CN102568736A

CN102568736A - 一种刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体

Info

Publication number: CN102568736A
Application number: CN2010105986593A
Authority: CN
Inventors: 郭晓燕; 项友生; 饶晓雷; 李纲
Original assignee: Beijing Zhong Ke San Huan High Tech Co Ltd; Shanghai Epson Magnetics Co Ltd
Current assignee: Beijing Zhong Ke San Huan High Tech Co Ltd; Shanghai Epson Magnetics Co Ltd
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明公开了一种刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体，包括：磁粉90~96wt%，热塑性树脂2~8wt%，抗氧化剂0.3~2wt%，润滑剂0.2~0.5wt%，增塑剂0~0.5wt%，偶联剂为0~1wt%，其中所述的磁粉为各向异性钕铁硼永磁粉，一维线度尺寸为200~400nm，厚度为30~50nm。将上述成分按照一定的比例混合均匀，经同向啮合双螺杆挤出机造粒，将颗粒料加入到单螺杆挤出机中，利用挤出机机械取向后制得不同规格的磁体。本发明所述的各向异性粘结钕铁硼永磁体，在不利用外加磁场的情况下，磁体中磁粉的取向度为60～80％，磁能积可以达到13~20MGOe，充分满足新的应用对高性能粘结稀土永磁体的需要。

Description

一种刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体

技术领域

本发明属于稀土永磁体领域，特别涉及一种各向异性粘结稀土永磁体。

背景技术

粘结钕铁硼永磁体具有优良的磁性能，尺寸公差小，广泛使用在电脑硬盘，光驱，游戏机，打印机（复印机），汽车微电机，磁传感器中。其加工方法一般为，将快淬钕铁硼永磁粉和粘结树脂、加工助剂等组分按照一定的比例混练，然后将混练好的磁粉颗粒料按照一定的加工方法成型，通常的加工方法包括压缩成形，注射成形，挤出成形，压延成形工艺。其中，压缩成形后再经过固化、研磨、涂装工艺成为一定形状的磁体，利用这种工艺生产的粘结钕铁硼永磁体都是各向同性的，根据磁粉的性能和成形工艺的不同，磁体磁能积一般在5～12MGOe。

随着应用技术的发展，各种功能器件逐步向小型化，高效化发展，因此对磁性材料的各项性能提出了更高的要求。例如一种车载微电机用的大直径粘结磁体，磁能积要达到15MGOe才能满足使用要求，利用普通的成形工艺生产各向同性粘结钕铁硼永磁体是无法满足要求的。在这样的背景下，为了有效提高粘结钕铁硼永磁体的磁性能，行业又开发了磁性能更高的各向异性的粘结钕铁硼永磁材料。同传统的各向同性粘结钕铁硼磁体相比较，各向异性的钕铁硼永磁体磁性能更高，缺点是成形设备复杂，原料工艺复杂，生产成本高。例如：在中国发明专利公开CN101615475A，一种柔性各向异性粘结稀土永磁体的制备方法中，将各向异性磁粉与液态高分子材料均匀混合，施加磁场4000 Oe以上，得到磁粉与高分子的复合磁性薄膜，将得到的复合磁性薄膜破碎后，加入橡胶、加工助剂混合，混练后，再外加磁场10000 Oe以上，利用压延成形的方法制备得到各向异性钕铁硼永磁体。

中国发明专利公开CN101477866A，一种各向异性柔性粘结钕铁硼永磁体及其制造方法，利用HDDR各向异性钕铁硼磁粉，将其与经过改性处理后的橡胶类粘结剂按照一定的比例混合均匀，然后将混合均匀的胶料在磁场取向下采用压制或者挤出或者注射成型制成一定厚度的高性能柔性磁体。

中国发明专利公开CN101465188A，一种柔性稀土粘结磁体及其制备方法，公开了利用复合永磁粉，所述的复合永磁粉包含：各向异性的钐铁氮永磁粉、各向异性的钕铁氮和各向异性的钕铁硼永磁粉，利用挤出成型方法并施加取向场获得了磁性能较高的柔性稀土粘结磁体。

