CN102110507A

CN102110507A - 一种超细颗粒的钕铁硼磁粉

Info

Publication number: CN102110507A
Application number: CN 201010592906
Authority: CN
Inventors: 何峰; 顾鸣岐
Original assignee: Magnequench Tianjin Co Ltd
Current assignee: Magnequench Tianjin Co Ltd
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2030-12-16
Also published as: CN102110507B

Abstract

本发明提供了一种超细钕铁硼磁粉，其基于重量的分子通式为RE_xNd_(24-x)Fe₇₅B，RE选自铈或镨中的至少一种，x是选自0～12的任意数值，所述磁粉的平均粒径小于或等于30μm。本发明的超细钕铁硼磁粉用于制备微型电器部件的用途，该微型部件可以是微型传感器、磁性条码、汽车贴饰、广告磁条、个性贴饰、微型电机等。本发明的超细钕铁硼磁粉不但具有很高的磁性能，而且其加工性能非常出色。

Description

一种超细颗粒的钕铁硼磁粉

技术领域

本发明涉及钕铁硼超细磁粉领域，具体而言涉及一种平均颗粒直径小于或等于30μm的钕铁硼超细磁粉；尤其是，涉及一种平均颗粒直径小于或等于20μm的掺杂其它稀土金属的钕铁硼超细磁粉，更具体地，本发明涉及一种掺杂有铈的平均颗粒直径小于或等于10μm的钕铁硼超细磁粉，尤其是，本发明涉及本发明涉及一种掺杂有铈的平均颗粒直径小于或等于6μm的钕铁硼超细磁粉。

背景技术

目前，作为高新技术产业基础的新材料行业备受瞩目。作为新材料产业重要组成部分的稀土永磁材料，广泛应用于能源、交通、机械、医疗、IT、家电等行业，如制造各种永磁电机、振动马达、永磁仪表、电子工业、核磁共振装置、音响器材和磁疗设备等方面，其产品涉及国民经济的很多领域。但是随着科学技术的发展，钕铁硼磁性材料的应用范围更加扩大，在某些领域对钕铁硼磁性材料的磁性能提出了更高的要求，而传统的磁粉已经不能满足某些特殊用途的要求，如磁性流体、磁性墨水和柔性磁体，如橡胶磁；这些应用要求磁粉颗粒的粒径要足够小，最好在1-10μm。研究发现，超细钕铁硼磁粉作为一种新型功能材料，由于其一系列奇特的性质，如磁性强、热传导好、对电磁波的异常吸收等特性而越来越受到重视。某些对磁性能要求很高的微型部件也需要由超细磁粉来制成，如磁性条码、汽车贴饰、广告磁条、个性贴饰、微型电机等。尽管超细磁粉的有些特性和应用尚待进一步研究和开发，但超细磁粉的特性已为其广泛应用开辟了美好的前景。

目前，普通钕铁硼细磁粉的粒径一般在50-300μm的范围，粘结磁粉的平均粒径约为100-170μm，无法满足某些对粒径有特殊要求的用途。而对于铁氧体超细粉来说，虽然粒径足够小，但是铁氧体超细粉的磁性能不高，无法满足某些特定要求。因此，特别需要提供一种超细粒径的磁粉，最好小于30μm，并且要求超细钕铁硼磁粉要有很高的磁性能。

目前，经常用球磨来制备较细颗粒的磁粉。但是，尽管球磨可以有效降低磁粉的粒径，但是使用球磨带来明显的缺点，如，球磨的金属表面容易腐蚀而导致磁粉被污染，由于球磨表面的腐蚀而导致小颗粒的磁粉很难被进一步磨碎成超细颗粒；而且，用球磨研磨得到的磁粉的粒径分布较广；由于球磨研磨的操作是间歇的，那么每个批次之间的波动是不可避免的。使用球磨带来的另一个问题是磁粉的氧含量较高的问题，如果磁粉在空气中快速氧化，会导致磁粉的磁性能明显下降。

为了克服传统球磨带来的问题，本发明人创造性地将气流磨用于粉碎钕铁硼磁粉，以得到超细磁粉。气流磨是利用气流速度达到300-500m/s的高速气流使颗粒相互产生冲击、碰撞和摩擦，从而导致固体物料粉碎。本发明的经气流磨粉碎的钕铁硼磁粉颗粒的平均粒径远远小于目前的普通钕铁硼细磁粉，可以达到30μm以下，更细的颗粒可以达到20μm以下，更优选达到10μm以下，最优选达到6μm以下。与铁氧体超细磁粉与普通钕铁硼磁粉相比，这种新型超细钕铁硼磁粉不但具有很高的磁性能，而且其加工性能非常出色，特别适合于制作某些微型部件，如微型传感器、磁性条码、汽车贴饰、广告磁条、个性贴饰、微型电机。

发明内容

本发明提供了一种超细钕铁硼磁粉，其特征在于，其基于重量的分子通式为RE_xNd_(24-x)Fe₇₅B，RE选自铈或镨中的至少一种，x是选自0～大约12的任意数值，所述磁粉的平均粒径大约小于或等于30μm。

