2022新能源汽车驱动电机用稀土永磁材料

新能源汽车驱动电机用稀土永磁材料 1 II 目录 前言 .I 目录 .I 新能源汽车驱动电机用稀土永磁材料 .1 1 适用范围1 2 规范性引用文件1 3 术语及定义1 3.1 主要磁性能 principal magnetic properties1 3.2 辅助磁性能 additional magnetic properties1 3.3 最高工作温度 maximum operating temperature1 4 要求2 4.1 磁性能 2 4.2 产品磁矩一致性2 4.3 涂/ 镀层厚度 3 4.4 耐腐蚀性 3 4.5 结合力 3 4.6 外观质量 3 4.7 温度系数 4 4.8 电阻率 5 4.9 力学性能 5 5 试验方法5 5.1 磁性能 5 5.2 产品磁矩一致性5 5.3 涂/ 镀层厚度 6 5.4 耐腐蚀性 6 5.5 结合力 7 5.6 外观质量 7 5.7 温度系数 7 5.8 电阻率 7 6 检验与验收7 6.1 检验项目 7 6.2 取样规则 7 6.3 验收 8 7 标志、包装、运输、贮存及质量证明书8 7.1 标志、包装8 7.2 运输、贮存8 7.3 质量证明书9 附 录 A （规范性附录） 稀土永磁材料电阻率测量方法10 A.1 测量原理 10 A.2 测量步骤 10 1 新能源汽车驱动电机用稀土永磁材料 1 适用范围 本 标 准 规 定 了 新 能 源 汽 车 驱 动 电 机 用 稀 土 永 磁 材 料 （以下简称永磁材料 ） 的 磁 性 能 、 温 度 特 性 、 磁 性 能 允 许 偏 差 、 尺 寸 允 许 偏 差 、 耐 腐 蚀 性 能 等 技 术 要 求 ， 以 及 试 验 方 法 、 检 验 规 则 、 包 装 和 标 志 等 。 本 标 准 适 用 于 制 造 新 能 源 汽 车 驱 动 电 机 等 用 途 的 钕 铁 硼 永 磁 材 料 （ 可 包 含 镧 、 铈 、 钇 等 稀 土 元 素 ） 、 钐 钴永磁材料。 本标准也可适用于混合动力汽车永磁电机用材料。 2 规范性引用文件 下列文件对本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 2828.1 计数抽样检验程序 第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划 GB/T 2900.60 电工术语 电磁学 GB/T 3217 永磁（硬磁）材料磁性实验方法 GB/T 4955 金属覆盖层 覆盖层厚度测量 阳极溶解库仑法 GB/T 6462 金属和氧化物覆盖层 厚度测量 显微镜法 GB/T 9637 电工术语 磁性材料与元件 GB/T 10125 人造气氛腐蚀试验 盐雾试验 GB/T 13452 色漆和清漆漆膜厚度的测定 GB/T 13560 烧结钕铁硼永磁材料 GB/T 16921 金属覆盖层 覆盖层厚度测量 X射线光谱方法 GB/T 17803 稀土产品牌号表示方法 GB/T 24270 永磁材料磁性能温度系数测量方法 GB/T 29628 永磁（硬磁）脉冲测量方法指南 GB/T 34491 烧结钕铁硼表面镀层 IEC 60404-14 磁性材料 用提拉或旋转法对铁磁材料试样的磁偶极矩的测量方法 3 术语及定义 GB/T 9637、GB/T 2900.60界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 主要磁性能 principal magnetic properties 包 括 剩 磁 Br、 磁 极 化 强 度 矫 顽 力 (内 禀 矫 顽 力 )HcJ、 磁 感 应 强 度 矫 顽 力 HcB、 最 大 磁 能 积 (BH)max。 3.2 辅助磁性能 additional magnetic properties 包 括 相 对 回 复 磁 导 率 μ r、 剩 磁 温 度 系 数 α (Br)、 磁 极 化 强 度 矫 顽 力 (内 禀 矫 顽 力 )温 度 系 数 α (HcJ)。 