以上公开的方案中，均是针对柔性各向异性粘结钕铁硼永磁体制造（柔性是指磁体形状具有一定的自由度，可以弯曲形变），对刚性的各向异性粘结钕铁硼永磁体及其制备方法未涉及，另外，上述公开的方案中，磁体在成形时均需要外加静磁场或者脉冲磁场取向辅助，装置复杂，工艺条件要求较高。

发明内容

为了满足新的应用对刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体的技术需求，本发明提供了一种刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体。

本发明所述的刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体，包括：

磁粉90~96wt%，热塑性树脂2~8 wt %，抗氧化剂0.3~2 wt %，润滑剂0.2~0.5 wt %，增塑剂0~0.5 wt %，偶联剂为0~1 wt %。

其中，所述的磁粉为各向异性钕铁硼永磁粉，磁体中磁粉的取向度为60～80％；

本发明的进一步改进为：

所述热塑性树脂为尼龙或者尼龙和尼龙聚合物的混合物；

所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂；

所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类化合物；

所述润滑剂为硅油或者蜡液；

所述抗氧化剂为酚类化合物，或者酚类化合物和亚磷酸酯类抗氧化剂混合物；

再进一步地，所述的热塑性树脂选自尼龙610、尼龙612、尼龙11、尼龙12、尼龙1212、尼龙1010和尼龙6-12或者其混合物。

所述的钛酸酯偶联剂选自单烷氧基钛酸酯，焦磷酸型单烷氧基钛酸酯和配位型亚焦磷酸脂钛酸酯的其中一种；所述的硅烷偶联剂为N―β―(氨乙基)―γ―氨丙基三甲氧基硅烷，γ―氨丙基三乙氧基硅烷，γ―(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷，γ― 氨丙基甲基二甲氧基硅烷，γ―氨丙基甲基二乙氧基硅烷的其中一种。

所述的邻苯二甲酸酯类化合物选自邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸正辛酯，邻苯二甲酸异辛酯，邻苯二甲酸二异辛酯，邻苯二甲酸二异壬酯和邻苯二甲酸二异癸酯。

所述抗氧化剂为酚类化合物为IRGANOX1010、IRGANOX1098和IRGANOX245；所述的酚类化合物和亚磷酸酯抗氧化剂共混物分别为IRGANOX B225和IRGANOX B1171。

本发明的进一步改进为：

所述的磁粉为薄片状，一维线度尺寸为200~400nm，厚度为30~50nm；

本发明进一步改进为：

所述的刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体，磁能积为13~20MGOe。

本发明的进一步改进为：

本发明所述的一种刚性各向异性粘结钕铁硼磁体，是将混合均匀的组合物经同向啮合平行双螺杆挤出机造粒后，然后将得到的颗粒料加入到单螺杆挤出机中，经挤出机机械取向后制得的；

再进一步地，所述的组合物包括磁粉90~96wt%，热塑性树脂2~8 wt %，抗氧化剂0.3~2 wt %，润滑剂0.2~0.5wt %，增塑剂0~0.5 wt %，偶联剂为0~1 wt %。

传统制造各向异性钕铁硼永磁体的思路是外加磁场取向，如静磁场、脉冲磁场等，在磁体成形时使磁粉发生磁取向，从而获得较高的磁性能。本发明的特点在于：各向异性磁粉制成的颗粒料在单螺杆挤出机挤出成形时，熔融的颗粒料在模具中被压缩，受到模具壁向内的压力，磁粉受力后转向，垂直于压力方向按片状堆叠，而钕铁硼磁粉的易磁化轴方向垂直于晶粒表面，也即该磁粉的易磁化方向垂直于磁粉片状表面。故挤出成型时，磁粉将沿磁体的外径方向实现机械取向，从而提高了磁性能。

