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燒結(jié)釤鈷磁體

20世紀(jì)80年代中期，燒結(jié)鐵氧體和鋁鎳鈷磁體是永磁材料的主流。。盡管作為第一代稀土永磁材料的1:5型釤鈷磁體和第二代稀土永磁材料的2:17型釤鈷磁體已于六七十年代問世，但由于當(dāng)時(shí)釤、鈷資源稀缺，導(dǎo)致釤鈷磁體的成本高昂，限制了其廣泛應(yīng)用。相比之下，以儲(chǔ)量豐富的釹和鐵為原料的第三代稀土永磁材料釹鐵硼，憑借極高的性價(jià)比，自問世以來便主導(dǎo)了稀土永磁市場(chǎng)。燒結(jié)釤鈷磁體則因生產(chǎn)工藝復(fù)雜、磁性能相對(duì)較低以及成本劣勢(shì)而被邊緣化。

然而，在高溫和高穩(wěn)定性需求的關(guān)鍵領(lǐng)域（如超過400℃的極端環(huán)境），燒結(jié)釤鈷磁體憑借其高居里溫度（約700-850℃）和優(yōu)異的耐腐蝕性，展現(xiàn)出不可替代的優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，針對(duì)釤鈷磁體特殊性能的優(yōu)化研究從未止步。通過復(fù)雜而精巧的多級(jí)時(shí)效處理及顯微結(jié)構(gòu)調(diào)控，其性能被不斷推向極致，催生出了高磁能積、低溫度系數(shù)及高工作溫度釤鈷磁體。

這些高性能釤鈷磁體廣泛應(yīng)用于高速電機(jī)、航天加速度計(jì)、精密陀螺儀、醫(yī)療設(shè)備微電機(jī)，以及衛(wèi)星通信、空間探測(cè)、電子對(duì)抗行波管等高溫高穩(wěn)定性場(chǎng)景。而釹鐵硼磁體主要應(yīng)用于室溫至250℃的消費(fèi)電子和工業(yè)電機(jī)領(lǐng)域。兩者各具所長(zhǎng)，服務(wù)于不同的應(yīng)用需求。

燒結(jié)釤鈷磁體主圖 2025 scaled.png

燒結(jié)釤鈷磁體生產(chǎn)工藝

釤鈷磁體以稀土金屬及過渡族金屬為原料，在真空或惰性氣氛下進(jìn)行感應(yīng)熔煉和澆注。鑄錠先粗破碎至200~400μm，再經(jīng)氣流磨研磨成2~5μm細(xì)粉。細(xì)粉填充至模具，在磁場(chǎng)中壓制成型。生坯于真空燒結(jié)爐中燒結(jié)致密化。對(duì)于1:5型磁體，在1150~1200℃燒結(jié)后，于850℃進(jìn)行熱處理，然后淬火至室溫獲得理想磁性能。對(duì)于2:17型磁體，燒結(jié)過程包括燒結(jié)、固溶和時(shí)效處理，先在1190~1220℃燒結(jié)，繼而在1150~1185℃固溶處理，之后在約850℃長(zhǎng)時(shí)間時(shí)效，再以1℃/min速率緩冷至400℃，最后淬火至室溫以發(fā)展磁性能。燒結(jié)后，毛坯加工成指定形狀和尺寸，隨后進(jìn)行充磁，確保性能滿足應(yīng)用需求。

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燒結(jié)釤鈷磁體磁性能

盡管國家標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了釤鈷磁體牌號(hào)命名方法，國內(nèi)外生產(chǎn)商和用戶更傾向于簡(jiǎn)化的“合金成分+數(shù)字+字母”命名方式。根據(jù)合金成分，釤鈷磁體分為1:5型（SmCo5或RECo5）和2:17型（Sm2Co17或RE2Co17）。數(shù)字表示CGS單位制下最大磁能積的典型值。末尾字母或無字母表示內(nèi)稟矯頑力等級(jí)，其中L、M、無字母、H等級(jí)分別要求內(nèi)稟矯頑力大于8、12、18、25 kOe。字母LTC或LT代表低溫度系數(shù)（Low Temperature Coefficient）。低溫度系數(shù)釤鈷磁體通過添加重稀土元素釓（Gd）和鉺（Er），降低磁性能隨溫度變化的波動(dòng)，顯著提升溫度穩(wěn)定性。