3.3 最高工作温度 maximum operating temperature 规格为 φ 10 mm×7 mm的永磁圆柱试样在恒温3小时，开路磁通减少量为5%的极限温度。 2 cJ 4 要求 4.1 磁性能 永磁材料的牌号、主要磁性能（20℃±2℃）和最高工作温度见表 1。 牌 号 中 的 化 学 符 号 表 示 主 要 组 分 ， 牌 号 中 斜 线 前 面 的 数 字 表 示 最 大 磁 能 积 (BH)max 的 标 称 值 （ 单 位 kJ/m3） ， 斜 线 后 面 的 数 字 表 示 內 禀 矫 顽 力 H （ 单 位 kA/m） 最 小 值 的 十 分 之 一 ， 牌 号 命 名 规 则 依 据 GB/T 17803，此命名规则适用于全文。 表 中 牌 号 命 名 仅 供 参 考 ， 主 要 以 性 能 指 标 为 选 择 依 据 ， 同 时 不 限 定 永 磁 材 料 所 含 元 素 种 类 及 工 艺 方 法 （ 烧 结 、 铸 造 和 热 压 ） 。 表 1 永磁材料牌号、主要磁性能（ 20℃±2℃）和最高工作温度 主要磁性能 牌号 Br/T 范围值 HcJ/(kA/m) 不小于 HcB/(kA/m) 不小于 (BH) /(kJ/m3) max 范围值 最高工作温度/℃ 不低于 NdFeB 320/159 1.25～1.29 1592 939 302～326 150 NdFeB 335/159 1.28～1.32 1592 971 318～342 150 NdFeB 360/159 1.32～1.37 1592 979 342～366 150 NdFeB 280/199 1.17～1.22 1990 860 263～287 180 NdFeB 305/199 1.22～1.26 1990 876 287～310 180 NdFeB 320/199 1.25～1.29 1990 915 302～326 180 NdFeB 335/199 1.27～1.32 1990 971 310～342 180 NdFeCoB 264/199 1.13～1.17 1990 860 239～271 220 NdFeCoB 280/199 1.17～1.22 1990 876 263～287 220 NdFeB 280/239 1.17～1.22 2388 836 263～287 200 NdFeB 305/239 1.20～1.26 2388 915 279～310 200 NdFeB 320/239 1.25～1.29 2388 953 302～326 200 NdFeB 335/239 1.27～1.32 2388 968 310～342 200 SmCo 223/159 1.05～1.07 1592 756 207～223 350 SmCo 231/159 1.07～1.10 1592 796 215～231 350 SmCo 243/159 1.09～1.15 1592 820 226～243 350 CeM 240/199 1.09～1.13 1990 830 227～251 180 CeM 260/199 1.13～1.17 1990 899 243～271 180 CeM 200/239 1.02～1.05 2388 812 192～214 200 CeM 224/239 1.05～1.09 2388 812 215～232 200 注：SmCo 代表钐钴永磁材料，CeM 代表含有铈元素的钕铁硼永磁材料，NdFeCoB 代表铁钴基永磁材料。 4.2 产品磁矩一致性 产品磁矩一致性（在20±2 ℃ 温 度 条 件 下 ）应满足以下要求：质量在10 g以上永磁体的磁矩偏差应 小于2％，质量在5 g～10 g永磁体的磁矩偏差应小于4％，质量在5 g以下永磁体的磁矩偏差应小于6％。 如 因 应 用 需 求 对 磁 矩 一 致 性 有 更 高 要 求 ， 可 考 虑 对 磁 钢 产 品 按 不 同 磁 矩 范 围 进 行 分 档 供 货 ， 具 体 由 供 需 双 方 协 商 确 定 。 