在物理学中，取向度指Nd2Fe14B晶粒易磁化轴沿取向轴方向的取向因子，也即易磁化轴与取向轴夹角的余弦值，该数值越大，从宏观上体现为磁体中磁能积越高。本发明中得到的磁体中磁粉的取向度可达60%~80%，在没有加外磁场的前提下，磁能积达13～20MGOe，充分满足了新的应用对高性能粘结钕铁硼永磁体的要求。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更清楚、准确的理解本发明的精神，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细说明。

本发明所述的刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体，包括：

本发明具体实施例中选用的磁粉为各向异性钕铁硼永磁粉，磁粉形状为薄片状，一维线度尺寸为200~400nm，厚度为30~50nm。

所述的热塑性树脂为尼龙或者尼龙与尼龙聚合物的混合物。本发明具体实施例选自尼龙610、尼龙612、尼龙11、尼龙12、尼龙1212、尼龙1010和尼龙6-12或者其混合物。

所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。其中，本发明具体实施例选用的钛酸酯偶联剂选自单烷氧基钛酸酯，焦磷酸型单烷氧基钛酸酯和配位型亚焦磷酸脂钛酸酯其中一种；本发明具体实施例选用的硅烷偶联剂为N―β―(氨乙基)―γ―氨丙基三甲氧基硅烷，γ―氨丙基三乙氧基硅烷，γ―(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷，

γ― 氨丙基甲基二甲氧基硅烷，γ―氨丙基甲基二乙氧基硅烷。

所述的增塑剂为邻苯二甲酸酯类化合物，本发明中具体实施例中使用邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸正辛酯，邻苯二甲酸异辛酯，邻苯二甲酸二异辛酯，邻苯二甲酸二异壬酯和邻苯二甲酸二异癸酯。

本发明具体实施例选用的润滑剂为硅油或者蜡液。

所述抗氧化剂为酚类化合物，或者酚类化合物和亚磷酸酯类抗氧化剂混合物。本发明具体实施例选用的酚类化合物分别为IRGANOX1010、IRGANOX1098和IRGANOX245，选用的酚类化合物和亚磷酸酯抗氧化剂共混物分别为IRGANOX B225和IRGANOX B1171。

本发明所述的一种刚性各向异性粘结钕铁硼磁体，首先将一定比例的组合物均匀混合，该组合物包括磁粉90~96wt%，热塑性树脂2~8 wt %，抗氧化剂0.3~2 wt %，润滑剂0.2~0.5wt %，增塑剂0~0.5 wt %，偶联剂为0~1 wt %，将上述组合物加入到同向啮合平行双螺杆挤出机中造粒，然后将造粒后得到的颗粒料加入到单螺杆挤出机中，经挤出机机械取向后制得不同形状和规格的磁体。

本发明所述的刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体，磁粉的取向度为60％～80％，磁能积为13~20MGOe。

实施例1

磁体配方：各向异性磁粉93%（重量比），单烷氧基钛酸酯偶联剂0.8%，尼龙610为5%，IRGANOX1010为0.3%，蜡液0.5%，邻苯二甲酸二丁酯0.4%。将上述成分混练成颗粒料，利用单螺杆挤出机成型φ(46-43)的大径圆筒，该磁体的最大磁能积为 17.7MGOe，磁粉的取向度为75%。

实施例2

磁体配方：各向异性磁粉90%（重量比），焦磷酸型单烷氧基钛酸酯偶联剂0.3%，尼龙612为8%，IRGANOX1098为0.7%，硅油0.5%，邻苯二甲酸正辛酯增塑剂0.5%。将上述成分混练成颗粒料，利用单螺杆挤出机成型φ(46-43)的大径圆筒，该磁体的最大磁能积为13MGOe，磁粉的取向度为60%。

实施例3

磁体配方：各向异性磁粉96%（重量比），配位型亚焦磷酸酯钛酸酯偶联剂1%，尼龙11为2%，IRGANOX245为0.7%，硅油0.3%。将上述成分混练成颗粒料，利用单螺杆挤出机成型φ(46-43)的大径圆筒，该磁体的最大磁能积为 18.2MGOe，磁粉的取向度为75%。