燒結(jié)釤鈷磁體牌號(hào)說明
材料 牌號(hào) 剩磁

Br

 磁感矯頑力

Hcb

 內(nèi)稟矯頑力

Hcj

 最大磁能積

(BH)max

 居里溫度

Tc

 最高工作溫度

Tw

 剩磁溫度系數(shù) 內(nèi)稟矯頑力溫度系數(shù)
T kGs kA/m KOe kA kOe kJ/m3 MGOe ℃ ℃ %/℃ %/℃
SmCo5 RECo5-16S 0.79-0.84 7.9-8.4 620-660 7.8-8.3 ≥1830 ≥23.0 118-135 15-17 750 250 -0.035 -0.28
RECo5-18S 0.84-0.89 8.4-8.9 660-700 8.3-8.8 ≥1830 ≥23.0 135-151 17-19 750 250 -0.040 -0.28
RECo5-20S 0.89-0.93 ?8.9-9.3 684-732 8.6-9.2 ≥1830 ≥23.0 150-167 19-21 750 250 -0.045 -0.28
RECo5-22S 0.92-0.96 ?9.2-9.6 710-756 8.9-9.5 ≥1830 ≥23.0 167-183 21-23 750 250 -0.045 -0.28
RECo5-24S 0.96-1.00 ?9.6-10.0 740-788 9.3-9.9 ≥1830 ≥23.0 183-199 23-25 750 250 -0.045 -0.28
(SmGd)Co5 LTC(RECo5-10) 0.62-0.66 6.2-6.6 485-517 6.1-6.5 ≥1830 ≥23.0 75-88 9.5-11.0 750 300

20-100℃: +0.0156

100-200℃: +0.0087

200-300℃: +0.0007

 –
Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17 RE2Co17-24H 0.95-1.02 9.5-10.2 692-764 8.7-9.6 ≥1990 ≥25.0 175-191 22-24 800 350 -0.025 -0.20
RE2Co17-26H 1.02-1.05 10.2-10.5 740-788 9.4-10.0 ≥1990 ≥25.0 191-207 24-26 800 350 -0.030 -0.20
RE2Co17-28H 1.03-1.08 10.3-10.8 756-812 9.5-10.2 ≥1990 ≥25.0 207-220 26-28 800 350 -0.035 -0.20
RE2Co17-30H 1.08-1.10 10.8-11.0 788-835 9.9-10.5 ≥1990 ≥25.0 220-240 28-30 800 350 -0.035 -0.20
RE2Co17-32H 1.10-1.13 11.0-11.3 812-860 10.2-10.8 ≥1990 ≥25.0 230-255 29-32 800 350 -0.035 -0.20
RE2Co17-22 0.93-0.97 9.3-9.7 676-740 8.5-9.3 ≥1433 ≥18.0 160-183 20-23 800 300 -0.020 -0.20
RE2Co17-24 0.95-1.02 9.5-10.2 692-764 8.7-9.6 ≥1433 ≥18.0 175-191 22-24 800 300 -0.025 -0.20
RE2Co17-26 1.02-1.05 10.2-10.5 748-796 9.4-10.0 ≥1433 ≥18.0 191-207 24-26 800 300 -0.030 -0.20
RE2Co17-28 1.03-1.08 10.3-10.8 756-812 9.5-10.2 ≥1433 ≥18.0 207-220 26-28 800 300 -0.035 -0.20
RE2Co17-30 1.08-1.10 10.8-11.0 788-835 9.9-10.5 ≥1433 ≥18.0 220-240 28-30 800 300 -0.035 -0.20
RE2Co17-32 1.10-1.13 11.0-11.3 812-860 10.2-10.8 ≥1433 ≥18.0 230-255 29-32 800 300 -0.035 -0.20
RE2Co17-26M 1.02-1.05 10.2-10.5 676-780 8.5-9.8 955-1433 12-18 191-207 24-26 800 300 -0.035 -0.20
RE2Co17-28M 1.03-1.08 10.3-10.8 676-796 8.5-10.0 955-1433 12-18 207-220 26-28 800 300 -0.035 -0.20
RE2Co17-30M 1.08-1.10 10.8-11.0 676-835 8.5-10.5 955-1433 12-18 220-240 28-30 800 300 -0.035 -0.20
RE2Co17-32M 1.10-1.13 11.0-11.3 676-852 8.5-10.7 955-1433 12-18 230-255 29-32 800 300 -0.035 -0.20
RE2Co17-24L 0.95-1.02 9.5-10.2 541-716 6.8-9.0 636-955 8-12 175-191 22-24 800 250 -0.025 -0.20
RE2Co17-26L 1.02-1.05 10.2-10.5 541-748 6.8-9.4 636-955 8-12 191-207 24-26 800 250 -0.035 -0.20
RE2Co17-28L 1.03-1.08 10.3-10.8 541-764 6.8-9.6 636-955 8-12 207-220 26-28 800 250 -0.035 -0.20
RE2Co17-30L 1.08-1.15 10.8-11.5 541-796 6.8-10.0 636-955 8-12 220-240 28-30 800 250 -0.035 -0.20
RE2Co17-32L 1.10-1.15 11.0-11.5 541-812 6.9-10.2 636-955 8-12 230-255 29-32 800 250 -0.035 -0.20
(Sm,Er)2(Co,Tm)17 LTC(RE2Co17-16) 0.81-0.85 8.1-8.5 605-669 7.6-8.4 ≥1592 ≥20 117-127 14-16 840 300

-50-20℃: +0.005

20-100℃: -0.008

100-200℃: -0.008

200-300℃: -0.011

 –
?LTC(RE2Co17-18) 0.85-0.90 8.5-9.0 629-708 7.9-8.9 ≥1592 ≥20 127-143 16-18 840 300
?LTC(RE2Co17-20) 0.90-0.94 9.0-9.4 661-732 8.3-9.2 ≥1592 ≥20 143-159 18-20 840 300
?LTC(RE2Co17-22) 0.94-0.97 9.4-9.7 685-740 8.6-9.3 ≥1592 ≥20 159-175 20-22 840 300
  • 磁性能表格中數(shù)據(jù)基于室溫測(cè)量；
  • 磁體最高工作溫度同時(shí)受磁體長(zhǎng)徑比、鍍層厚度和其他環(huán)境因素共同影響。

燒結(jié)釤鈷磁體物理性能

釤鈷磁體具備優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性、抗退磁性、耐腐蝕性和抗氧化性，但其長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性受限于較弱的機(jī)械性能。釤鈷磁體質(zhì)地脆硬，加工與使用中易出現(xiàn)裂紋或缺角，不宜作為結(jié)構(gòu)件。相較之下，1:5型磁體比2:17型磁體稍易加工。

參數(shù) 單位 SmCo5 Sm2Co17
密度 g/cm3 8.1-8.5 8.3-8.5
維氏硬度 HV 450-500 500-600
抗壓強(qiáng)度 MPa 420-680 700-830
?電阻率 Ω·cm (5-6)x10-5 (8-9)x10-5
熱膨脹系數(shù) 10-6/K C⊥: 13, C∥: 6 C⊥: 11, C∥: 8

燒結(jié)釤鈷磁體表面處理

相比釹鐵硼磁體，1:5型和2:17型釤鈷磁體具有更優(yōu)異的耐腐蝕性和抗氧化性，無需在大多數(shù)應(yīng)用中進(jìn)行表面處理。除低環(huán)境反應(yīng)性的優(yōu)勢(shì)外，適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砜蛇M(jìn)一步提升磁體潔凈度，滿足真空或醫(yī)療等領(lǐng)域的特殊要求。

燒結(jié)釤鈷磁體充磁方式

與釹鐵硼磁體相比，釤鈷磁體需更強(qiáng)充磁磁場(chǎng)以達(dá)到飽和，尤其是高矯頑力2:17型磁體，因此需采用脈沖充磁技術(shù)。其充磁設(shè)備需配備更大電容以提供所需磁場(chǎng)強(qiáng)度。理論上，釤鈷磁體可沿取向方向?qū)崿F(xiàn)多種充磁方式，但充磁夾具通常會(huì)成為制約多極充磁的因素。

軸向充磁
軸向充磁
徑向充磁
徑向充磁
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