磁性材料的生产制造及美妆中的应用

By 杨春燕

2018-07-02 15:53:11

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磁性材料的生产制造及美妆中的应用 by 宁波龙舰磁业


主讲人:杨小姐&阴工 龙舰磁业 

   

 

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HUFU.CLUB后记:本课堂给大家普及磁铁知识及美妆中的应用,谢谢宁波龙舰磁业杨小姐及阴工的支持。


  这个世界没有陌生的人,只有还没有来得及认识的朋友。据说,真诚的友谊都是来自不断地自我介绍。现在,请允许我自我介绍一下,我是阴工,目前担任宁波龙舰磁业的工程技术。很高兴今天能有这样的机会与各位交流分享美妆磁铁的知识,同时也很荣幸能代表宁波龙舰磁业与各位共同学习,共同进步。


当今时代,物质飞速扩张,生活水平显著提高,与此同时人们看待事物和对事物的追求也有了更高层次的变化。就美妆行业来讲,以前的美妆注重的是使用效果,效果好口碑自然就好,现如今美妆已不仅仅局限于使用效果好,同时你必须得具备吸引消费者的看点。


在磁铁加入美妆之后,对美妆的质感、手感产生影响,也为消费者带来不一样的“体验”。当下“你不仅要有一个浮夸的外貌,同样你也需要有一个有趣的灵魂。”磁铁之于包材犹如灵魂之于躯壳,它的加入,无疑使得我们美妆更加“高端大气上档次。”那么磁铁它到底是怎么做出来的,如何从粗糙到精细的,又有哪些因素影响了它的磁性能,磁铁价格是如何变化的?就以下三个部分:龙舰磁业的简介、磁铁的制程以及美妆上的磁铁与大家一一探讨解惑。在介绍磁铁之前,请先允许我带大家“走进”宁波龙舰磁业。

 

 宁波市龙舰磁业是一家专门从事磁性材料行业生产、制造和技术开发的企业,我们拥有先进的工艺技术和生产设备以及严格的管理,相关磁力技术人员更是从事磁铁行业工作数十年,这些都是我们服务客户强有力的保障。根据客户不同的需求,公司制定不同的生产方案,最终实现给客户更便捷的服务,更节约的成本和最稳定的磁性产品。目前我们宁波市龙舰磁业有限公司的产品已广泛应用于各类电机、喇叭、VCM马达(音圈马达)、展示器材、美妆口红、粉底盒、手机、笔记本等领域。公司自创立以来一直坚持“品质、完美、创新”的经营理念,秉承“让最广大的客户满意”的宗旨。Image

呈现在我们眼前的是龙舰磁业生产车间的一角,左边设备是切片机,我们龙舰磁业的切片机有数百台,机器设备优良,生产工人经验丰富。右边是我们的办公区域,办公区域干净整洁,车间的无尘室也在计划当中,已经在开始落实。我们拥有这么好的硬件这么好的环境,那我们又拥有怎样的“守门员”呢?顾名思义也就是我们的磁性能检测设备。Image

首先是耐高温烤箱,我们也知道温度和磁性的关系,那就是“冤家路窄”,温度它会改变一部分磁性能,我们通过耐高温烤箱实验记录,再经过计算机的计算和曲线图的绘制,从而得出温度与磁性的关系。右边是磁场测量仪,仪器是我们从国外进口的,也是为了保证我们测试数据的准确性,致力于更好地为客户提供最准确最真实的报告。在同时拥有优良的生产设备、精密的检验设备和经验丰富的工作人员,我们龙舰又能做出怎样一个高精密的成品呢?接下来我们进行一些样例展示。Image

映入眼帘的是一张图纸,这张图纸是我们众多精密成品当中的一款,乍眼一看,长度5.5mm,宽度1.1mm,厚度是0.35mm,大多数人会觉得生产这样的磁条应该没什么难度。其实不然,我们仔细观察会发现,图纸标注的每一个尺寸都是相当的苛刻,它的R角是R0.05,长度和宽度的公差是正05个丝,如果对半来讲就是正负2.5个丝。我们再来看看厚度0.35这个方向,它是正03个丝,而且我们折对下来之后公差就是正负1.5个丝。这么薄长宽比例失调的情况下它要求公差是正负1.5个丝,可以说它的要求是相当苛刻的。而且我们在另外一边还要做磁性极的划分,那也就是我们精密产品中的一款。Image

