CN100461306C - 粘结型钐铁氮、钕铁氮复合永磁材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种粘结型钐铁氮永磁粉和钕铁氮永磁粉复合永磁材料，由重量百分数为83%～98.9%钐铁氮永磁粉、钕铁氮永磁粉混合磁粉、1%～15%的高分子粘结剂及0.1-2%的助剂组成。混合磁粉的配方(按重量百分数计)为：钐铁氮永磁粉2%～98%，钕铁氮永磁粉2%～98%。复合永磁材料制备方法包括：模压成型、注射成型、挤出成型以及压延成型。该产品具有磁性能和内禀性能高，耐高温，抗腐蚀和氧化的能力强，同时成本相对低廉的特点。

Description

粘结型钐铁氮、钕铁氮复合永磁材料及其制备方法
技术领域
本发明属于粘结型永磁材料，特别涉及两种永磁合金粉末复合而成的粘结永磁材料。
背景技术
粘结磁体自问世以来，广泛的应用于汽车、电子计算机、信息及办公自动化系统、家用电器及音像系统和磁疗保健用品等领域，随着工业的飞速发展，对高性能的粘结永磁材料的需求量越来越大，每年以30％的比例迅猛增长。现有的粘结磁体，普遍采用NdFeB磁粉。众所周知，对我国而言烧结钕铁硼的产量已居全球第一，但粘结钕铁硼是一个弱项，磁粉受专利限制，只能依赖进口，从而导致NdFeB系列复合磁体价格相应较高。另外，从物理特性上看，NdFeB磁粉存在易于氧化，易于腐蚀等缺陷，为了获得良好的使用性能不得不在制备过程中增加防腐、防氧化等工序，从而导致附加成本上升。
20世纪90年代，我国的杨应昌教授报道了我国拥有自主知识产权的NdFe12Nx型稀土永磁材料，因其具有稀土含量少，又不含钴等价格昂贵的掺杂金属，单位产品的原材料成本比钕铁硼低(约低30％)；剩余磁感应强度、磁能积高以及更强的抗氧化和抗腐蚀能力等特点，因而被受国内外关注。2001年，NdFe12Nx型稀土永磁粉相继实现了工业化生产，由于其由于烧结工艺会导致氮脱离晶格，因此只能用于制作各种粘结磁体，包括注射成型、模压成型、压延成型、挤出成型磁体，其性能都大大高于铁氧体。目前采用NdFe12Nx制备的粘结磁体，以及由NdFe12Nx与铁氧体复合制备成的复合粘结磁体，虽然在抗氧化、耐腐蚀以及价格等方面有较大的改善，但由于NdFe12Nx永磁粉末的矫顽力偏低(约400kA/m)，其制备粘结磁体及其复合磁体的在抗外磁场干扰等能力不强，因而限制了它的应用。
1990年Coey等人发现Sm2Fe17Nx型化合物具有优异的永磁性能，具有和NdFe12Nx型稀土永磁粉相似的特点，且NdFe12Nx型永磁粉相比它具有更高的内禀矫顽力(HDDR法制备的各向同性的Sm2Fe17Nx磁粉的矫顽力可达1600kA/m)，但是粘结型Sm2Fe17Nx磁体普遍存在价格偏高的问题，因此其应用受到了限制。
2：17型氮化物磁粉的粒度与NdFe12Nx磁粉相当，二者均匀混合，制成复合型磁体，不仅具有优异的磁性能和内禀性能，而且价格相对低廉，又具有耐高温，抗腐蚀和氧化的能力，是一种具有的广阔市场前景的复合永磁材料。
发明内容
本发明针对现有磁体存在的不足，提供一种新型的粘结型永磁复合材料及其制备方法，这种永磁复合材料既具有高的磁性能和内禀性能，又具有耐高温，抗腐蚀和氧化的能力，同时成本相对低廉。
