攻克电声设备缺陷给永磁材料换“外套”

发布日期：2021-03-18 来源：科技日报 浏览次数：382

3月11日，在内蒙古自治区包头市金蒙汇磁材料有限责任公司(以下简称金蒙汇磁)生产车间，两台新购置的大型烧结设备和检测设备吸引了记者驻足观看。因产品转型升级需求，金蒙汇磁新引进了4台烧结炉和2台检测设备，用于提高电声稀土永磁钕铁硼性能，增加产品的稳定性。

“我们拥有激光粒度仪、盐雾机、恒温恒湿箱、ICP、磁性能检测仪、扫描电镜、膜厚检测仪等检测仪器设备，能满足电声稀土永磁磁体过程中各个环节的检测需求。”金蒙汇磁技术副总王强说道。

智能电声行业急需高标准磁体材料

近年来，伴随着智能手机、平板电脑、笔记本电脑、便携式媒体播放器、数码相机、虚拟现实设备等数码产品的普及，代表电声高端水平的微型电声元器件和消费类电声产品在我国得到了快速发展。

“智能电声产品已经不再是视听娱乐、拨打电话时的从属性设备，而成为了独立的智能化设备。”金蒙汇磁董事长孙喜平介绍，中国电声行业自20世纪80年代以来保持了快速发展态势，已自行研发并逐步掌握了从电声元器件到终端电声产品的多项生产技术，形成了较为完整的电声工业体系和相关产业链。到目前为止，我国已成为全球最主要的耳机生产国，因此电声磁体市场需求份额巨大。

据王强介绍，各类新产品对电声永磁体的要求极高，钕铁硼永磁体的结构特性决定了其耐蚀性能较差，因此必须经过防护处理后才能使用，目前国内超过95%的烧结钕铁硼产品采用的是电镀防护技术。但电镀防护技术往往造成钕铁硼与酸洗液、电镀液发生反应，在防护镀层还没有覆盖磁体工件时磁体就已经遭到腐蚀，在磁体表层产生疏松、电解液残留、裂纹等缺陷。此外，电镀防护技术还面临环保和排放治理的压力。

“动力电机是钕铁硼磁体未来主要应用方向，由于电机频繁启动导致电镀镀层应力在交变温场作用下发生波动性变化，最终会导致镀层剥离，采用电镀技术已经难以满足防护要求。”内蒙古工业大学教授马文说道。

全新工艺让永磁材料看到美好未来

“随着技术快速革新，电声器材逐渐向高保真和小型化发展，要求使用性能更高的磁体。我们利用白云鄂博矿区研发出成本更低的镧(La)、铈(Ce)等稀土金属，以实现稀土永磁行业的可持续发展。”王强说道。

金蒙汇磁和内蒙古工业大学合作，开发了超音速低压冷喷涂设备制备钕铁硼磁体表面铝防护涂层技术。双方课题组通过共同的努力，目前已完成了烧结钕铁硼基体的批量化前处理工艺、Al防腐涂层制备工艺和重稀土晶界扩散前置涂层制备工艺的优化。项目组现可利用新型喷涂工艺生产小批量的Al防护涂层和重稀土晶界扩散涂层。

“经多方测试验证，Al防护涂层耐中性盐雾腐蚀时间高达350个小时，重稀土涂层经扩散处理后，磁体矫顽力可提高25%以上。”马文告诉记者。

马文介绍，所谓冷喷涂是一种金属、陶瓷涂层的制备工艺，它利用低温加热装置将粉体软化，经过压缩空气将粉体加速达到临界速度(超音速)，粉体粒子撞扁在基体表面，经过强烈的塑性变形以及粒子间机械咬合力而沉积形成涂层。

金蒙汇磁利用镧、铈稀土价格低的优点，研究镧铁硼、铈铁硼、铈钕铁硼等合金成分与合金微观组织特征，研究元素镧铈对磁体微观组织结构的影响，设计开发出高丰度稀土偏聚于主相晶粒核心的核壳结构，有效抑制了晶粒表面反磁化过程，显著提高了磁体的矫顽力及温度稳定性。新工艺优化镧、铈稀土的添加量和磁性能，再通过氢碎、气流磨、成型烧结等合理的技术制备出高性能电声烧结磁体。

“我们正在建设应用镧、铈稀土生产高端电声磁体的生产线，以满足稀土永磁电声巨大的应用需求。”孙喜平表示，5G和虚拟现实技术对电声系统在高保真、降噪和智能化等方面的更高要求将为电声企业带来更广阔的发展空间。智能音响、可穿戴设备的发展也会为微电声器件行业带来新的发展机遇，电声磁体未来的市场空间将更广阔。