那我们这么多精密产品,还有哪些其他款呢,一起看看我们龙舰所做的产品,第一张是我们为苹果8手机里面做的一款磁钢,大家可以看这上面有“L J”,是我们龙舰的简称,后面的代码由于涉及到机密问题不方便透露。说不定各位哪天把你们的苹果8手机拆下来看看就有我们龙舰的磁钢。这张就是我们需要打直孔打成孔一款产品,这个是放大之后的效果图,这个是用在我们手机摄像头里面,摄像头多小,很小,在摄像头里面的一个很小的东西,可想而知它是多小,而且它的要求,它的精度也是相当的严,它的角度它的垂直度都是有个严格的要求,这款就是我们比较平常的成品,用在比较普通的行业。那这个是用在机器人,机器手臂里面的一款磁瓦。那再看看电机磁瓦,它的弧度就稍微大一点,以上展示的这些就是我们龙舰做的一部分产片里面的具有代表性的一些成品图片,供大家参考一下。


接下来我们一起进入第二部分——魅力磁铁,磁铁神秘又神奇,你靠近它,它可能会吸引你,也可能会排斥你。就像男生看待女生一样,“她”总是那样的让人捉摸不透。


我们将从以下六个方面来认识磁铁,首先是磁铁的定义,什么叫磁性材料,哪些是磁性材料?其次,磁性材料稀土资源的分布以及稀土资源它的价格走势,再次,钕铁硼的优缺点,“金无足赤,人无完人”,各种类磁铁当然也是优缺点并存。值得一提的是,钕铁硼它分为烧结和粘接钕铁硼,那烧结钕铁硼它从源头到成品整个制程是怎样的,粘接钕铁硼又是如何从无到有的?最后,磁铁的应用,“无磁不欢。”


什么叫磁性材料?可用于制造磁功能器件的强磁性材料称为磁性材料,当然这是很官方的术语。在我们传统的思维的定义里,只要物体吸得住铁它就是磁性材料,其实大家说的也是有道理的,只不过认识的角度不同,那磁性材料包含哪些呢?(1)稀土永磁,稀土就是我们说的钕铁硼、钐钴、铝镍钴等(2)铁氧体永磁材料,它是铁的氧化物再加上一系列工艺加工变成永磁材料,叫做铁氧体永磁材料,(3)金属永磁材料,一些金属它也是有磁性功能经过后期加工,它同样具有磁性。


在这三类永磁材料中,稀土永磁材料首当其冲的,钕铁硼磁铁应用范围广,性价比高,磁性能强,是当之无愧的“磁王”。细细剖析稀土两个字,什么是稀土?稀土拥有“工业维生素”美称,现如今已成为极其重要的战略资源。如今的工业领域,没有稀土资源,我们将寸步难行,身边的很多事情都会受到影响,同时它是战略资源,上升到国家的战略的问题。那既然有这样的美称,稀土资源一般用在什么领域?像航空实验、火箭导弹、甚至是核都会用到稀土。所以说我们用的钕铁硼磁铁,它也确实非常高大上。


1990年的时候,中国稀土储量占了全世界的80%,中国地大物博,资源储备丰富。然而改革开放以来的中国虽然经济突飞猛进,但在高速发展的同时也损失了很多“东西”,这其中就包括我们的稀土资源。在国信办2012年发布的报告显示,中国稀土资源占世界的23%,从80%23%仅仅是22年的时间。


中国的稀土资源大量出口,被其他国家买过去以后进行战略储备。像美国、韩国、日本、印度等等一些国家每年都会从我国进口大量稀土。以至于中国的稀土储备越来越少,至今只剩23%23%的储备却供应了全球90%的市场,这是非常不合理的。现如今国家认识到了事情的严重性,出台了一系列政策做了宏观调控。当然从国家角度来说是好的,但是站在我们消费者的角度来说它又是不好的,

因为我们稀土永磁钕铁硼主要的原材料就是由稀土钕构成的。


钕铁硼磁铁优缺点并存,因为其较高的磁能积矫顽力和高性价比而被称为“磁王”。烧结钕铁硼,高能量密度强,在整个磁铁行业占的比重最大,但是有利就有弊,它的缺点在于工作温度低,温度特性差,容易随着温度而发生磁性能的改变,表面极其容易被氧化和被腐蚀,同时硬而脆、不易加工。

 

粘接钕铁硼同样有它的优劣势,首先它的尺寸精度高,多极取向,烧结钕铁硼完成不了的任务可以交给它,尺寸加工方面相对于烧结钕铁硼有优势。磁性能方面比不上烧结钕铁硼的,尺寸精度高,