本发明涉及一种粘结型钐铁氮永磁粉和钕铁氮永磁粉复合永磁材料，其特征在于该复合永磁材料由混合磁粉、高分子粘结剂及助剂组成，其中混合磁粉由钐铁氮永磁粉和钕铁氮永磁粉组成，助剂由偶联剂、润滑剂、抗老化剂组成，混合磁粉用偶联剂进行包覆处理。
本发明的技术方案是：钐铁氮稀土永磁粉和钕铁氮永磁粉经充分机械搅拌、混合后，用偶联剂进行包覆处理，然后加入粘结剂及添加剂混合均匀，并最终成型为复合永磁体。
上述粘结型复合永磁材料的成型方法包括：模压成型、注射成型、挤出成型以及压延成型。
上述粘结复合永磁材料的制备过程中采用助剂的含量在0.1～2％(重量百分数)，其中，偶联剂为硅烷系列或钛酸酸脂系列，其含量在0.1-1％(重量百分数)；采用的添加剂包括润滑剂和抗老化剂，其中润滑剂为硬脂酸或硬脂酸盐。
上述粘结型复合永磁材料的制备过程中采用的粘结剂为高分子粘结剂可以选用环氧树脂、酚醛树脂、钛酸二烯丙酯、天然及人工合成橡胶、尼龙系列中的至少一种，其含量为1-15％(重量百分数)。
上述粘结型复合永磁材料中的混合磁粉含量在83～98.9％(重量百分数)，其中钐铁氮稀土永磁粉为市售的任意一种SmFeN永磁粉、钕铁氮永磁粉为市售的任意一种NdFeN永磁粉，钐铁氮和钕铁氮复合永体的混合磁粉的配方(按重量百分数计)为：
钐铁氮稀土永磁粉  2％～98％
钕铁氮稀土永磁粉  2％～98％
本发明由于采用钐铁氮稀土永磁粉和钕铁氮永磁粉作为原料，复合磁体具有良好的磁性能和抗外磁场的干扰能力；具有良好的温度特性，可在高温环境下使用；同时磁体的抗氧化能力和耐腐蚀的能力大大提高，无需后续的涂层处理等防护工序，附加成本大幅度降低，再加上钕铁氮永磁粉价格比钕铁硼低，故复合磁体的成本相对低廉。总之，本发明适用于汽车制造、家用电器、微特电机、仪器仪表等领域。
具体实施方式
实施例1：
本实施例中混合磁粉的配方为重量百分数为50％的各向异性NdFe12Nx(x≤3)磁粉和50％的各向异性的Sm2Fe17Nx(x≤3)磁粉；粘结剂选用环氧树脂，含量为1.3％(重量百分数)，混合磁粉的含量为98.5％(重量百分数)；混合磁粉用钛酸脂进行包覆处理，然后加入环氧树脂粘结剂及硬脂酸锌混合均匀，取向后再在压机上压制成型，成型压力选为7T，成型体都为ф10×10mm的标准试样。复合永磁材料的密度为6.07g/cm3，磁性能为剩磁Br＝0.73T，磁感矫顽力Hcb＝389kA/m，内禀矫顽力Hcj＝741kA/m，最大磁能积(BH)m＝86kJ/m3。
实施例2：
本实施例中，采用重量百分比为90％的各向异性的NdFe12Nx(x≤3)磁粉和10％的各向异性的Sm2Fe17Nx(x≤3)磁粉的混合磁粉，放入Z型捏合机中混合，重量比0.3％的硅烷经丙酮稀释后，以喷洒的方式加入，最后加入重量百分数为9％尼龙6和0.2％抗老化剂RD，混合均匀，混合磁粉的含量为90.5％(重量百分数)。混合物经双螺杆挤出造粒后，最终在250℃，120Mpa条件下注射成型出磁体。复合永磁体的磁性能为剩磁Br＝0.62T，磁感矫顽力Hcb＝310kA/m，内禀矫顽力Hcj＝583kA/m，最大磁能积(BH)m＝62kJ/m3。
实施例3：