根据本发明的另一方面，还提供了一种超细钕铁硼磁粉，其特征在于，其中RE是铈，x是选自大约1～8的任意数值，所述磁粉的平均粒径大约小于或等于20μm。

根据本发明的另一方面，还提供了一种超细钕铁硼磁粉，其特征在于，其中x是选自大约3～5的任意数值，所述磁粉的平均粒径大约小于或等于10μm。

根据本发明的另一方面，还提供了上述超细钕铁硼磁粉用于制备磁性流体的用途，该磁性流体可以是磁性墨水。

根据本发明的另一方面，还提供了上述超细钕铁硼磁粉用于制备微型电器部件的用途，该微型部件可以是微型传感器、磁性条码、汽车贴饰、广告磁条、个性贴饰、微型电机中的至少一种。

在本发明中，“平均粒径”是指表示粒径分布中占50％所对应的粒径，也称中位粒径和平均粒径，通常以D₅₀表示。

附图说明

图1是本发明所使用的气流磨的结构图。

图2a是用普通钕铁硼磁粉加工得到的磁体表面照片；

图2b是本发明的超细钕铁硼磁粉加工的磁体表面照片。

具体实施方式

参考以下实施例，可以更好地理解本发明。但是，需要注意的是，以下实施例只为说明目的，不应当被用来限制本发明以及权利要求的范围。

实施例1～5

按照下表1称取各种成分。

表1

其中，金属钕和铈购自赣州科力稀土新材料有限公司，硼铁购自辽阳国际硼合金有限公司，纯铁购自太原广磁金属材料有限公司，将所有原料放入1480℃～1580℃的真空感应炉中熔化，熔化后在1450℃～1550℃精炼30分钟，然后冷却浇铸成一定重量和形状的合金锭。随后，将合金锭加入到甩带炉中，在氩气保护下于甩带炉中感应加热重熔，得到合金熔液，依靠氩气推动将该合金熔液经坩锅底部喷嘴的小孔喷射到高速旋转的水冷铜辊或钼辊表面瞬间凝固，冷却速度可达10⁴～10⁶K/s，形成非晶或微晶合金带。合金带在氩气的保护下，经过破碎，筛分后，实施例1～5分别得到大约100g粒径小于40目的粗磁粉，分别作为样品1～5。

使用图1所示的气流磨分别粉碎实施例1～5得到的粗磁粉。本发明所使用的气流磨(吉林凯尔维特机械设备有限公司，型号QLMR-150T)如图1所示，由自动给料机1、研磨室2、旋风分离器3、过滤器4、氮气压缩机5和冷干机6等部分组成。进料前，要首先进行系统设备排空处理，然后启动氮气压缩机5和冷干机6。待系统运行稳定后，分别将实施例1-5得到的粗磁粉物料由气流磨的自动给料机1进入研磨室2，研磨室2出口处设置有分选轮7，分选轮7的转速是进行磁粉粒度调整的重要手段，一般设置为2000-7000rpm，干燥无油的压缩氮气由侧喷嘴和底部喷嘴(未示出)高速喷出，高速气流是通过安装在气流磨周边的喷嘴将高压空气喷出后迅速膨胀产生的，侧喷嘴压力设置为0.3-0.7MPa，底部喷嘴压力设置为0.25-0.7MPa，高速射流带动物料呈流化床悬浮翻腾作高速运动，而产生碰撞、摩擦进行粉碎。由于喷嘴附近速度梯度很高，因此，绝大多数的粉碎作用实际上发生在喷嘴附近。在粉碎过程中，颗粒与颗粒间碰撞的频率远远高于颗粒与器壁的碰撞。因此，研磨室2中的主要粉碎作用是颗粒之间的冲击或摩擦。研磨室2中的磁粉呈流化状态，只有粒度分布达到要求的细粉才能通过分选轮进入旋风分离器3。在旋风分离器3内利用离心力将细粉和气体分离，由于重力作用，细粉沿旋风分离器侧壁下沉，分离效率可达到99％，而气体则由旋风分离器出口进入过滤器4，在过滤器4内用0.1μm高效滤棒收集剩余的约1％的超细磁粉。旋风分离器3的下端连接有取样器，可在生产过程中进行在线取样，利用激光粒度仪可以对样品的粒度分布进行检测。过滤器上方设置有脉冲阀8，每次运行结束前对过滤器进行脉冲反吹，清理滤棒。在过滤器和压缩机之间设置有排氧阀9，用于控制系统内氧含量。在粉碎过程中，系统氧含量控制在0.1-2.4％(体积)。当系统氧含量大于设定的上限时，通过排氧阀9进行排氧泄压。在物料粉碎过程中，要对磁粉颗粒的新鲜断面进行同步钝化处理，使得超细粉表面更加稳定，有利于后续工艺实施和产品运输/使用的安全性。该同步钝化处理通过设置在排氧阀和压缩机之间的加氧流量计加氧进行。

实施例1～5的粗磁粉经上述破碎后得到超细磁粉，分别作为样品1’，2’，3’，4’，5’。用激光粒度仪分别测试样品1’，2’，3’，4’，5’的平均粒径，数据列表如下：

表6

	样品1’	样品2’	样品3’	样品4’，	样品5’
						粒径D₉₀	＜10μm	＜10μm	＜50μm	＜50μm	＜30μm
粒径D₅₀	≤6μm	≤6μm	≤30μm	≤20μm	≤10μm
						粒径D₁₀	＜2.5μm	＜2.5μm	＜10μm	＜10μm	＜5μm

D₉₀表示粒径分布中占90％所对应的粒径；D₁₀表示粒径分布中占10％所对应的粒径。

与铁氧体超细粉相比，本发明的钕铁硼超细磁粉明显具有很高的磁性能，具体数据见表7.

表7

	样品1’	样品2’	样品3’	样品4’	样品5’	市售铁氧体磁粉
							Br(mT)	853	852	840	832	820	385
Hci(KA/m)	741	699	620	521	454	303
							(BH)_max(KJ/M³)	110	108	105	96	88	28.7

本发明的超细磁粉的Br/BrSat％和Hci/HciSat％明显高于普通钕铁硼磁粉，说明本发明的超细磁粉具有更好的易磁化性能，见下表8(在15KOe充磁磁场条件下)。

表8

	样品1’	样品2’	样品3’	样品4’	样品5’	普通钕铁硼磁粉
							Br/BrS at％	85	86	89	90.9	92	80
Hci/HciSa t％	92	93	94	94.9	96	90

由表6-8可以看出，实施例1-5的粗磁粉经气流磨破碎后甚至能达到小于或等于6μm的平均粒径(D₅₀)，远远小于现有钕铁硼磁粉的平均粒径。与铁氧体超细磁粉相比，本发明的钕铁硼超细磁粉具有很高的磁性能。与目前市场上普通的钕铁硼磁粉相比，本发明的钕铁硼超细磁粉具有更好的易磁化性能，而且具有更好的磁体加工性能，尤其是在橡胶磁的生产中，如图2所示，图2a是用普通钕铁硼磁粉加工的磁体表面，图2b是用本发明的超细钕铁硼磁粉家中的磁体表面，由图2a和图2b可以看出，使用本发明的钕铁硼超细磁粉制造的磁体明显具有更为光滑均匀的表面。

目前激光打印机用磁性墨水(磁性调色剂)中的主要成分为20-30％重量的Fe₃O₄晶体粉粒，50-60％重量的聚丙烯酸酯-苯乙烯共聚物，10-20％重量的电荷调节剂，以本发明的钕铁硼超细磁粉完全或部分替代上述组分中的Fe₃O₄晶体粉粒，可获得更稳定的不依赖于环境的磁性调色剂，这种调色剂具有适宜的带电量、没有重影现象并且黑度高、明显改善画质图像。另外，本发明提供的上述超细钕铁硼磁粉可以用于制备微型电器部件，该微型部件可以是微型传感器、磁性条码、汽车贴饰、广告磁条、个性贴饰、微型电机中的至少一种。

由本发明提供的上述超细钕铁硼磁粉制备微型电器部件，如微型传感器、磁性条码、汽车贴饰、广告磁条、个性贴饰、微型电机相比于现有技术具有易磁化性能和更好的磁体加工性能。

本领域的技术人员应当明了，上述优选实施例只是对本发明的具体说明，并不构成对本发明的限制。根据需要可以对其进行多种改进、组合、亚组合以及变换，所有的改进、组合、亚组合、变换以及等效替换都落入在所附的权利要求的范围内。

Claims

1.一种钕铁硼磁粉，其特征在于，其基于重量的分子通式为RE_XNd_(24-x)Fe₇₅B，RE选自铈或镨中的至少一种，x是选自0～12的任意数值，所述磁粉的平均粒径小于或等于30μm。

2.根据权利要求1所述的钕铁硼磁粉，其特征在于，其中RE是铈，x是选自1～8的任意数值，所述磁粉的平均粒径小于或等于20μm。

3.根据权利要求2所述的钕铁硼磁粉，其特征在于，其中x是选自3～5的任意数值，所述磁粉的平均颗粒尺寸小于或等于10μm。

4.根据权利要求3所述的钕铁硼磁粉，其特征在于，所述磁粉的平均颗粒尺寸小于或等于6μm。

5.根据权利要求1-4之一所述的钕铁硼磁粉用于制备磁性流体的用途。

6.根据权利要求4所述的用途，所述磁性流体是磁性墨水。

7.根据权利要求1-4之一所述的钕铁硼磁粉用于制备微型电器部件的用途。

8.根据权利要求6所述的用途，其中所述微型电器部件是微型传感器、微型电机、磁性条码、汽车贴饰、广告磁条、个性贴饰、微型电机中的至少一种。