不要超过室温；黑块或毛坯状态的产品存放时可适当涂油（一般的机油即可）；电镀产品应真空密封或隔绝空气存放，以保证镀层的耐腐性能；充磁产品应当吸合在一起并装箱存放，以免吸起其它金属体；充磁产品存放应当远离磁盘、磁卡、磁带、计算机显示器、手表等对磁场敏感的物体。磁铁充磁状态运输时应该屏蔽，特别是航空运输一定要彻底屏蔽。

13.什么是强力磁铁？

强力磁铁，是指钕铁硼磁铁。它的磁性能大大的超越了铁氧体磁铁、铝镍钴、钐钴。钕铁硼磁铁可以吸附本身重量的640倍的重量，所以钕铁硼常被业外人士称为强力磁铁。

14.强力磁铁如何退磁？

可以根据强力磁铁的使用的情况不同来制定一定的方法进行退磁方法。

1）高温退磁法：

高温退磁法主要的操作就是将磁铁投进高温炉中进行加热，在经过高温的处理就会将强力磁铁的磁性除去，但是在加热的过程中因为高温的作用会直接导致磁体内部的物体的结构发生剧烈的变化，因此采用这种退磁的方法一般都会用于对于报废和回收的磁铁。

2）震动退磁法：

这种方法操作很简单就是对强力磁铁进行强力激烈的震动，在经过震动的操作之后再磁铁的内部结构发生了改变，从而改变磁铁的物理性这种方式进一般来说采用此种退磁方法效果不大，只能少量退磁可以临时使用。

3）磁铁交流退磁法：

这种退磁的方式是讲磁铁放入能够产生交流磁场的空间里面去，在经过交流磁场干扰之后，磁铁的内部的结构会被打乱，从而可以达到退磁的作用，用这个方法是比较常见的退磁的方法。

上述的三种方法对于强力磁铁退磁都有效，但是在平常我们还是要首选交流退磁法，它比高温退磁法和振动退磁法的退磁效果要好，且效率也高，是目前工业生产中采用最多的方法。

15.如何检测镀层质量？

镀层质量好坏直接影响到钕铁硼的使用寿命，钕铁硼镀层质量的检测主要方法有：

1、外观目测

外观主要通过肉眼观察，在自然光(日光，非直射)下最好，或在照度相当于40W的日光灯下观察。不应有起泡、脱皮、局部镀不上和色调不均匀、污渍、水渍等。

2、镀层厚度测量

3、跌落试验（主要针对镀锌产品）

4、划格试验（一般用于镀镍产品）

5、激冷激热试验

6、PCT压力试验

7、SST盐雾试验

8、恒温恒湿试验等

16.激光粒度仪测量钕铁硼粉粒度分布要注意什么？

钕铁硼颗粒带有较强的磁性，一般用透气法测量平均粒径，目前主要用于干法激光粒度仪测量粒度分布。钕铁硼粉在空气中具有自燃特性，环境温度稍高活其浓度达到一定程度时就自燃，常常会引燃吸尘器管路和滤网而烧毁吸尘器。应采用如下预防自燃的措施：(1)用高压氮气等惰性气体作为气源；(2)要将吸尘器管更换成表面光滑的聚乙烯管，使颗粒不在管路中沉积；(3)要选用水过滤的吸尘器。

17.哪些电机上会用到钕铁硼磁瓦？

钕铁硼是永磁体材料，也是永磁电机中不可缺少的组成部分，稀土永磁电机是钕铁硼磁体最大的应用领域，约占磁体总量的70％，计算机硬盘配套的圈电机(VCM)占40％～50％，所以计算机产业是永磁电机的最大用户。

