CN100568410C - 温压粘结永磁材料及其制备方法 - Google Patents

温压粘结永磁材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种温压粘结永磁材料及其制备方法，属永磁材料制备工艺技术领域。本发明温压粘结永磁材料是由复合粘结剂和永磁磁粉组成，其重量百分配比为：复合粘结剂2～20%，永磁磁粉80～98%。所述的复合粘结剂是由软金属粉、高分子树脂粘结剂和快速固化剂组成，其中软金属粉和高分子树脂粘结剂的重量比为(10～80)∶(20～90)，快速固化剂的重量为高分子树脂粘结剂重量的5%～10%。将上述的复合粘结剂与永磁磁粉按一定重量比共同混合，在4～10T/cm2成型压力下压制，加压的同时进行加热，加热温度范围为80～220℃，随后经阴极电泳法表面防锈处理，再经充磁后制得温压粘结永磁材料。本发明方法的优点是可使原来的压制与固化两道工序合并为温压一道工序；所得磁体制品具有较高的磁性能；另外可降低压制压力，减少模具损耗，经济效益较显著。

Description

温压粘结永磁材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种温压粘结永磁材料及其制备方法，属永磁材料制备工艺技术领域。
背景技术
粘结永磁材料是由永磁粉末与粘结剂混合制备而成的一种磁性材料。以往的粘结永磁体的制作方法多采用常温模压的方法，要提高磁体的磁性能，在磁粉原料不变的前提下，主要靠提高磁体的密度来实现。提高密度的办法有减少粘结剂用量和加大压制压力两种。但是，粘结剂用量愈少，磁体的抗压强度愈低，甚至无法制作实用磁体；压制压力愈大，对模具和压机的要求愈高，则模具的磨损报废现象愈严重。
温压技术自从1994年美国Hoeganaes公司在加拿大多伦多举行的国际粉末冶金和颗粒材料会议上首次公布以来，很快被用于实际生产中，被认为是粉末冶金零件生产技术方面最为重要的一项技术进步。ANCORDNSETM温压工艺是受专利保护的技术，已获得多项美国专利，有关的美国专利如：USP5225459、5256185、5268140等。
该技术在应用于常规粉末冶金制品压制时，可采用传统的粉末冶金压学，但需将粉末和阴模都加热到130～150℃。允许温压温度的最大变动范围为±2℃。将加温的粉末由送粉靴装入阴模型腔中，按常规工艺连续进行压制，随后零件生坯用常规方法进行烧结。
将温压技术应用于粘结永磁材料的制造，除了可提高磁体密度和磁性能外，还可以降低粘结剂用量和压制压力。
粘结永磁材料混合粉末，如粘结钕铁硼压制粉末，其中混有粘结剂、固化剂，它不能在压制前加热，否则会影响粉末的流动性和导致磁体提前固化；其次温压粘结永磁材料无需固化工序，采用温压技术后可使原来的压制与固化两道工序合并为温压一道工序。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的温压永磁材料及其制备方法。
本发明一种温压粘结永磁材料，其特征在于该材料是由复合粘结剂和永磁磁粉组成，其组成成分及其重量百分含量如下：
复合粘结剂    2～20％，
永磁磁粉      80～98％；
所述的复合粘结剂由软金属粉、高分子树脂粘结剂和快速固化剂组成，其中软金属粉和高分子树脂粘结剂的重量比为(10～80)∶(20～90)，快速固化剂的重量为高分子树脂粘结剂重量的5％～10％；所述的软金属粉选自金属铜粉、金属锌粉或金属锡粉中的任一种；
所述的高分子树脂粘结剂选自环氧树脂、酚醛树脂、尼龙、聚丙烯中的一种或二种；
所述的永磁磁粉选自NdFeB、Fe3B、铁氧体、铝镍钴、钐钴、钕铁氮中的一种或二种以上；
所述的快速固化剂为胺基类中温固化剂。
上述的一种温压粘结永磁材料的制备方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：
a.制备复合粘结剂：将软金属粉和高分子树脂粘结剂按(10～80)∶(20～90)的重量比和高分子树脂粘结剂重量的5％～10％的胺基类快速固化剂，在常温常压下共同混合，制成复合粘结剂；
b.制备温压粘结永磁材料：将占总量2～20％重量比的上述复合粘结剂与占总量80～98％重量比的永磁磁粉共同混合；根据产品的不同要求，采用一种或二种以上的永磁磁粉，采用多种永磁磁粉时各种磁粉间的配合比例不限，可按照产品应用领域的不同和生产成本的要求而任意配合；然后在4～10吨/厘米2成型压力下压制，加压的同时通过加热模具方式实现混合粉加热，加热温度范围为80～220℃；随后经阴极电泳法表面防锈处理，再经充磁后制得温压粘结永磁材料。
本发明方法的特点和优点是：
(1)采用温压技术后可使原来的压制与固化两道工序合并为温压一道工序。
(2)压制压力和磁粉不变时，可提高粘结永磁材料的密度和磁性能。
(3)在磁粉种类不变的条件下，与过去旧工艺相比，磁体的磁性能可提高20％以上。并且，磁粉不变、磁体磁性能不变的情况下，可降低压制压力、减少模具损耗，降低模具制作要求。因而具有较显著的经济效益。
具体实施方式
现将本发明的具体实施例叙述于后。
实施例1
本实施例的温压粘结永磁材料的制备过程和步骤如下：
(1)复合粘结剂的制备：将环氧树脂粘结剂与金属铜粉按重量百分比25％∶75％相混合，其中环氧树脂粘结剂中含有占环氧树脂粘结剂重量的5％的胺基类快速固化剂，共同混合，制成复合粘结剂。
(2)制备温压粘结永磁材料：将上述复合粘结剂与Fe3B、铁氧体、NdFeB磁粉按13∶47∶20∶20(即粘结剂∶磁粉＝13％∶87％)的重量比共同混合，在成型压力5T/cm2的条件下同时压制、固化，温压温度为120℃，保压2分钟，然后冷却脱模，接着再进行阴极电泳表面防锈处理，再经充磁后制得温压粘结永磁材料。