产 品 磁 矩 一 致 性 为 抽 样 产 品 磁 矩 极 差 （最大值与最小值之差 ） 与 平 均 值 的 比 值 ， 抽 检 样 品 需 在 同 一 台 测 试 设 备 检 测 磁 矩 。 3 4.3 涂 /镀层厚度 新能源汽车驱动电机用稀土永磁材料宜采用绝缘涂 /镀 层 ， 永 磁 材 料 经 表 面 处 理 后 涂 /镀层厚度应满 足 表 2 要 求 。 需 方 如 有 特 殊 要 求 ， 由 供 需 双 方 协 商 确 定 。 表 2 永磁材料涂/镀层要求 涂/镀层类型 典型厚度范围 真空镀铝+环氧 铝层厚度：1-5 μm； 环氧层厚度：10-25 μm. 环氧 15-40μm 镍铜+环氧 协商确定 4.4 耐腐蚀性 永 磁 材 料 耐 腐 蚀 性 应 满 足 表 3 和 表 4 的 时 间 要 求 ， 并 无 肉 眼 可 见 的 红 色 锈 蚀 、 起 泡 、 脱 落 等 腐 蚀 缺 陷 。 特 殊 要 求 可 由 供 需 双 方 协 商 确 定 。 表 3 永磁材料中性盐雾试验时间 涂/镀层 中性盐雾试验时间/h 镀铝层永磁材料 48 环氧层永磁材料 120 表 4 PCT（饱和湿度）和 HAST（不饱和湿度）试验时间 试验名称 试验时间/h PCT（饱和湿度） 150 HAST（不饱和湿度） 240 4.5 结合力 永磁材料涂/镀层与基体之间，不应出现任何形式的分离，性能要求由供需双方商定。 4.6 外观质量 产 品 表 面 不 得 有 影 响 使 用 的 裂 纹 、 砂 眼 、 夹 杂 和 边 、 角 脱 落 等 缺 陷 ， 尺 寸 偏 差 、 形 状 和 位 置 偏 差 参 照 表 5 规 定 ， 由 供 需 双 方 共 同 商 定 。 表 5 永磁材料尺寸及形位偏差 偏差值 方形 瓦形尺寸范围 mm 平行度 垂直度 尺寸偏差 圆角 内径/外径 角度 弦长 圆角 4 mm mm mm mm mm ′ mm mm ≤10 ∥0.03 ⊥0.05 ±0.03 R0.25~0.50 ±0.05 ±60 ±0.05 R0.25~0.50 ＞10～20 ∥0.03 ⊥0.10 ±0.05 R0.25~0.50 ±0.10 ±30 ±0.10 R0.25~0.50 ＞20～50 ∥0.05 ⊥0.15 ±0.10 R0.25~0.50 ±0.15 ±30 ±0.15 R0.25~0.50 ＞50～80 ∥0.10 ⊥0.20 ±0.15 R0.25~0.50 ±0.20 ±20 ±0.20 R0.25~0.50 4.7 温度系数 永磁材料温度系数应满足表 6 要求。 表 6 永磁材料材料温度系数 牌号 基础温度 ℃ 温度变化的上限温度 ℃ α (Br)/(%/℃) 不小于 α (Hcj)/(%/℃) 不小于 100 -0.110 -0.60 NdFeB 320/159 20 150 -0.120 -0.55 100 -0.110 -0.60 NdFeB 335/159 20 150 -0.120 -0.55 100 -0.110 -0.60 NdFeB 360/159 20 150 -0.120 -0.55 100 -0.105 -0.58 NdFeB 280/199 20 180 -0.115 -0.53 100 -0.105 -0.58 NdFeB 305/199 20 180 -0.115 -0.53 100 -0.105 -0.58 NdFeB 320/199 20 180 -0.115 -0.53 100 -0.105 -0.58 NdFeB 335/199 20 180 -0.115 -0.53 100 -0.04 -0.47 NdFeCoB 264/199 20 220 -0.07 -0.42 100 -0.05 -0.47 NdFeCoB 280/199 20 220 -0.08 -0.42 100 -0.105 -0.55 NdFeB 280/239 20 200 -0.115 -0.50 100 -0.105 -0.55 NdFeB 305/239 20 200 -0.115 -0.50 100 -0.105 -0.55 NdFeB 320/239 20 200 -0.115 -0.50 100 -0.105 -0.55 NdFeB 335/239 20 200 -0.115 -0.50 100 -0.03 -0.18 SmCo 223/159 20 350 -0.035 -0.19 100 -0.03 -0.18 SmCo 231/159 20 350 -0.035 -0.19 SmCo 243/159 20 100 -0.03 -0.18 5 350 -0.035 -0.19 CeM 240/199 20 100 -0.1 -0.55 CeM 260/199 20 100 -0.1 -0.55 CeM 224/239 20 100 -0.1 -0.55 CeM 200/239 20 100 -0.1 -0.55 4.8 电阻率 永磁材料在垂直于易磁化方向的电阻率应不小于1.18μΩ· m，平行于易磁化方向的电阻率应不小于 1.33μΩ·m。对于钐钴永磁材料，电阻率应不小于0.75μΩ·m。 4.9 力学性能 永 磁 材 料 力 学 性 能 指 标 如 ： 膨 胀 系 数 、 抗 弯 、 抗 压 强 度 等 参 照 GB/T 13560， 特 殊 要 求 ， 由 供 需 双 方 商 定 。 5 试验方法 5.1 磁性能 永磁材料主要磁性能的测试按GB/T 3217或 GB/T 29628的规定进行。 热减磁特性检测方法如下表： 表 7 热减磁实验 试样 10 块初始饱和充磁的样品 测试设备 高温试验箱 测试过程 温度按相应磁钢性能设定，测试 2 小时为一个循环，测试共 5 个循环 检测操作要求 1.以半开路方式测量； 2.每 件 样 品 磁 矩 需 测 量 3 次 取 平 均 值 作 为 最 终 数 据 ； 3.分别测量样品试验前和每个循环冷却后在室温下的磁矩并记录数据； 4.铁 板 厚 度 3mm； 5.每 块 磁 钢 N 极 、 S 极 交 错 放 置 ， 其 间 距 为 磁 钢 最 长 边 距 离 。 合格标准 5 次高温循环后，样品的磁矩损失平均值＜0.5%，单块样品磁矩损失＜ 1%，此值可供供需双方签订协议时参考 5.2 产品磁矩一致性 产品磁矩的测量方法按照IEC 60404-14的 规 定 进 行 。 产 品 磁 矩 一 致 性 为 抽 样 产 品 磁 矩 极 差 （最大值 与最小值之差）与平均值的比值。 6 5.3 涂 /镀层厚度 选 取 10 块 有 涂 /镀层、未充磁的样品进行涂/ 镀层厚度测试，产品涂/镀 层 厚 度 测 量 方 法 按 照 GB/T 6462、GB/T 13452、GB/T 16921 或 GB/T 4955 的 规 定 进 行 ， 涂 /镀 层 厚 度 满 足 表 2 要 求 。 5.4 耐腐蚀性 永 磁 材 料 耐 腐 蚀 试 验 按 GB/T 10125 的 规 定 进 行 。 涂 /镀 层 盐 雾 试 验 见 表 8。 表 8 涂/镀层盐雾试验 试样 5 块有涂/镀层的成品 测试设备 盐雾试验箱 测试条件 环境温度 35℃，中性盐雾（5%NaCl） 参照标准 GB/T 10125 人造气氛腐蚀试验 盐雾试验 PCT 测试（饱和湿度）要求见表 9，HAST 测试（不饱和湿度）见表 10。 表 9 涂 /镀 层 PCT（饱和湿度）测试 试样 5 块有涂/镀层的成品 测试设备 PCT 试验箱 测试条件 温度 120℃，相对湿度 100%，压力 2.0bar 参照标准 GB/T 34491 烧结钕铁硼表面镀层 表 10 涂 /镀 层 HAST（不饱和湿度）测试 试样 5 块有涂/镀层的成品 测试设备 HAST 试验箱 测试条件 温度 130℃，相对湿度 95%，压力 2.7bar 如果电机采用油冷，或永磁体会接触到油，其永磁体涂/镀层要进行耐油测试，如表 11。 