常见永磁电机有：永磁直流电机、永磁交流电机 。

永磁直流电机有：有刷直流电机、无刷电机、步进电机等 。

永磁交流电机有：同步永磁电机、永磁伺服电机等 。

18.无刷电机中如何应用钕铁硼磁瓦？

大家都知道，钕铁硼磁瓦或者钕铁硼径向磁环在电机产品中就像人的心脏一样重要，电流通电后与线圈产生的磁场带动钕铁硼磁瓦或者钕铁硼径向磁环磁场，所以，钕铁么磁瓦或者钕铁硼径向磁环的磁场强弱多电机运转效率就显得非常重要。先让我们看看无刷电机有那些优势：

1、无电刷、低干扰 无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花，这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。

2、噪音低，运转顺畅 无刷电机没有了电刷，运转时摩擦力大大减小，运行顺畅，噪音会低许多，这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。

3、寿命长，低维护成本 少了电刷，无刷电机的磨损主要是在轴承上了，从机械角度看，无刷电机几乎是一种免维护的电动机了，必要的时候，只需做一些除尘维护即可。

无刷电机，顾名思义肯定就不需要碳刷原件了，在绕组线圈周围形成一个绕电机几何轴心全转的磁场，这个磁场驱动转子上的永磁磁钢转动，电机就转起来了，电机的性能和钕铁硼磁瓦数量、钕铁硼径向磁环磁通强度、电机输入电压大小等因素有关，真正决定其使用性能的还是无刷电子调速器，好的电子调速器需要有单片机控制程序设计、电路设计、复杂加工工艺等过程的总体控制，所以价格要比有刷电机高出很多。

19.铁氧体与钕铁硼的性能比较？

外观上：铁氧体质松且没有金属光泽，一般不电镀，通常为黑色。钕铁硼基本都要进行电镀，否则很容易生锈。表面有银白色金属光泽。

磁力上：据查资料得知，铁氧体磁力通常为800-1000高斯，密度为5(g/cm3)。而在裸磁的状态下，钕铁硼磁力可达到3500高斯左右。密度为7.5(g/cm3)。

性能上：铁氧体耐温及稳定性都很好、相比之下钕铁硼普通的耐温只有80度。且价格也便宜。钕铁硼；钕铁硼具有体积小、重量轻和磁性强等特点，磁性跟铁氧体完全不一个级别。

价格上：铁氧体通常便宜，很多都是按件计算的，价格跟铁氧体的外形、尺寸、加工难度等都有影响。钕铁硼：现在钕铁硼价格几乎一天一变，具体跟你需要使用的牌号及特殊要求而定。

20.钕铁硼磁性材料如何保存？

1、钕铁硼磁铁不要接近电子器材，因为磁铁本身就存在正负极，有一个电路回路，接近的话会影响电子设备及控制回路而影响使用。

2、磁铁不要存放在潮湿的环境中，以免其氧化,导致外观、物理特性及磁性能发生变化。

3、对金属物体有敏感反应的人若接近磁体，会照成皮肤粗糙、泛红。若出现上述反应，请不要接触磁铁。

4、不要将磁铁接近软盘、硬盘驱动器、信用卡、磁带、徣记卡、电视显像管等。若将磁铁接近磁性记录器等器件，会影响甚至破坏记录数据。

注意以下几方面：

1、磁铁千万不要放在强电流周边；

2、磁铁不能放在火上烤，经高温的；

3、磁铁是不能受到敲击和剧烈振动的；

4、体积小的磁铁不能与大磁铁放在一起；

5、蹄形磁铁也应在两极上加一片软铁使两极连起来，并把相邻磁铁的南北极倒置；

6、小磁铁（如磁针）不能与大磁铁放在一起。

在保存钕铁硼磁铁时，对环境的要求就是干燥，还有就是不让钕铁硼磁材遇到酸碱之类的化学品，免得钕铁硼磁材受到影响，出现腐蚀、生锈等现象。所以将钕铁硼磁材放置于一层木板之上，对于避免受潮，还是有不错的效果的。存放磁铁时要始终十分小心，因为磁铁会自己吸附到一起，可能会夹伤手指。磁铁相互吸附时也有可能会因碰撞而损坏磁铁本身（碰掉边角或撞出裂纹）。

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