CN101265353B - 稀土类粘结磁体用组合物、其制备的磁体及磁体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及稀土类粘结磁体用组合物、其制备的磁体及磁体的制备方法，属于磁性材料的技术领域。本发明通过采用热固性树脂和热塑性树脂的联合使用，利用两者的熔融指数差异，在不同的温度下互为骨架提高了磁体的尺寸的稳定性以及产品的耐温性能，同时磁体的各项磁性能未受影响。
Description
技术领域
本发明涉及通过压制稀土磁粉和粘结剂的所制备的磁体、其用组合物和磁体的制备方法，属于磁性材料的技术领域。
背景技术
稀土粘结磁体主要用稀土永磁合金(稀土磁体)粉末和粘结剂(如环氧树脂等非磁性材料)制成。该类磁体的永磁特性主要取决于稀土磁体粉末的磁特性；力学性能主要决定于粘结剂。粘结磁体的主要优点是力学性能优异以及能够容易地制作高精度的小型复杂零件。近年来，稀土粘结磁体广泛用于电子计算机外部设备以及其他电磁装置用的主轴电机、步进电机等。
通常，按制造工艺将粘结磁体分成：压缩成型磁体、注射成型磁体和挤压成型磁体。按磁特性的特征划分，可分为各向同性、各向异性、辐向各向异性、极向各向异性、轴向各向异性等粘结磁体。当然，也可以按所用磁体合金粉末的种类进行分类，如NdFeB系、SmFeN系等粘结磁体等。名称为稀土类粘结磁铁的制造方法，稀土类粘结磁铁组合物及稀土类粘结磁铁，公开号为CN1194717的中国专利申请公开了稀土类粘结磁铁的制造方法，首先，按规定比率，将稀土类磁铁粉末、粘结树脂和其他添加剂进行混合，再将混合物在粘结树脂的热变形温度以上的温度下进行混炼，接着将该混炼物进行造粒或整粒，例如平均粒径为0.01～2mm，使用得到的粒状体，在粘结树脂软化或形成熔融状态的第1温度下进行加压成型，之后，至少在加压状态下冷却到低于第1温度的第2温度。上述做法可得到孔隙率低、尺寸精度高、磁特性优良的稀土类粘结磁铁。但是由于磁性材料和树脂对温度的敏感性能不一致，采用上述方法制作成的磁性材料磁体在受热时部分树脂达到玻璃化温度后磁体容易变形，同时在磁体的制作过程中形状也会产生较大的变化。名为稀土类粘结磁体及其制法中国专利申请，其公开号为CN1162827，它是将稀土类磁粉和热塑性树脂混合成的稀土类粘结磁体用组合物混炼，通过挤出成型法或注射成型法制成稀土类粘结磁体。供挤出成型用的组合物中含77.6～82.5体积％稀土类磁粉。供注射成型用的组合物中含67.6～75.5体积％磁粉。稀土类磁粉可用Sm-Co系合金、R-Fe-B系合金或、Sm-Fe-N系合金。热塑性树脂可用聚酰胺、液晶聚合物、PPS。该组合物优选含螯合剂类的防氧化剂。上述方法制的制得的稀土类粘结磁体成型性和磁性能良好、机械强度高。但上述粘结磁体的尺寸稳定性仍然较低，其受热尺寸容易变化，合理的使用温度在130摄氏度左右。
发明内容
本发明解决了现有技术所存在的上述技术问题，提供了尺寸稳定性能较好的稀土类压缩粘结磁体用组合物，所述的磁体使用温度最高可达180℃。
本发明还提供了利用上述稀土类粘结磁体用组合物制作而成的稀土类粘结磁体。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案解决的：一种稀土类粘结磁体用组合物，它含有热塑性树脂、热固性树脂和稀土磁粉，其中，所述的热塑性树脂的含量范围是0.01～1wt％，所述的热固性树脂的含量范围是1～5wt％，所述的含量范围使所述的稀土类粘结磁体用组合物在成型时具有良好的流动性能。所述的含量范围内使所述的稀土类粘结磁体用组合物在成型时固化以及在高温使用时，磁体能够保证足够机械强度。