表 11 涂 /镀层耐油测试（常温、高低温循环） 7 试样 有涂/镀层成品 测试油品 指定油品 99.5%+水 0.5%（99.5%、0.5%为油、水体积比例） 测试条件 常温耐油试验： 油温 25℃浸泡 240 小时 高低温循环耐油试验： 油 温 155℃ 保 持 40 小 时 , -40℃ 保 持 8 小 时 ， 为 1 个 循 环 ， 测 试 8 个 循 环 。 要 求 温 度 变 化 率 ： 2℃ /分 钟 。 操作要求 待测样品需完全浸泡在指定的油品中 技术要求 涂/镀层表面无起皱、起泡、红锈以及爆皮 5.5 结合力 产品涂/镀层结合力的试验方法根据需要可按照下表中标准规定进行。 试验如下： 表 12 涂 /镀层附着力测试（百格试验） 试样尺寸 5 块有涂/镀层的成品 合格标准 等级 0-1 参照标准 GB/T 9286 色漆和清漆 漆膜的划格试验 5.6 外观质量 采用目测或自动化检测设备的方式检测永磁材料的外观。尺寸测量应采用和 4.6 要求相适应的量具。 5.7 温度系数 永磁材料温度系数的测试按 GB/T 24270 的规定进行。 5.8 电阻率 永磁体电阻率测量方法按附录 A 的规定进行。 6 检验与验收 6.1 检验项目 检验分出厂检验和型式检验，本标准只规定出厂检验的检验规则，型式检验规则由供需双方商定 产 品 检 验 项 目 应 含 4.1、4.2、4.5、4.6、4.7 规 定 的 各 项 。 6.2 取样规则 检验样品抽样规则参考GB/T 2828.1规定，由供需双方协商确定。 8 6.3 验收 供方提交的每批产品应附有该批永磁材料所检验的性能符合本技术要求及订货合同的质量证明书。 产品检验中的每项都应合格。如有不合格项，则从该批产品中取双倍试样对不合格项目进行复验， 仍 存 在 不 合 格 ， 则 判 定 该 批 产 品 为 不 合 格 。 在 收 到 产 品 之 日 起 1 个 月 内 向 供 方 提 出 ， 由 供 需 双 方 协 商 解 决 。 7 标志、包装、运输、贮存及质量证明书 7.1 标志、包装 7.1.1 产品可以磁化或不磁化交货，并可以组装在磁路中交货。永磁体应采用合适材质进行包装，应 避免因松动造成碰撞损坏。磁化交货产品的包装应采取磁屏蔽措施，符合国家相关规定。 7.1.2 产品用箱（盒）包装，并保证在运输和贮存过程中不损坏。充磁产品的包装要求应符合相应运 输和贮存方式的相应规定（如 7.2 要 求 ）。每个包装箱（盒）应附标签，注明： a) 供货产品名称 (或代表符号 )、尺寸规格及批号； b) 数量； c) 检验日期； d) 生产厂名称及地址； 7.1.3 由于永磁体具有易碎、易腐蚀以及超强磁性的特点，因此包装需要做到以下几点： a) 为了方便，一般采用中性包装，即内外包装无固定或专用标识； b) 产品内包装结构设计上应满足防震、防潮、防尘、防污染、防磁、易于检查和拆箱的需求； c) 产品间采用1~10mm的隔离片进行隔离，对于预充磁产品，产品包装应做好磁屏蔽，磁屏蔽材料 要 清 洁 ， 且 不 会 造 成 二 次 污 染 ， 磁 屏 蔽 材 料 一 般 为 导 磁 良 好 的 清 洁 钢 板 、 镀 锌 钢 板 、 硅 钢 ， 如 选 择 无 磁 化 交 货 形 式 ， 则 不 需 采 用 此 项 措 施 ； d) 包装材料应符合国际环保要求，一般外包装可采用瓦楞纸箱、钙塑箱，运输时，一般采用托盘 堆码打托形式。 7.2 运输、贮存 由 于 产 品 的 特 殊 性 ， 在 运 输 过 程 中 应 小 心 轻 放 ， 应 避 免 剧 烈 震 动 造 成 机 械 损 伤 ， 对 不 同 的 运 输 方 式 也 提 出 了 很 高 的 要 求 。 7.2.1 航空运输方式 航 空 运 输 对 包 装 方 式 要 求 极 严 ， 需 要 经 过 严 格 的 磁 屏 蔽 及 漏 磁 场 检 验 ， 机 场 采 用 高 斯 计 检 验 ， 外 磁 场 不 得 高 于 50高 斯 ， 应 满 足 航 空 运 输 要 求 。 