各种形状制成起来都比较容易,而且不同形状的公差它也是做的最好的。它的机械强度好,形状自由度大,举例来说,像烟灰缸这种形状,你用烧结钕铁硼来做可能需要很大的精力,让粘接钕铁硼处理的话很轻松就可以搞定,而且它还可以保证公差和品质。再者,粘接钕铁硼它的成本比较低。粘接钕铁硼同样存在一些不足,密度比较小,容易断。密度比较小所以硬度不是太强,并且它的耐温性能也比较差,因为它们的共同体都是钕铁硼,那接下来再看看钕铁硼它到底是怎么做出来的。Image

我们先从烧结钕铁硼讲起,烧结钕铁硼它大体上经过配料、熔炼、制粉、成型、烧结、磁性能检测及其加工、电镀、外观、充磁包装出货等性能的一个流程。这张图片就是烧结钕铁硼烧制过程,通过这张图片大家了解起来的更透彻更明白,更形象。第一部分配料,我们就是按照不同的比例把一些稀有金属和其他的元素调和在一起以达到我们想要的性能,想要的参数,配料完了之后我们进行熔炼,熔炼这个过程就是将温度提高,让金属熔化为液体并且使其均匀化而且最后变成合金。接下来说到制粉,制粉的目的说白了就是通过一系列的设备将合金块大块变成我们想要的尺寸粉末状,粉末状之后方便成型变成我们想要的尺寸。我们刚说到成型这个地方,成型它有两层意思,好比说我们最终的产品是像笔一样的形状来讲,那我们在这一步并不是直接把磁铁压成笔一样而是说我们会把它做成长方块,在这个地方就把产品压成最适合加工的而且浪费是最少利用率最高的一个尺寸方块。成型一共六个面在这个地方决定哪两个具有磁性能,到这个地方就是烧结,经过一两千度的高温烧结出来进行固化,完了之后再进行一个磁性性能的检测,这部分磁性能的检测检测什么呢,检测我们刚做出来的方块,它的磁性能能否达到我们的要求。举例来说,如N52,目前做出来的产品剩磁矫顽力等等各项参数是不是能达到N52的范围?产品一致性好不好?所有参数我们都会在此环节里面全部检测出来。如果它达不到性能,这批料全部作报废处理。到这里并没有结束,我们接着往下看。这一步是机械加工,刚刚说了,我们实际上烧出来的是这样的方块,那我们怎样从方块变成最终想要的产品呢?那这个步骤就是需要机械加工,需要一系列的切、磨、割、套等一系列的加工步骤,最后做成我们想要的尺寸。加工完之后需要电镀,因为它容易腐蚀容易氧化,所以需要一个电镀层保护,电镀完之后进行尺寸的外观检测,外观检测检测的就是我们最终成品它所需要的尺寸公差。然后全检完之后进行充磁,说到充磁这个步骤,大家可能想法和我一样,一开始我也认为磁性的东西是自然界自认生成的,自然界确实有自然生成的这种磁铁,但是我们现在生活中运用更多的还是我们用电生磁让磁性材料具有磁场这种方式。充完磁中间还有个步骤是PCD测试,老化、耐高温以及我们磁性能、磁场这些强度也要进行一个检测,检测完了之后再进行包装发货,从配料到包装发货这就是烧结钕铁硼的一个完整制程,Image 

粘接的步骤相比于烧结的要简单很多,第一步它也需要配粉,按照一定的比例再加上一些其他的元素在里面配制我们想要的产品,配粉完了之后也开始成型(这里成型是直接成型,做成最终产品的形状),成型完了之后经过硬化,这里的硬化不需要太高的高温,硬化之后开始研磨。为什么要研磨?研磨是为了方便这里的表面处理,这地方的表面处理类似于前面的电镀,电泳、喷漆在产品外面形成一个镀层对产品的保护,表面处理完会后充磁,然后全检最后入库出货,这是粘接钕铁硼的制程。


接下来我们看看表面处理,表面处理就是电镀,因为钕铁硼易被腐蚀所以需要做表面处理,那我们的表面处理目前有镀锌、镀镍和镀镍铜镍,做环氧做电泳做喷漆还有做一些其他的镀铜镀铬,当然利用率比较高的还是镀锌镀镍还有电泳。Image

钕铁硼所应用的一些领域又是哪些呢?前面我介绍的时候说了我们是“无磁不欢”,只有你想不到,没有磁铁用不到的地方,可以说方方面面都用到磁铁,摄像头马达手机笔记本包括我们行车记录仪,它里面摄像头转动都需要磁铁。像我们现在都是工业4.0的社会了那机械手臂以后要代替人工机械化,那它手臂里面也需要磁铁,这个呢就是电机,以后我们都趋向于一个绿色出行,电机的使用更离不开,还有我们一些自动化设备再加上我们的美妆行业。甚至于在这里面只是列举了一些,空调里面像我们汽车里面很多行业它现在都需要磁性产品,而且磁性产品中钕铁硼是应用最广泛的。