所述的稀土磁粉选自下列磁粉：Sm-Co系合金、R-Fe-B系合金、Sm-Fe-N系合金中的一种或多种。
所述的树脂包裹稀土磁粉，阻止相邻的稀土磁粉相互接触，使得磁粉相互间没有裸露。通过这样的技术方案就可得到成型性、磁性能、机械特性优良的磁体。本发明采用两类不同的树脂作为粘结剂，一类为热固性一类为热塑性。热固性树脂在第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应而交链固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。热固性树脂的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三维的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。 而热塑性树脂则不同，它具有受热软化、冷却硬化的性能，而且不起化学反应，无论加热和冷却重复进行多少次，均能保持这种性能。凡具有热塑性树脂其分子结构都属线型。它包括含全部聚合树脂和部分缩合树脂。热塑性树脂有：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、橡胶等。热塑性树脂的优点是加工成型简便，具有较高的机械能。
正是借助上述特性，产品固化时利用第一次加热时两类树脂不同的熔融指数的大小，固化时产品因内应力释放，减少因热固性树脂在固液相转化时，因液相的流动对产品尺寸精度的影响，进而固化成为具有高精度尺寸的制品。
本发明使用热塑性树脂作为粘结树脂的组成部分。以往，压缩成型磁体采用环氧树脂那样的热固性树脂，产品成型磁体具有一定的空隙率，固化时环氧树脂在液相转变时，由于应力释放，造成产品机械强度和耐蚀性低。而在热固性环氧树脂添加一定的热塑性树脂时，这样的问题得到解决。另外，热塑性树脂例如可由重视成型性和重视耐热性、机械强度出发，按其种类、共聚化等在广大的范围内进行选择。可以使用的热塑性树脂例如可以举出：聚疏胺(例如尼龙6、尼龙46、尼龙66、尼龙610、尼龙11、尼龙12、尼龙6-12、尼龙6-66)、热塑性聚硫亚胺、芳香族聚醋等液晶聚合物、聚苯醚、聚亚苯基硫醚、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃、改性聚烯烃、聚破酸醋、聚甲基丙烯酸甲酣、聚醚、聚醚酮、聚醚硫亚胺、聚甲醛等、或者以它们为主的共聚物、共混物、聚合物合金等，可以使用它们当中的1种，或2种以上混合使用。上述树脂中，由于对上述磁粉表面浸润性良好、包覆在磁粉外面的状态(树脂被覆状态)易于得到、机械强度也高，优选的聚酰胺、液晶聚合物、聚亚苯.基硫醚为主。另外，聚酰胺树脂使成型性的提高更为显著，而液晶聚合物、聚亚苯基硫醚可提高耐热性，因而优先加以选用。单独一层热塑性树脂的缺点是它们对温度感应显著，其软化温度低，在温度较高时磁性粉的表面的热塑性树脂软化，造成磁性粉芯中各磁粉颗粒位置容易滑动，最终导致磁体的变形。因此，本发明采用在热塑性树脂和热固性树脂多层包裹的方法解决了上述磁体遇热容易变形的问题，提高了产品尺寸的精度和稳定性以及产品的最大使用温度。