本实施例中混合磁粉的配方为重量百分数为90％的各向同性Sm2Fe17Nx(x≤3)磁粉和10％的各向同性的NdFe12Nx(x≤3)磁粉；粘结剂选用酚醛树脂，含量为1.5％(重量百分数)，混合磁粉的含量为98.4％(重量百分数)；混合磁粉用钛酸脂进行包覆处理，然后加入酚醛树脂粘结剂及硬脂酸锌混合均匀，在压机上压制成型，成型压力选为10T，成型体都为ф10×10mm的标准试样。复合永磁材料的密度为6.10g/cm3，磁性能为剩磁Br＝0.65T，磁感矫顽力Hcb＝410kA/m，内禀矫顽力Hcj＝1109kA/m，最大磁能积(BH)m＝66kJ/m3。
实施例4：
本实施例中，采用重量百分比为40％的各向异性的NdFe12Nx(x≤3)磁粉和60％的HDDR法各向同性的Sm2Fe17Nx(x≤3)磁粉的混合磁粉3公斤，放入Z型捏合机中混合，0.03公斤的硅烷经丙酮稀释后，以喷洒的方式加入，最后加入0.3公斤尼龙12、0.015公斤抗老化剂SPH和0.015公斤的硬脂酸润滑剂，混合均匀。再在120℃下用双辊炼胶机混炼，混炼造粒后采用挤出机成型，最后将产品放入真空烘箱中抽真空冷却至室温。复合永磁材料的磁性能为剩磁Br＝0.68T，磁感矫顽力Hcb＝382kA/m，内禀矫顽力Hcj＝868kA/m，最大磁能积(BH)m＝70kJ/m3。
实施例5：
本实施例中，采用重量百分比为60％的各向异性的NdFe12Nx(x≤3)磁粉和40％的各向异性的Sm2Fe17Nx(x≤3)磁粉的混合磁粉5公斤，放入Z型捏合机中混合，0.03公斤的硅烷经丙酮稀释后，以喷洒的方式加入，最后加入0.6公斤氯化聚乙烯橡胶、0.02公斤抗老化剂RD和0.02公斤的硬脂酸锌润滑剂，混合均匀。再在100℃下用密炼机混炼，再用双辊炼混炼，混炼上片后采用双辊压延机压制成型。复合永磁材料的磁性能为剩磁Br＝0.58T，磁感矫顽力Hcb＝362kA/m，内禀矫顽力Hcj＝713kA/m，最大磁能积(BH)m＝58kJ/m3。

Claims (5)

1.一种粘结型钐铁氮永磁粉和钕铁氮永磁粉复合永磁材料，其特征在于该复合永磁材料由混合磁粉、高分子粘结剂及助剂组成，其中混合磁粉由钐铁氮永磁粉和钕铁氮永磁粉组成，助剂由偶联剂、润滑剂、抗老化剂组成，混合磁粉用偶联剂进行包覆处理。
2.根据权利要求1所述的粘结型钐铁氮永磁粉和钕铁氮永磁粉复合永磁材料，其特征在于混合磁粉与高分子粘结剂及助剂的配方按重量百分数计为：
混合磁粉        83％～98.9％
高分子粘结剂    1％～15％
助剂            0.1-2％。
3.根据权利要求1所述的粘结型钐铁氮永磁粉和钕铁氮永磁粉复合永磁材料，其特征在于混合磁粉中的钐铁氮永磁粉为市售的任意一种SmFeN永磁粉、钕铁氮永磁粉为市售的任意一种NdFeN永磁粉，按重量百分数计的混合磁粉的配方为：
钐铁氮永磁粉       2％～98％
钕铁氮永磁粉       2％～98％。
4.根据权利要求1或2所述的粘结型钐铁氮永磁粉和钕铁氮永磁粉复合永磁材料，其特征在于高分子粘结剂为：环氧树脂、酚醛树脂、钛酸二烯丙酯、氯化聚合乙烯、天然及人工合成橡胶、尼龙系列中至少一种。
5.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3或权利要求4所述的粘结型钐铁氮永磁粉和钕铁氮永磁粉复合永磁材料的制备方法，包括：模压成型、注射成型、挤出成型和压延成型。
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