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第三部分,美妆磁铁。美妆和磁铁如何融合在一起?又会碰到哪些问题?如何才能让两者兼容并且最终能相得益彰?我们先看看美妆所涉及的磁铁产品,图示是粘接钕铁硼的磁环,这张图是我们美妆粉底盒里面的方块磁铁,也是粘接的,这张图我们可以很形象的看出来两个磁铁相粘接,这个是我们烧结钕铁硼磁环的应用,这是口红里面的一个圆柱。这张图是我们烧结钕铁硼的圆环,它表面也是做了一个镀锌的处理。


美妆和磁铁我们着重从以下几点来进行分析,首先圆环单双面有磁的选择,圆环产品是要单面充磁还是双面充磁,单面充磁和双面充磁它能带来一些什么影响,是好处还是弊端?其次烧结钕铁硼的圆柱倒角,圆柱到底要不要倒角?有人说倒角影响我的一些东西,不要倒角我可能不好用。再次,尺寸公差,尺寸公差一般行业里我们的公差可能都是正负三个丝四个丝也有五个丝的,每一家的公差都不一样,那我们钕铁硼行业最小的公差能做到多少?磁铁造成消磁的原因又是什么?最后就是我们大家都在关心的价格问题,为什么有时候磁铁的价格会高了,有时候同样的东西它价格会低了?哪些因素决定了磁铁的价格,我们着重从这些方面来分析一下美妆与磁铁。Image

首先,圆环的双面有磁和单面有磁,这是我们的一份图纸的截图,口红盖的磁铁和口红体的磁铁都是一样的,中间没有经过任何障碍物,没有中间隔阂,直接相吸在一起,在这种情况下它是要充单面还是双面?盖体与口红多极的,就可以双面,为什么?你可能觉得我担心在一起它会相排斥,假如这个点它是N,这个点也是N,它会排斥,但是如果说你稍微转一下,它又会吸在一起。单面与双面,双面可能会给客户带来的一些效果会更好,为什么?它可以提高手工的组装速度,因为它不用分单面有磁还是双面有磁,我们在无磁面会做一个凹槽做一个标识,工人在组装的时候你必须要看这个标识,那我标识的那面是靠在上面,因为没有标识就没有磁,我们必须看着标识才能组装,而如果说我们做成双面磁的话我们可以说两面都有磁,可以放心大胆组装,不用看,拿起来工人就可以直接组装,可以提高手工的组装速度提高效率,而且减少造成无磁面出货至客户端,因为说只要是人甚至说机器在操作的过程中它也会产生一定的误差,那这个误差假如说,一不小心无磁面和有磁面吸在一起了,那它的吸合力和拉力肯定是不一样的,如果最终产品出到客户那边,会给我们造成不必要的麻烦以及客户的投诉。第三减少不必要的高抽检入。正因为防止出货到客户端造成无磁的一个现象我们可能抽检率低,以前我们100片里面只要抽检10片,但是为了防止无磁面发生,100片里面可能要抽检30片、50片甚至更多,无形中会提高抽检度。我们做成双面的话可以减少不必要的高抽检入,这就是圆环单双面有磁的一个选择,当然有些客户是因为自己的其他一些工艺或者组装方面的需要有磁面和无磁面这也视每一家的情况而定。那刚刚讲的是粘接钕铁硼单双面的一个选择,那么烧结钕铁硼单双面的选择呢,其实这个它没有选择,因为首先N极和S极它是永远存在的,这个是两面俯视图,这个是侧面图,那这个侧面图它想相吸在一起肯定NS要吸合在一起的,那不过这样呢要做一个N极和S极的标示,如果说不做标示的话同性相斥,异性相吸,做标示可以提高手工的组装时区分NS的速度,提高效率,减少盖与体相斥的现象,第四减少返工频率,所以说在做烧结钕铁硼圆环的情况下,它这又是单极的,那就需要做一个N极和S极的区分,那这样提高我们组装的速度,提高效率的同时就相当于节约了我们人工成本。Image

图示是钕铁硼的圆柱,这里是没有倒角,这里是需要倒角,那无倒角和有倒角产品一般可能会影响什么呢?影响我们一部分磁性,当然很弱。更何况我们需要镀层的情况下,倒角它肯定会产生,只不过说倒角它是大还是小的问题,如果说没有倒角它的生产制造过程中会产生磕碰那造成不良率的提高,而且后面镀层肯定是镀不好的,有倒角之后,它安装使用不管是盖体还是口红体,我们在安装的时候它有倒角就可以圆润装进去,有倒角容易安装而且镀层接触面比较严密不像这个角它是一个直角,镀层和磁体接触面不是太好。尺寸公差,我们粘接钕铁硼的尺寸公差最小公差可以控制在两个丝,如果说我们客户有要求的话,正负一个丝我们也是可以做到的。烧结钕铁硼它的圆柱,高度公差正负两个丝,半径呢也是正负两个丝,当然我们现在也有在做正负一点五个丝的公差。烧结钕铁硼磁瓦的高度公差可以控制在正负三个丝,弧度的公差也可以控制在正负三个丝,其实这个应该是三度,烧结钕铁硼它的方块长宽的公差可以控制在两个丝,高度的公差可以控制在一点五个丝。目前打出来的这些公差基本都可以满足我们美妆行业的要求,当然我们美妆的要求也随着消费者的要求越来越高可能对我们工业的要求越来越高,所以我们也在不断的提高我们自身的水平,也在不断的总结经验达到我们客户所需要的公差。Image

接下来我们看下磁铁消磁部分,磁铁消磁到底是什么因素造成的?其实磁铁消磁无外乎就两大原因,一个高温,二是氧化性。我们从图上可以明显的看出一开始磁畴是自由排列的,充完磁之后就像军队列队一样很有秩序。但当温度过高时,就像原地解散一样又会变得杂乱无章,最后就没有磁性了。因为高温的原因,磁矩方向杂乱无章相互抵消,变成无磁现象。普通钕铁硼,耐温是80度,而且80度只是它的一个极限,不是一直持续在80度,耐80度只是它的极限,所以说如果磁铁应用环境大于80度的情况下可能就要选择更高一点的性能不然也会有退磁的现象,引起退磁的另外一个因素就是氧化性。由于元素活泼性的原因,裸露在空气或者其他介质中的磁铁表面易被氧化腐蚀,从而发生退磁现象,需要做表面处理,镀锌镀镍等。


最后我们一起来看下影响磁铁价格的因素,磁铁的价格受到很多因素的的影响。首先是性能的要求,这里我们举个例子, N45的磁铁和N35的价格来相比肯定是有所区别的,要求的性能越高,它的成本越高。其次,批量小加工成本越高。为什么批量小成本价格越高呢?当我们订量比较大,我可以像流水线一样生产,但是如果量少,一不小心插个订单,影响其他订单,步骤都是一样的造成的时差、效果以及材料的合适与否那就会影响它的价格,所以说它的批量小加工成本也会越高。再者就是磁铁的形状,瓦形、异形、梯形的和方块的价格相比肯定是有所区别的,形状越复杂,加工成本就会越高,值得一提的是公差越严格加工成本也会越高。那为什么说公差越严加工成本越高?如果说你公差只给我正负一个丝的话,那我切片的效率会比较低,相同时间呢能够切片的数量不如公差范围更大的。相应出来的成本就是不一样的,而且对原材料的加工特性也是有很高的要求如果说公差比较严格的话。还有就是稀土,刚我们已经降到稀土已经上升为战略资源,那作为钕铁硼的主要材料,稀土价格波动比较大周期比较短,是影响磁铁价格的重要因素,稀土国家现在干预宏观调控之后,稀土的价格一直居高不下,而且现在国家对于环保打击的力度也越来越大,开发稀土造成的一个环境污染也是国家一直在治理的,所以说稀土的价格也一直在上升,再加上稀土以前可能会有一些黑矿,但是现在没有了,已经被严厉打击,导致稀土的价格持续攀升,最后是镀层,镀与不镀造成的效果不一样,同样会影响的成本也是不一样的,而且它的税率变化,含税还是不含税等都会影响磁铁的价格。

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  快乐的时光总是短暂的,又到了和大家说再见的时候。拥有一份永不知足的追求信念,带上一份“闲看庭前花开花落”的心境,跋涉于人生之途,去摘取幸福硕果。追求,让“龙舰人”勇往直前!以上就是磁铁个人的一些的想法与经验之谈,如果说我们还有疑问需要解答的、需要一起探讨的、甚至需要我们龙舰参与设计的可以联系我们杨经理,联系方式在屏幕上方。感谢各位的参与,让我们期待下一次相聚!

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