作为一种优选，本发明的热塑性树脂层均匀掺杂在热固性树脂中，这样可使得本发明的磁粉同时具有上述热塑性树脂作为粘结剂时磁体的空隙率较小，机械强度和耐蚀性高等特点。
本发明所使用的热塑性树脂，熔点在400℃以下为宜，300℃以下更好。熔点超过400℃时，固化时的温度上升，磁粉易产生氧化。
另外，为了使树脂对磁粉表面的浸润性、流动性、机械特性更加提高，所使用的热塑性树脂的添加量各自优选为0.01～0.5％(重量)，0.1～0.5％(重量)更佳。在这些添加量范围中，可以特别有效地发挥其作为骨架保持的作用。
本发明采用两种树脂，它们在高温时一种成固态时另外一种成玻璃态，不会同时产生同时呈现玻璃态软化的情况，这样磁粉对温度的感应敏感度得以降低，由两种塑料在不同的温度时互为骨架，在不同的温度下磁粉的位置不会变化，这样使得整个磁体的尺寸稳定。各个磁粉小颗粒在成型后遇热不易流动，在磁体中仍然坚持在各自的位置，磁体在高温时，热塑性树脂具有一定的韧性，提高了热固性树脂固化后韧性。藉此，整体磁体的在高温时尺寸保持不变，在高温时强度提高。
本发明的两种树脂对温度的反应差异，使得它们可互为骨架，因此，本发明所述的磁体产品中的磁粉小颗粒的形状、大小、位置得以稳固。本发明采用较为合理的树脂粘结剂使得所述的磁体的各项性能提升。
本发明还提供了上述磁体的制作方法，其至少包括以下步骤：
混合热固性和热塑性两种树脂，采用有机溶剂溶解混合后的树脂；
采用混练机将树脂均匀的包裹在稀土磁粉上；压制包裹有热固性和热塑性树脂的稀土磁粉成粘结磁体。
同时本发明的双层包裹的产品可以采取如下制作方法：一种制造稀土类粘结磁体的方法，其至少包括以下步骤：
分别采用有机溶剂溶解热固性树脂和热塑性树脂；
采用混练机将热固性树脂均匀的包裹在稀土磁粉上；
采用混练机将热塑性树脂均匀的包裹在包裹有热固性树脂的稀土磁粉上；
压制包裹有热固性和热塑性树脂的稀土磁粉成粘结磁体。
本发明中所述的热塑性树脂、热固性树脂相互配合，可以先采用热固性树脂与热塑性树脂先期进行预包裹，然后再覆盖在磁粉，也可以采用热固性树脂、热塑性树脂、磁粉同时进行互相包裹。当然本发明所述技术领域的技术人员可以采用其他可预见的复合包裹磁粉。上述均可以达到本发明的技术目的。
本发明的由多层不同树脂包裹的磁性粉制成磁体的相关性能测试结果见表1。
| 序号 | 机械强度(N/mm2) | 热变形温度(℃) | 最大磁能积(MGOe) |
| 实施例1 | 55 | 147 | 9.5 |
| 实施例2 | 56 | 150 | 9.6 |
| 实施例3 | 55 | 182 | 9.4 |
| 实施例4 | 55 | 159 | 9.3 |
| 实施例5 | 55 | 175 | 9.2 |
| 实施例6 | 57 | 165 | 9.6 |
| 实施例7 | 54 | 172 | 9.5 |
| 实施例8 | 55 | 180 | 9.6 |
| 实施例9 | 56 | 182 | 9.1 |
| 对比实施例 | 51 | 120 | 9.4 |
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但是这并非对本发明的限制。
实施例1：将10kg环氧树脂同0.1kg聚酰胺进行混练，然后进行粉碎，通过有机溶剂，控制溶解的速度，添加快淬Nd-Fe-B粉末970kg，粉末的平均粒度是1.0mm，将其通过混练机将树脂均匀的包裹在磁性粉末上，将混合物进行分级，对良品进行压缩成型成Φ10×10mm标准圆柱(磁性能测定)，Φ22×Φ20×5mm标准磁环(机械强度测定)，120×15×10标准块(热变形温度测定)，固化后测定其各项性能结果如上表1中所示。