制得的温压粘结磁体的主要性能如下：
Br(刺磁)：             0.54T，
Hcb(磁感矫顽力)：      320KA/m，
Hcj(内秉矫顽力)：      600KA/m，
(B·H)m(最大磁能积)：  48KJ/m3，
抗压强度：             190MPa，
密度：                 5.6g/cm3。
实施例2
本实施例的制备过程和步骤如下：
(1)复合粘结剂的制备：将酚醛树脂粘结剂与软金属锡粉按重量百分比50％∶50％(1∶1)混合，其中酚醛树脂粘结剂中含有占酚醛树脂粘结剂重量的5％的胺基类快速固化剂，共同混合，制成复合粘结剂。
(2)制备温压粘结永磁材料：将上述复合粘结剂与Fe3B、铁氧体磁粉按15∶75∶10(即粘结剂∶磁粉＝15％∶85％)的重量比共同混合，在成型压力6T/cm2的条件下同时压制、固化，温压温度为80℃，保压3分钟，然后冷却脱模，接着再进行阴极电泳表面防锈处理，再经充磁后制得温压粘结永磁材料。
制得的温压粘结磁体的主要性能如下：
Br(刺磁)：              0.64T，
Hcb(磁感矫顽力)：       166KA/m，
Hcj(内秉矫顽力)：       233KA/m，
(B·H)m(最大磁能积)：   38KJ/m3，
抗压强度：              292MPa，
密度：                  5.8g/cm3。
实施例3
本实施例的制备过程和步骤如下：
(1)复合粘结剂的制备：将环氧树脂与酚醛树脂粘结剂、软金属锌粉按重量百分比10％∶10％∶80％(1∶1∶8)相混合，其中环氧树脂与酚醛树脂粘结剂中含有占环氧树脂与酚醛树脂粘结剂重量的5％的胺基类固化剂，共同混合，制成复合粘结剂。
(2)制备温压粘结永磁材料：将上述复合粘结剂与铝镍钴、NdFeB磁粉按3.5∶60∶36.5(即粘结剂∶磁粉＝3.5％∶96.5％)的重量比共同混合，在成型压力4T/cm2的条件下同时压制、固化，温压温度为180℃，保压1.5分钟，然后冷却脱模，接着再进行阴极电泳表面防锈处理，再经充磁后制得温压粘结永磁材料。
制得的温压粘结磁体的主要性能如下：
Br(刺磁)：             0.51T，
Hcb(磁感矫顽力)：      144KA/m，
Hcj(内秉矫顽力)：      215KA/m，
(B·H)m(最大磁能积)：  22.5KJ/m3，
抗压强度：             108MPa，
密度：                 5.5g/cm3。
实施例4
本实施例的制备过程和步骤如下：
(1)复合粘结剂的制备：将环氧树脂粘结剂与软金属铜粉按重量百分比90％∶10％(9∶1)相混合，其中环氧树脂粘结剂中含有占环氧树脂粘结剂重量的10％的胺基类固化剂，共同混合，制成复合粘结剂。
(2)制备温压粘结永磁材料：将上述复合粘结剂与Fe3B、铁氧体、Sm2Co17磁粉按10∶5∶80∶5(即粘结剂∶磁粉＝10％∶90％)的重量比共同混合，在成型压力4T/cm2(并施加大于1特斯拉的间隙磁场)的条件下同时压制、固化，温压温度为200℃，保压3分钟，然后冷却脱模，接着再进行阴极电泳表面防锈处理，再经充磁后制得温压粘结永磁材料。制得的温压粘结磁体的主要性能如下：
Br(刺磁)：            0.55T，
Hcb(磁感矫顽力)：     315KA/m，
Hcj(内秉矫顽力)：     797KA/m，
(B·H)m(最大磁能积)： 48KJ/m3，
抗压强度：            286MPa，
密度：                5.3g/cm3。
实施例5
本实施例的制备过程和步骤如下：
(1)复合粘结剂的制备：将酚醛树脂与软金属锌粉按重量百分比75％∶25％(3∶1)相混合，其中酚醛树脂中含有占酚醛树脂重量的10％的胺基类固化剂，共同混合，制成复合粘结剂。
(2)制备温压粘结永磁材料：将上述复合粘结剂与NdFeB、铁氧体磁粉按2∶90∶8(即粘结剂∶磁粉＝2％∶98％)的重量比共同混合，在成型压力10T/cm2的条件下同时压制、固化，温压温度为220℃，保压2.5分钟，然后冷却脱模，接着再进行阴极电泳表面防锈处理，再经充磁后制得温压粘结永磁材料。
制得的温压粘结磁体的主要性能如下：
Br(剩磁)：            0.67T，
Hcb(磁感矫顽力)：     420KA/m，
Hcj(内秉矫顽力)：     724KA/m，
(B·H)m(最大磁能积)： 70.4KJ/m3，
抗压强度：            139MPa，
密度：                6.42g/cm3。
实施例6
本实施例的制备过程和步骤如下：
(1)复合粘结剂的制备：将聚丙烯树脂粘结剂与软金属锡粉按重量百分比85.7％∶14.3％(6∶1)相混合，其中聚丙烯树脂粘结剂中含有占聚丙烯树脂粘结剂重量的10％的胺基类固化剂，共同混合，制成复合粘结剂。
(2)制备温压粘结永磁材料：将上述复合粘结剂与NdFeB磁粉按20∶80(即粘结剂∶磁粉＝20％∶80％)的重量比共同混合，在成型压力7T/cm2的条件下同时压制、固化，温压温度为210℃，保压3分钟，然后冷却脱模，接着再进行阴极电泳表面防锈处理，再经充磁后制得温压粘结永磁材料。
制得的温压粘结磁体的主要性能如下：
Br(剩磁)：           0.47T，
Hcb(磁感矫顽力)：    310KA/m，
Hcj(内秉矫顽力)：    624KA/m，
(B·H)m(最大磁能积)：43KJ/m3，
抗压强度：           58MPa，
密度：               5.2g/cm3。

