应用案例 | 磁性材料中的非金属元素检测与分析

随着材料科学和技术的不断发展，磁性材料也在不断创新和发展，例如新型磁性材料的开发、纳米磁性材料的制备等等。磁性材料作为一种古老又年轻、历史悠久却又蓬勃发展的材料，具有重要的科研意义和实际应用价值。本文中我们的研究对象主要是永磁材料。

按照永磁材料的化学组成以及发展顺序，可以将其大体分成三类：铁氧体永磁材料、金属系永磁材料和稀土永磁材料。磁性材料制备过程中难避免杂质的存在。以碳、硫、氧、氮、氢元素为例，一方面中这些元素在磁性材料的化学成分中本来就存在，如钢铁中的碳、氧、硫等元素；另一方面，这些元素对材料的磁性能有一定的影响，比如一些元素的掺杂可以提高磁性材料的磁性能，但有些元素的掺杂会增加材料的磁阻抗，降低磁导率。特别地，在稀土永磁制备中，尤其需要测量氢元素的含量，控制氢元素的含量在合适的范围。一般来说，稀土永磁制备中需要测量氢元素的含量的主要是在氢破工艺环节。

图1：典型的钕铁硼生产工艺

目前，钕铁硼的氢破碎就是利用稀土材料具有吸氢的特性，吸氢后发生膨胀，在膨胀的过程中，沿晶界断裂，从而达到破碎的目的。

测量原理：Eltra CS-i通过在分析感应炉中燃烧后产生的气态燃烧产物二氧化碳和二氧化硫来测量无机样品中的碳和硫含量， 超过2000°C的高温保证了样品的分解，从而在一个广泛的浓度范围内进行可靠和准确的元素分析。Eltra ONH分析仪是一台惰性气体熔融燃烧分析仪，使用红外检测器检测样品中氧元素，热导检测器则检测样品中的氮元素和氢元素。

图2：Eltra CS分析仪（左）和Eltra ONH分析仪（右）

数据展示：埃尔特的元素分析仪可以用在永磁材料制备工艺的各个环节，以下三组数据分别来自不同客户测量永磁材料中的碳氢氧数据，对应前序工艺环节，测量需求分别来自原材料中的碳元素检测、氢破工艺后粉末的氢元素检测、磁材中的氧氮元素检测。ELTRA的两组设备很好地完成了客户的检测要求。

图3：A客户用Etra CS分析仪进行钕铁硼原材料中的碳元素检测

图4：B客户用Eltra ONH分析仪进行氢破后钕铁硼粉末中的氢元素检测

图5：C客户用Etra ONH分析仪进行磁材中的氧氮元素分析

以上三组数据中，碳硫分析仪运用了Eltra的腔室供氧法，在反应过程中氧气充满整个燃烧池，从而保证样品充分燃烧释放出待测气体，数据的平行性优势在多次重复的测定中得到了证实。氧氮氢分析仪目前可以搭载32位自动进样器，并在此基础上可以继续增加进样盘达到64位及以上进样，高效的设计非常适合需要大批量检测的机构。

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