实施例2：将50kg双酚A同10kg聚酰胺进行混练，然后进行粉碎，通过有机溶剂，控制溶解的速度，添加快淬Nd-Fe-B粉末900kg(通过混练机将树脂均匀的包裹在磁性粉末上，将混合物进行分级，对良品进行压缩成型成Φ10×10mm标准圆柱(磁性能测定)，Φ22×Φ20×5mm标准磁环(机械强度测定)，120×15×10标准块(热变形温度测定)，固化后测定其各项性能结果如上表1中所示。
实施例3：将1kg聚醚酮通过有机溶剂溶解后添加快淬Sm-Co粉末980kg，粉末的平均粒度为1.5mm，通过混练机将树脂均匀的包裹在磁性粉末上，再用有机溶剂溶解10kg环氧树脂，通过混练机将环氧树脂均匀的包裹在包裹有聚醚酮的磁性粉末上，再次通过混练机将聚醚酮树脂均匀的包裹在包裹有聚醚酮和环氧树脂的磁性粉末上，将混合物进行分级，对良品进行压缩成型成Φ10×10mm标准圆柱(磁性能测定)，Φ22×Φ20×5mm标准磁环(机械强度测定)，120×15×10标准块(热变形温度测定)，固化后测定其各项性能结果如上表1中所示。
实施例4：将10kg环氧树脂，然后进行粉碎，通过有机溶剂，控制溶解的速度，添加快淬Nd-Fe-B粉末980kg，粉末的平均粒度为0.8mm，通过混练机将树脂均匀的包裹在磁性粉末上，然后将5kg聚酰胺用有机溶剂溶解，再次通过混练机将热塑性树脂均匀的包裹在包裹有热固性树脂的磁性粉末上，然后包裹两层树脂的磁性粉末进行分级，对良品进行压缩成型成Φ10×10mm标准圆柱(磁性能测定)，Φ22×Φ20×5mm标准磁环(机械强度测定)，120×15×10标准块(热变形温度测定)，固化后测定其各项性能结果如上表1中所示。
实施例5：将25kg环氧树脂同3kg聚丙烯进行混练，然后进行粉碎，通过有机溶剂，控制溶解的速度，添加快淬Nd-Fe-B粉末980kg(通过混练机将树脂均匀的包裹在磁性粉末上，将混合物进行分级，对良品进行压缩成型成Φ10×10mm标准圆柱(磁性能测定)，Φ22×Φ20×5mm标准磁环(机械强度测定)，120×15×10标准块(热变形温度测定)，固化后测定其各项性能结果如上表1中所示。
实施例6：将10kg环氧树脂同1kg聚醚酮进行混练，然后进行粉碎，通过有机溶剂，控制溶解的速度，添加快淬Nd-Fe-B粉末980kg(通过混练机将树脂均匀的包裹在磁性粉末上，将混合物进行分级，对良品进行压缩成型成Φ10×10mm标准圆柱(磁性能测定)，Φ22×Φ20×5mm标准磁环(机械强度测定)，120×15×10标准块(热变形温度测定)，固化后测定其各项性能结果如上表1中所示。
实施例7：将10kg环氧树脂同1kg聚醚酮进行混练，然后进行粉碎，通过有机溶剂，控制溶解的速度，添加快淬Nd-Fe-B粉末980kg(通过混练机将树脂均匀的包裹在磁性粉末上，将混合物进行分级，对良品进行压缩成型成Φ10×10mm标准圆柱(磁性能测定)，Φ22×Φ20×5mm标准磁环(机械强度测定)，120×15×10标准块(热变形温度测定)，固化后测定其各项性能结果如上表1中所示。
实施例8：将10kg环氧树脂同1kg聚醚酮进行混练，然后进行粉碎，通过有机溶剂，控制溶解的速度，添加快淬Nd-Fe-B粉末980kg(通过混练机将树脂均匀的包裹在磁性粉末上，将混合物进行分级，对良品进行压缩成型成Φ10×10mm标准圆柱(磁性能测定)，Φ22×Φ20×5mm标准磁环(机械强度测定)，120×15×10标准块(热变形温度测定)，固化后测定其各项性能结果如上表1中所示。