磁 屏 蔽 最 主 要 方 法 是 用 密 闭 的 导 磁 纯 铁 板 屏 蔽 ， 如 果 磁 场 较 强 ， 则 采 用 二 至 三 层 ， 且 层 间 采 用 PS硬 泡 板 隔 开 ； 其 次 ， 磁 屏 蔽 可 采 取 加 大 外 包 装 尺 寸 的 方 法 ， 利 用 空 间 距 离 阻 隔 磁 场 来 减 小 包 装 外 表 面 的 漏 磁 ； 另 外 ， 可 设 计 包 装 箱 内 的 磁 回 路 进 行 磁 屏 蔽 ， 采 用 导 磁 条 将 磁 极 之 间 构 成 封 闭 的 回 路 ， 漏 磁 大 幅 度 降 低 。 7.2.2 海运方式 海运时间比较长，长时间接触潮湿的空气，特别容易受到腐蚀，因此海运要求包装需要特殊处理， 要 求 包 装 箱 内 放 置 干 燥 剂 ， 防 止 海 水 或 潮 湿 空 气 侵 入 包 装 箱 内 ， 将 包 装 箱 摆 放 堆 码 在 免 熏 蒸 托 盘 或 熏 蒸 托 盘 上 打 托 ， 并 罩 上 防 潮 袋 密 封 。 7.2.3 陆运方式 国 内 运 输 一 般 采 用 陆 运 方 式 ， 运 输 时 间 较 短 ， 对 包 装 的 要 求 重 点 体 现 在 防 震 、 防 压 、 防 污 染 、 防 尘 和 防 潮 上 ， 一 般 在 包 装 箱 内 套 上 PE袋 和 干 燥 剂 密 闭 ， 然 后 将 包 装 箱 摆 放 堆 码 在 托 盘 上 。 7.2.4 贮存环境 产品应存放于室温、通风干燥、无腐蚀气体的场所。 9 7.3 质量证明书 每批产品应附质量证明书，注明： a) 供货产品名称(或代表符号)； b) 产品标准编号； c) 规格尺寸； d) 数量； e) 批号； f) 出厂日期； g) 制造厂名称； h) 各项检测结果和供方质量技术检验部门印记。 10 附 录 A （规范性附录） 稀土永磁材料电阻率测量方法 A.1 测量原理 产品电阻率的试验方法参照范德堡(Van Der Pauw)法，具体的测量原理（示意图）如图A.1所示。 测量时，需要以下主要仪器设备： ——最大允许误差为±0.1%的采样电阻； ——稳定度高于 0.01%的直流电流源，可提供 1 A～10 A 范围的电流； ——最大允许误差为±0.02%的数字电压表，用于确定输出电流的大小； ——最大允许误差为±0.02%的高精度纳伏电压表，用于测量接触端之间的电压； ——能够给被测圆柱形试样的4个对称边缘提供线接触的基座。 被 测 试 样 应 为 圆 柱 形 ， 为 保 证 电 压 信 号 足 够 大 ， 被 测 试 样 的 厚 度 应 不 大 于 10 mm。 4个接触端的位置 应沿圆周对称分布，且保证能与被测试样良好接触。触头圆角半径应不大于2 mm。 图 A.1 稀土永磁材料电阻率测量电路示意图 A.2 测量步骤 测量步骤为： a) 如 图 A.1 所 示 ， 将 1、 2 接 触 端 与 电 流 源 连 接 ， 3、 4 接 触 端 与 纳 伏 表 连 接 ， 根 据 试 样 的 厚 度 设 置 电 流 源 的 输 出 电 流 为 I12， 同 时 读 取 纳 伏 表 的 读 数 U43 ； b) 同 理 ， 将 2、 3 接 触 端 与 电 流 源 连 接 ， 1、 4 接 触 端 与 纳 伏 表 连 接 ， 重 新 设 置 电 流 源 的 输 出 电 流 为 I23， I23 应等于 I12， 同 时 读 取 纳 伏 表 的 读 数 U14 ； c) 按 公 式 A.1 计 算 电 阻 率 ： 式中：   π d2 ln 2 U43 I12  U14 )I 23 …………………………………… （A.1） ——电 阻 率 ， 单 位 为 微 姆 欧 米 （ Ω ·m） ； d ——试样厚度，单位为毫米（mm）。 U43——接 触 端 4、 3之 间 的 电 压 ， 单 位 为 毫 伏 （ mV） ； U14——接 触 端 1、 4之 间 的 电 压 ， 单 位 为 毫 伏 （ mV） ； I12——接 触 端 1、 2之 间 的 电 流 ， 单 位 为 安 培 （ A） ； I23——接 触 端 2、 3之 间 的 电 流 ， 单 位 为 安 培 （ A） 。 (