CN103605089B - 永磁材料室温和高温不合格产品的快速无损检测方法 - Google Patents

永磁材料室温和高温不合格产品的快速无损检测方法 Download PDF

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Abstract

一种永磁材料室温和高温磁性能不合格品的快速无损检测方法，属于磁性功能材料无损检测技术领域。具体过程为：首先将永磁材料饱和充磁后，加热至磁体的工作温度，同时施加强度为80%～100%Hk的退磁场对磁体退磁，冷却，最后检测退磁后磁体的室温开路磁通，测量值低于所设置的检测标准的样品为不合格品。本发明可以全面检测出剩磁Br，内禀矫顽力Hcj，磁感矫顽力Hcb，磁能积(BH)max，临界磁场强度等指标不合格的样品，不仅检测室温不合格产品，而且能够检测高温不合格的产品。这种方法可以一次对多个甚至成百上千个样品同时进行高温退磁，开路磁通的测量也十分方便，具有准确、简便、快捷、低成本的特点，适于在大规模生产中应用。

Description

永磁材料室温和高温不合格产品的快速无损检测方法
技术领域
本发明涉及一种通过测量高温退磁后开路磁通，从而实现永磁体室温和高温性能不合格产品的快速无损检测的方法，属永磁材料的无损检测技术领域。
背景技术
永磁材料广泛应用于电子信息、机电、仪表及医疗器械等领域，尤其是以钕铁硼永磁材料为代表的稀土永磁，具有较高的磁性能，在硬盘驱动器（HDD）、电机和核磁共振仪等高科技产品中有着不可取代的地位。然而，由于受制备工艺的影响，永磁材料性能的不均匀性是广泛存在的，特别是高温磁特性的不均匀性更为突出，常常导致材料在使用中由于失磁，造成电机等产品性能下降，甚至报废。
然而，现有技术手段难以在大规模生产中对永磁材料进行逐块无损检测。目前在永磁材料检测领域，主要面临以下两方面的问题：1）简易测量中常用的高斯计、磁通计测量方便迅速，但精度不足。而且这些常规的检测手段一般只检测样品室温下的性能，然而，实践证明，室温性能达标的永磁样品并不能保证其高温性能达标。2）利用永磁测量系统可以检测样品的常温及高温性能，但这种方法不够便捷，在批量生产中，如果对样品进行逐个检测，工作量十分巨大，难以实现。
性能不合格产品表现为：剩磁低、矫顽力低或剩磁和矫顽力及磁能积都低，此外，磁体在室温磁性能合格的情况下，也会出现高温磁性能不合格的现象。利用常规的高斯计、磁通计测量方法能够方便地检测出剩磁和磁能积不合格的样品，而矫顽力不合格，特别是室温矫顽力合格而高温不合格，尤其是高温矫顽力拐点不合格的情况，却是快速、无损检测的一大难点。
发明内容
本发明的目的是提供一种对永磁材料室温和高温性能不合格产品的快速无损检测的方法，采用在特定温度和退磁场条件下对磁体退磁，并测量退磁后磁体开路磁通的方法，能够对永磁材料进行快速无损检测，并能准确检测室温和高温性能不合格的磁体。
本发明的目的是通过以下技术手段来实现的：
(1)将待测永磁材料进行饱和充磁后，加热至最高工作温度并保持温度恒定。同时，利用电磁铁对磁体施加与其充磁方向相反的退磁磁场。退磁后关闭外加退磁场，并将磁体冷却至室温。
其中，所述的永磁材料，包括钕铁硼、钐铁氮、钐钴、铝镍钴等合金永磁材料，以及铁氧体永磁材料。
(2)利用磁通计和与磁体截面积相适应的磁通线圈，测量高温退磁后磁体开路磁通，测量值低于所设置的检测标准的样品为不合格品。
将充磁后的磁体加热至工作温度并保持温度恒定的装置为电磁铁的温控极头，或其他独立于电磁铁的加热装置。
加热温度为磁体的最高工作温度；保温时间是根据磁体的尺寸，以达到温度后，保温10min-60min为宜。
退磁场强度是以磁体实际应用时，在最高工作温度所受到的最大退磁场H退 max为依据；对于电机中应用的永磁体可以最高工作温度的退磁曲线与负载线的交点所对应的磁场强度（称为临界磁场强度Hk）为依据，退磁场强度的范围是80%～100%Hk或80%～100%H退max。
开路磁通检测标准可以根据产品的工作条件设置，或以随机选择多个数据（如100个）的平均值为依据，向下浮动0-30%。
测量高温退磁后磁体开路磁通的线圈可以为J线圈、B线圈或亥姆霍兹线圈磁测量线圈。
开路磁通检测标准可以根据产品的工作条件设置，或在低于标准样品开路磁通3%～50%的范围内选择。
本发明的理论依据在于，通过施加退磁场，加剧了不合格产品与合格产品磁性能的差别，有助于提高无损检测的准确性；通过在最高工作温度保温处理，能够实现对高温不合格的产品，特别是高温拐点不合格产品的检测。
图1是三块永磁体的内禀退磁曲线示意图。第一个为合格产品，第二个为内禀退磁曲线出现塌肩的不合格产品，第三个为Hcj较低的不合格产品。此时，测量其开路磁通，区别不够明显。施加退磁场Hk后，合格产品的Br下降较小，塌肩产品的Br明显降低（为Br＇），低Hcj产品被反向充磁（为Br〃），此时，测量其开路磁通，合格产品的数值高且接近平均值，塌肩产品的数值远低于平均值，低Hcj产品的数值将为负数。因此，通过施加退磁场，使得不合格产品的开路磁通明显有别于合格产品，从而提高了无损检测的可靠性和精度。
对于高温不合格的产品，特别是高温拐点不合格的产品，在最高工作温度保温并退磁，合格产品的剩磁基本不变；而拐点低的产品，施加退磁场后，其剩磁将显著降低（图2），图2中为磁体的高温退磁曲线及回复曲线，对于在电机中的应用，在施加了由负载线所决定的退磁场后，剩磁由Br下降为Br＇。若经多次充退磁的循环，这一差别更加显著，使得不合格产品的开路磁通明显低于合格的产品，因此，利用本方法能够有效地检测出高温磁性能不合格的样品。
本发明所达到的有益效果是，发明了一种永磁材料室温、高温磁性能快速无损检测的新方法，具有准确、简便、快速、低成本等特点。
1）在本发明的条件下对永磁材料进行无损检测，可以对永磁材料的性能进行全面的检测，甄别出剩磁、磁能积、矫顽力及临界磁场强度等指标不合格的磁体，不仅检测室温不合格产品，而且能够检测高温不合格的产品。
2）本发明利用磁通计配合磁通线圈进行开路磁通的测量，检测过程快捷、成本低，适用于产品的全检。
3）本发明利用磁通计配合磁通线圈进行开路磁通的测量，可以不受产品形状的限制，满足柱、环、片、瓦等多种形状产品的检验。
附图说明
图1三种产品的内禀退磁曲线；
图2磁体的高温退磁曲线及回复曲线；
图3实施例1中一批永磁材料高温退磁后测得的开路磁通；
图4实施例1中一批永磁材料常温及高温下内禀矫顽力值；
图5实施例1中一批永磁材料常温及高温下磁能积值。
实施例
实施例1
(1)选取一批次相同尺寸的钕铁硼永磁材料样品进行检测，样品为牌号为40M的长方形磁体，对所有样品进行饱和充磁。
(2)将充磁后的样品放入电磁铁中，加热至100℃，并保温10min。随后对样品施加0.9的退磁场退磁。最后将退磁后的样品取出并冷却至室温。
(3)在常温下分别测量各样品的开路磁通，测量结果如图3所示，图中Φs为样品的平均磁通，6、9、13号样品的开路磁通明显低于其它样品，为不合格样品。
检测20块样品常温及高温下内禀矫顽力和磁能积，如图4和图5所示，图中给出了性能的平均值。从图中可见，6、9、13号三块样品的磁能积明显高于平均值，但是室温和100℃的矫顽力明显低于平均值，因此，6、9、13号样品不合格的原因是矫顽力偏低。利用本发明的方法对其进行开路磁通的测量（图3），可以很明显的区分出这三块不合格的样品，表明本检测方法准确度很高。
实施例2
本实施例与实施例1的不同点是：铁氧体
实施例3
本实施例与实施例1的不同点是：铝镍钴
实施例4
本实施例与实施例1的不同点是：钐铁氮
实施例5
本实施例与实施例1的不同点是：钐钴。