实施例9：将10kg环氧树脂同1kg聚醚酮进行混练，然后进行粉碎，通过有机溶剂，控制溶解的速度，添加快淬Nd-Fe-B粉末980kg(通过混练机将树脂均匀的包裹在磁性粉末上，将混合物进行分级，对良品进行压缩成型成Φ10×10mm标准圆柱(磁性能测定)，Φ22×Φ20×5mm标准磁环(机械强度测定)，120×15×10标准块(热变形温度测定)，固化后测定其各项性能结果如上表1中所示。
对比实施例：将10kg环氧树脂通过有机溶剂，控制溶解的速度，添加快淬Nd-Fe-B粉末970kg(通过混练机将树脂均匀的包裹在磁性粉末上，将混合物进行分级，对良品进行压缩成型成Φ10×10mm标准圆柱(磁性能测定)，Φ22×Φ20×5mm标准磁环(机械强度测定)，120×15×10标准块(热变形温度测定)，固化后测定其各项性能结果如上表1中所示。
从表1可以看出，在热固性树脂中添加了热塑性树脂后，磁体的耐热温度提高显著，同时各项磁性能和力学性能未受影响。
Claims (9)
1.一种稀土类粘结磁体用组合物，它由热塑性树脂、热固性树脂和稀土磁粉组成，其中，
所述的热塑性树脂的含量范围是0.01～1wt％，选用聚醚酮或聚丙烯中的一种；所述的热固性树脂环氧树脂的含量范围是1～5wt％，所述的含量范围使所述的稀土类粘结磁体用组合物在成型时具有良好的流动性能，所述的稀土磁粉是快淬Nd-Fe-B或快淬Sm-Co粉末，粉末粒度为0.8～1.5mm。
2.根据权利要求1所述的稀土类粘结磁体用组合物，其特征在于：所述的热塑性树脂的含量范围是0.01～0.5wt％。
3.根据权利要求1所述的稀土类粘结磁体用组合物，其特征在于：所述的热塑性树脂的含量范围是0.1～0.5wt％。
4.一种稀土类粘结磁体，它由权利要求1-3任一所述的稀土类粘结磁体用组合物压制而成，所述的含量范围使所述的稀土类粘结磁体用组合物在成型时固化后能够保证足够的机械强度、热变形温度；所述的热塑性树脂和热固性树脂包裹在稀土磁粉上，它们使相邻的稀土磁粉互不接触。
5.根据权利要求4所述的稀土类粘结磁体，其特征在于：所述热塑性树脂和热固性树脂包裹在稀土磁粉上具体为：热塑性树脂层均匀掺杂在热固性树脂中包裹稀土磁粉。
6.根据权利要求4所述的稀土类粘结磁体，其特征在于：所述热塑性树脂和热固性树脂包裹在稀土磁粉上具体为：两种树脂分层包裹稀土磁粉。
7.根据权利要求4所述的稀土类粘结磁体，其特征在于：所述热塑性树脂和热固性树脂包裹在稀土磁粉上具体为：热固性树脂直接包裹稀土磁粉，热塑性树脂处于最外层。
8.一种制造如权利要求4-7任一所述的稀土类粘结磁体的方法，其至少包括以下步骤：
混合热固性和热塑性两种树脂，采用有机溶剂溶解混合后的树脂；
采用混练机将树脂均匀的包裹在稀土磁粉上；
压制包裹有热固性和热塑性树脂的稀土磁粉成粘结磁体。
9.一种制造如权利要求4-7任一所述的稀土类粘结磁体的方法，其至少包括以下步骤：
分别采用有机溶剂溶解热固性树脂和热塑性树脂；
采用混练机将热固性树脂均匀的包裹在稀土磁粉上；
采用混练机将热塑性树脂均匀的包裹在包裹有热固性树脂的稀土磁粉上；
压制包裹有热固性和热塑性树脂的稀土磁粉成粘结磁体。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |