應用案例 | 磁性材料中的非金屬元素檢測與分析

隨著材料科學和技術的不斷發展，磁性材料也在不斷創新和發展，例如新型磁性材料的開發、納米磁性材料的制備等等。磁性材料作為一種古老又年輕、歷史悠久卻又蓬勃發展的材料，具有重要的科研意義和實際應用價值。本文中我們的研究對象主要是永磁材料。

按照永磁材料的化學組成以及發展順序，可以將其大體分成三類：鐵氧體永磁材料、金屬系永磁材料和稀土永磁材料。磁性材料制備過程中難避免雜質的存在。以碳、硫、氧、氮、氫元素為例，一方面中這些元素在磁性材料的化學成分中本來就存在，如鋼鐵中的碳、氧、硫等元素；另一方面，這些元素對材料的磁性能有一定的影響，比如一些元素的摻雜可以提高磁性材料的磁性能，但有些元素的摻雜會增加材料的磁阻抗，降低磁導率。特別地，在稀土永磁制備中，尤其需要測量氫元素的含量，控制氫元素的含量在合適的范圍。一般來說，稀土永磁制備中需要測量氫元素的含量的主要是在氫破工藝環節。

圖1：典型的釹鐵硼生產工藝

目前，釹鐵硼的氫破碎就是利用稀土材料具有吸氫的特性，吸氫后發生膨脹，在膨脹的過程中，沿晶界斷裂，從而達到破碎的目的。

測量原理：Eltra CS-i通過在分析感應爐中燃燒后產生的氣態燃燒產物二氧化碳和二氧化硫來測量無機樣品中的碳和硫含量， 超過2000°C的高溫保證了樣品的分解，從而在一個廣泛的濃度范圍內進行可靠和準確的元素分析。Eltra ONH分析儀是一臺惰性氣體熔融燃燒分析儀，使用紅外檢測器檢測樣品中氧元素，熱導檢測器則檢測樣品中的氮元素和氫元素。

圖2：Eltra CS分析儀（左）和Eltra ONH分析儀（右）

數據展示：埃爾特的元素分析儀可以用在永磁材料制備工藝的各個環節，以下三組數據分別來自不同客戶測量永磁材料中的碳氫氧數據，對應前序工藝環節，測量需求分別來自原材料中的碳元素檢測、氫破工藝后粉末的氫元素檢測、磁材中的氧氮元素檢測。ELTRA的兩組設備很好地完成了客戶的檢測要求。

圖3：A客戶用Etra CS分析儀進行釹鐵硼原材料中的碳元素檢測

圖4：B客戶用Eltra ONH分析儀進行氫破后釹鐵硼粉末中的氫元素檢測

圖5：C客戶用Etra ONH分析儀進行磁材中的氧氮元素分析

以上三組數據中，碳硫分析儀運用了Eltra的腔室供氧法，在反應過程中氧氣充滿整個燃燒池，從而保證樣品充分燃燒釋放出待測氣體，數據的平行性優勢在多次重復的測定中得到了證實。氧氮氫分析儀目前可以搭載32位自動進樣器，并在此基礎上可以繼續增加進樣盤達到64位及以上進樣，高效的設計非常適合需要大批量檢測的機構。

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