永磁材料室溫和高溫不合格產(chǎn)品的快速無損檢測方法
【專利摘要】一種永磁材料室溫和高溫磁性能不合格品的快速無損檢測方法，屬于磁性功能材料無損檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。具體過程為：首先將永磁材料飽和充磁后，加熱至磁體的工作溫度，同時施加強(qiáng)度為80%～100%Hk的退磁場對磁體退磁，冷卻，最后檢測退磁后磁體的室溫開路磁通，測量值低于所設(shè)置的檢測標(biāo)準(zhǔn)的樣品為不合格品。本發(fā)明可以全面檢測出剩磁Br，內(nèi)稟矯頑力Hcj，磁感矯頑力Hcb，磁能積(BH)max，臨界磁場強(qiáng)度等指標(biāo)不合格的樣品，不僅檢測室溫不合格產(chǎn)品，而且能夠檢測高溫不合格的產(chǎn)品。這種方法可以一次對多個甚至成百上千個樣品同時進(jìn)行高溫退磁，開路磁通的測量也十分方便，具有準(zhǔn)確、簡便、快捷、低成本的特點(diǎn)，適于在大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用。
【專利說明】永磁材料室溫和高溫不合格產(chǎn)品的快速無損檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過測量高溫退磁后開路磁通，從而實(shí)現(xiàn)永磁體室溫和高溫性能不合格產(chǎn)品的快速無損檢測的方法，屬永磁材料的無損檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁材料廣泛應(yīng)用于電子信息、機(jī)電、儀表及醫(yī)療器械等領(lǐng)域，尤其是以釹鐵硼永磁材料為代表的稀土永磁，具有較高的磁性能，在硬盤驅(qū)動器(HDD)、電機(jī)和核磁共振儀等高科技產(chǎn)品中有著不可取代的地位。然而，由于受制備工藝的影響，永磁材料性能的不均勻性是廣泛存在的，特別是高溫磁特性的不均勻性更為突出，常常導(dǎo)致材料在使用中由于失磁，造成電機(jī)等產(chǎn)品性能下降，甚至報廢。
[0003]然而，現(xiàn)有技術(shù)手段難以在大規(guī)模生產(chǎn)中對永磁材料進(jìn)行逐塊無損檢測。目前在永磁材料檢測領(lǐng)域，主要面臨以下兩方面的問題:1)簡易測量中常用的高斯計(jì)、磁通計(jì)測量方便迅速，但精度不足。而且這些常規(guī)的檢測手段一般只檢測樣品室溫下的性能，然而，實(shí)踐證明，室溫性能達(dá)標(biāo)的永磁樣品并不能保證其高溫性能達(dá)標(biāo)。2)利用永磁測量系統(tǒng)可以檢測樣品的常溫及高溫性能，但這種方法不夠便捷，在批量生產(chǎn)中，如果對樣品進(jìn)行逐個檢測，工作量十分巨大，難以實(shí)現(xiàn)。
[0004]性能不合格產(chǎn)品表現(xiàn)為:剩磁低、矯頑力低或剩磁和矯頑力及磁能積都低,此外，磁體在室溫磁性能合格的情況下，也會出現(xiàn)高溫磁性能不合格的現(xiàn)象。利用常規(guī)的高斯計(jì)、磁通計(jì)測量方法能夠方便地檢測出剩磁和磁能積不合格的樣品，而矯頑力不合格，特別是室溫矯頑力合格而高溫不合格，尤其是高溫矯頑力拐點(diǎn)不合格的情況，卻是快速、無損檢測的一大難點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種對永磁材料室溫和高溫性能不合格產(chǎn)品的快速無損檢測的方法，采用在特定溫度和退磁場條件下對磁體退磁，并測量退磁后磁體開路磁通的方法，能夠?qū)τ来挪牧线M(jìn)行快速無損檢測，并能準(zhǔn)確檢測室溫和高溫性能不合格的磁體。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)的:
[0007](I)將待測永磁材料進(jìn)行飽和充磁后，加熱至最高工作溫度并保持溫度恒定。同時，利用電磁鐵對磁體施加與其充磁方向相反的退磁磁場。退磁后關(guān)閉外加退磁場,并將磁體冷卻至室溫。
[0008]其中，所述的永磁材料，包括釹鐵硼、釤鐵氮、釤鈷、鋁鎳鈷等合金永磁材料，以及鐵氧體永磁材料。
[0009](2)利用磁通計(jì)和與磁體截面積相適應(yīng)的磁通線圈，測量高溫退磁后磁體開路磁通，測量值低于所設(shè)置的檢測標(biāo)準(zhǔn)的樣品為不合格品。
[0010]將充磁后的磁體加熱至工作溫度并保持溫度恒定的裝置為電磁鐵的溫控極頭，或其他獨(dú)立于電磁鐵的加熱裝置。[0011]加熱溫度為磁體的最高工作溫度；保溫時間是根據(jù)磁體的尺寸，以達(dá)到溫度后，保溫 10min_60min 為宜。
[0012]退磁場強(qiáng)度是以磁體實(shí)際應(yīng)用時，在最高工作溫度所受到的最大退磁場Hiamax為依據(jù)；對于電機(jī)中應(yīng)用的永磁體可以最高工作溫度的退磁曲線與負(fù)載線的交點(diǎn)所對應(yīng)的磁場強(qiáng)度(稱為臨界磁場強(qiáng)度Hk)為依據(jù)，退磁場強(qiáng)度的范圍是80%?100%Hk或80%?100%H
退 max °
[0013]開路磁通檢測標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)產(chǎn)品的工作條件設(shè)置，或以隨機(jī)選擇多個數(shù)據(jù)(如100個)的平均值為依據(jù)，向下浮動0-30%。
[0014]測量高溫退磁后磁體開路磁通的線圈可以為J線圈、B線圈或亥姆霍茲線圈磁測量線圈。
[0015]開路磁通檢測標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)產(chǎn)品的工作條件設(shè)置，或在低于標(biāo)準(zhǔn)樣品開路磁通3%?50%的范圍內(nèi)選擇。
[0016]本發(fā)明的理論依據(jù)在于，通過施加退磁場，加劇了不合格產(chǎn)品與合格產(chǎn)品磁性能的差別，有助于提高無損檢測的準(zhǔn)確性；通過在最高工作溫度保溫處理，能夠?qū)崿F(xiàn)對高溫不合格的產(chǎn)品，特別是高溫拐點(diǎn)不合格產(chǎn)品的檢測。
[0017]圖1是三塊永磁體的內(nèi)稟退磁曲線示意圖。第一個為合格產(chǎn)品，第二個為內(nèi)稟退磁曲線出現(xiàn)塌肩的不合格產(chǎn)品，第三個為Hcj較低的不合格產(chǎn)品。此時，測量其開路磁通，區(qū)別不夠明顯。施加退磁場Hk后，合格產(chǎn)品的Br下降較小，塌肩產(chǎn)品的Br明顯降低(為Br / )，低Hcj產(chǎn)品被反向充磁(為Br 〃)，此時，測量其開路磁通，合格產(chǎn)品的數(shù)值高且接近平均值，塌肩產(chǎn)品的數(shù)值遠(yuǎn)低于平均值，低Hcj產(chǎn)品的數(shù)值將為負(fù)數(shù)。因此，通過施加退磁場，使得不合格產(chǎn)品的開路磁通明顯有別于合格產(chǎn)品，從而提高了無損檢測的可靠性和精度。
[0018]對于高溫不合格的產(chǎn)品，特別是高溫拐點(diǎn)不合格的產(chǎn)品，在最高工作溫度保溫并退磁，合格產(chǎn)品的剩磁基本不變；而拐點(diǎn)低的產(chǎn)品，施加退磁場后，其剩磁將顯著降低(圖2)，圖2中為磁體的高溫退磁曲線及回復(fù)曲線，對于在電機(jī)中的應(yīng)用，在施加了由負(fù)載線所決定的退磁場后，剩磁由Br下降為Br '。若經(jīng)多次充退磁的循環(huán)，這一差別更加顯著，使得不合格產(chǎn)品的開路磁通明顯低于合格的產(chǎn)品，因此，利用本方法能夠有效地檢測出高溫磁性能不合格的樣品。
[0019]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是，發(fā)明了一種永磁材料室溫、高溫磁性能快速無損檢測的新方法，具有準(zhǔn)確、簡便、快速、低成本等特點(diǎn)。
[0020]I)在本發(fā)明的條件下對永磁材料進(jìn)行無損檢測，可以對永磁材料的性能進(jìn)行全面的檢測，甄別出剩磁、磁能積、矯頑力及臨界磁場強(qiáng)度等指標(biāo)不合格的磁體，不僅檢測室溫不合格產(chǎn)品，而且能夠檢測高溫不合格的產(chǎn)品。
[0021]2)本發(fā)明利用磁通計(jì)配合磁通線圈進(jìn)行開路磁通的測量，檢測過程快捷、成本低，適用于產(chǎn)品的全檢。
[0022]3)本發(fā)明利用磁通計(jì)配合磁通線圈進(jìn)行開路磁通的測量，可以不受產(chǎn)品形狀的限制，滿足柱、環(huán)、片、瓦等多種形狀產(chǎn)品的檢驗(yàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】[0023]圖1三種產(chǎn)品的內(nèi)稟退磁曲線；
[0024]圖2磁體的高溫退磁曲線及回復(fù)曲線；
[0025]圖3實(shí)施例1中一批永磁材料高溫退磁后測得的開路磁通；
[0026]圖4實(shí)施例1中一批永磁材料常溫及高溫下內(nèi)稟矯頑力值；
[0027]圖5實(shí)施例1中一批永磁材料常溫及高溫下磁能積值。
實(shí)施例
[0028]實(shí)施例1
[0029](I)選取一批次相同尺寸的釹鐵硼永磁材料樣品進(jìn)行檢測，樣品為牌號為40M的長方形磁體，對所有樣品進(jìn)行飽和充磁。
[0030](2)將充磁后的樣品放入電磁鐵中，加熱至100°C，并保溫lOmin。隨后對樣品施加
0.9 Iik的退磁場退磁。最后將退磁后的樣品取出并冷卻至室溫。