Claims (7)

1.一种永磁材料室温和高温磁性能不合格品的快速无损检测方法，其特征在于通过对永永磁体进行高温退磁，然后测量开路磁通来区分性能的差别，具体包括以下步骤：
(1)对待测永磁体进行饱和充磁，将充磁后的永磁体加热至永磁体的最高工作温度并保温；同时，利用电磁铁对永磁体施加与其充磁方向相反的退磁磁场，退磁后关闭外加退磁场，并将永磁体冷却至室温；退磁场强度是以永磁体实际应用时，在最高工作温度所受到的最大退磁场H退max为依据；
所述的永磁体，包括钕铁硼、钐铁氮、钐钴、铝镍钴合金永磁体，以及铁氧体永磁体；
(2)利用磁通计和与永磁体截面积相适应的磁通线圈，测量高温退磁后永磁体开路磁通，测量值低于所设置的检测标准的样品为不合格品。
2.如权利要求1所述的一种永磁材料室温和高温磁性能不合格品的快速无损检测方法，其特征在于：步骤(1)所述的退磁强度对于电机中应用的永磁体是以最高工作温度的退磁曲线与负载线的交点所对应的磁场强度为依据，交点所对应的磁场强度称为临界磁场强度Hk，退磁场强度的范围是80％～100％Hk或80％～100％H退max。
3.如权利要求1所述的一种永磁材料室温和高温磁性能不合格品的快速无损检测方法，其特征在于：将充磁后的永磁体加热至工作温度并保持温度恒定的装置为电磁铁的温控极头，或其他独立于电磁铁的加热装置。
4.如权利要求1所述的一种永磁材料室温和高温磁性能不合格品的快速无损检测方法，其特征在于：加热温度为永磁体的最高工作温度；保温时间是根据永磁体的尺寸，以达到温度后，保温10min-60min。
5.如权利要求1所述的一种永磁材料室温和高温磁性能不合格品的快速无损检测方法，其特征在于：开路磁通检测标准根据产品的工作条件设置，或以随机选择多个数据的平均值为依据，向下浮动0-30％。
6.如权利要求1所述的一种永磁材料室温和高温磁性能不合格品的快速无损检测方法，其特征在于：测量高温退磁后永磁体开路磁通的线圈为J线圈、B线圈或亥姆霍兹线圈磁测量线圈。
7.如权利要求1所述的一种永磁材料室温和高温磁性能不合格品的快速无损检测方法，其特征在于：开路磁通检测标准是根据产品的工作条件设置，或在低于标准样品开路磁通3％～50％的范围内选择。
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