Claims (2)

1.一种温压粘结永磁材料，其特征在于该材料是由复合粘结剂和永磁磁粉组成，其组成成分及其重量百分含量如下：
复合粘结剂    2～20％，
永磁磁粉      80～98％；
所述的复合粘结剂由软金属粉、高分子树脂粘结剂和快速固化剂组成，其中软金属粉和高分子树脂粘结剂的重量比为(10～80)∶(20～90)，快速固化剂的重量为高分子树脂粘结剂重量的5％～10％；
所述的软金属粉选自金属铜粉、金属锌粉或金属锡粉中的任一种；
所述的高分子树脂粘结剂选自环氧树脂、酚醛树脂、尼龙、聚丙烯中的一种或二种；
所述的永磁磁粉选自NdFeB、Fe3B、铁氧体、铝镍钴、钐钴、钕铁氮中的一种或二种以上；
所述的快速固化剂为胺基类中温固化剂。
2.权利要求1所述的一种温压粘结永磁材料的制备方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：
a.制备复合粘结剂：将软金属粉和高分子树脂粘结剂按(10～80)∶(20～90)的重量比和高分子树脂粘结剂重量的5％～10％的胺基类快速固化剂，在常温常压下共同混合，制成复合粘结剂；
b.制备温压粘结永磁材料：将占总量2～20％重量比的上述复合粘结剂与占总量80～98％重量比的永磁磁粉共同混合；根据产品性能的不同要求，采用一种或二种以上的永磁磁粉；采用多种永磁磁粉时，各种磁粉间的配合比例不限，可按照产品应用领域的不同和生产成本的要求而任意配合；然后在4～10吨/厘米2成型压力下压制，加压的同时通过加热模具方式实现混合粉加热，加热温度范围为80～220℃；随后经阴极电泳法表面防锈处理，再经充磁后制得温压粘结永磁材料。
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