[0031](3)在常溫下分別測量各樣品的開路磁通，測量結(jié)果如圖3所示，圖中Os為樣品的平均磁通，6、9、13號樣品的開路磁通明顯低于其它樣品，為不合格樣品。
[0032]檢測20塊樣品常溫及高溫下內(nèi)稟矯頑力和磁能積，如圖4和圖5所示，圖中給出了性能的平均值。從圖中可見，6、9、13號三塊樣品的磁能積明顯高于平均值，但是室溫和100°C的矯頑力明顯低于平均值，因此，6、9、13號樣品不合格的原因是矯頑力偏低。利用本發(fā)明的方法對其進(jìn)行開路磁通的測量(圖3)，可以很明顯的區(qū)分出這三塊不合格的樣品，表明本檢測方法準(zhǔn)確度很高。
[0033]實(shí)施例2
[0034]本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同點(diǎn)是:鐵氧體
[0035]實(shí)施例3
[0036]本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同點(diǎn)是:鋁鎳鈷
[0037]實(shí)施例4
[0038]本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同點(diǎn)是:釤鐵氮
[0039]實(shí)施例5
[0040]本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同點(diǎn)是:衫鈷。
【權(quán)利要求】
1.一種永磁材料室溫和高溫磁性能不合格品的快速無損檢測方法，其特征在于通過對永磁材料進(jìn)行高溫退磁，然后測量開路磁通來區(qū)分性能的差別，具體包括以下步驟: (1)對待測永磁材料進(jìn)行飽和充磁，將充磁后的磁體加熱至磁體的最高工作溫度并保溫；同時，利用電磁鐵對磁體施加與其充磁方向相反的退磁磁場，退磁后關(guān)閉外加退磁場，并將磁體冷卻至室溫； (2)利用磁通計(jì)和與磁體截面積相適應(yīng)的磁通線圈，測量高溫退磁后磁體開路磁通，測量值低于所設(shè)置的檢測標(biāo)準(zhǔn)的樣品為不合格品。
2.如權(quán)利要求1所述的一種永磁材料室溫和高溫磁性能不合格品的快速無損檢測方法，其特征在于:所述的永磁材料，包括釹鐵硼、釤鐵氮、釤鈷、鋁鎳鈷合金永磁材料，以及鐵氧體永磁材料。
3.如權(quán)利要求1所述的一種永磁材料室溫和高溫磁性能不合格品的快速無損檢測方法，其特征在于:將充磁后的磁體加熱至工作溫度并保持溫度恒定的裝置為電磁鐵的溫控極頭，或其他獨(dú)立于電磁鐵的加熱裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的一種永磁材料室溫和高溫磁性能不合格品的快速無損檢測方法，其特征在于:加熱溫度為磁體的最高工作溫度；保溫時間是根據(jù)磁體的尺寸，以達(dá)到溫度后，保溫 10min-60min。
5.如權(quán)利要求1所述的一種永磁材料室溫和高溫磁性能不合格品的快速無損檢測方法，其特征在于:退磁場強(qiáng)度是以磁體實(shí)際應(yīng)用時，在最高工作溫度所受到的最大退磁場H?max為依據(jù)；對于電機(jī)中應(yīng)用的永磁體可以最高工作溫度的退磁曲線與負(fù)載線的交點(diǎn)所對應(yīng)的磁場強(qiáng)度為依據(jù)，交點(diǎn)所對應(yīng)的磁場強(qiáng)度稱為臨界磁場強(qiáng)度Hk，退磁場強(qiáng)度的范圍是80% ?100%Hk 或 80% ?100%H 退.。
6.如權(quán)利要求1所述的一種永磁材料室溫和高溫磁性能不合格品的快速無損檢測方法，其特征在于:開路磁通檢測標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)產(chǎn)品的工作條件設(shè)置，或以隨機(jī)選擇多個數(shù)據(jù)的平均值為依據(jù)，向下浮動0-30%。
7.如權(quán)利要求1所述的一種永磁材料室溫和高溫磁性能不合格品的快速無損檢測方法，其特征在于:測量高溫退磁后磁體開路磁通的線圈為J線圈、B線圈或亥姆霍茲線圈磁測量線圈。
8.如權(quán)利要求1所述的一種永磁材料室溫和高溫磁性能不合格品的快速無損檢測方法，其特征在于:開路磁通檢測標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)產(chǎn)品的工作條件設(shè)置，或在低于標(biāo)準(zhǔn)樣品開路磁通3%?50%的范圍內(nèi)選擇。
【文檔編號】G01R33/12GK103605089SQ201310562626
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】孫愛芝, 徐文歡, 楊俊 , 吳深, 董娟, 鄒超, 程川, 路振文, 邢彥興 申請人:北京科技大學(xué)