实施例4

磁体配方：各向异性磁粉94.8%（重量比），尼龙12为3%，IRGANOX B1171抗氧化剂2%，硅油0.2%。将上述成分混练成颗粒料，利用单螺杆挤出机成型φ(46-43)的大径圆筒，该磁体的最大磁能积为19.5MGOe，磁粉的取向度为80%。

实施例5

磁体配方：各向异性磁粉91%（重量比），N―β―(氨乙基)―γ―氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂为0.5%，尼龙1212为7.2%，IRGANOX 1098抗氧化剂0.7%，硅油0.3%，邻苯二甲酸异辛酯为0.3%。将上述成分混练成颗粒料，利用单螺杆挤出机成型φ(46-43)的大径圆筒，该磁体的最大磁能积为14MGOe，磁粉的取向度为68%。

实施例6

磁体配方：各向异性磁粉92%（重量比），γ―氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂为0.4%，尼龙1010为2%，尼龙12为2%，尼龙6-12为2%，IRGANOX 1010抗氧化剂0.8%，蜡液0.3%，邻苯二甲酸二异辛酯为0.5%。将上述成分混练成颗粒料，利用单螺杆挤出机成型φ(46-43)的大径圆筒，该磁体的最大磁能积为15.5MGOe，磁粉的取向度为71%。

实施例7

磁体配方：各向异性磁粉95%（重量比），γ―(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷偶联剂为0.5%，尼龙12为1.6%，尼龙6-12为0.9%，IRGANOX B1171抗氧化剂1.5%，硅油0.2%，邻苯二甲酸二异辛酯为0.3%。将上述成分混练成颗粒料，利用单螺杆挤出机成型φ(46-43)的大径圆筒，该磁体的最大磁能积为20MGOe，磁粉的取向度为80%。

实施例8

磁体配方：各向异性磁粉92.5%（重量比），γ― 氨丙基甲基二甲氧基硅烷偶联剂为0.5%，尼龙1010为4.8%，IRGANOX245抗氧化剂1.8%，硅油0.2%，邻苯二甲酸二异壬酯为0.2%。将上述成分混练成颗粒料，利用单螺杆挤出机成型φ(46-43)的大径圆筒，该磁体的最大磁能积为16.5MGOe，磁粉的取向度为73%。

实施例9

磁体配方：各向异性磁粉90.5%（重量比），γ―氨丙基甲基二乙氧基硅烷偶联剂为0.4%，尼龙12为4.6%，尼龙6-12为2.2%，IRGANOX B225抗氧化剂1.5%，蜡液0.2%，邻苯二甲酸二异癸酯为0.3%。将上述成分混练成颗粒料，利用单螺杆挤出机成型φ(46-43)的大径圆筒，该磁体的最大磁能积为13.5MGOe，磁粉的取向度为65%。

Claims

1.一种刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体，包括：

2.其特征在于，所述的磁粉为各向异性钕铁硼永磁粉，磁体中磁粉的取向度为60～80％；

如权利要求1所述的一种刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体，其特征在于：

所述的热塑性树脂为尼龙或者尼龙和尼龙聚合物的混合物；

所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂；

所述的增塑剂为邻苯二甲酸酯类化合物；

所述的润滑剂为硅油或者蜡液；

所述抗氧化剂为酚类化合物，或者酚类化合物和亚磷酸酯类抗氧化剂混合物。

3.如权利要求2所述的一种刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体，其特征在于：所述的热塑性树脂选自尼龙610、尼龙612、尼龙11、尼龙12、尼龙1212、尼龙1010和尼龙6-12或者其混合物。

4.如权利要求2所述的一种刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体，其特征在于：所述的钛酸酯偶联剂选自单烷氧基钛酸酯，焦磷酸型单烷氧基钛酸酯和配位型亚焦磷酸脂钛酸酯的其中一种；所述的硅烷偶联剂为N―β―(氨乙基)―γ―氨丙基三甲氧基硅烷，γ―氨丙基三乙氧基硅烷，γ―(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷，γ― 氨丙基甲基二甲氧基硅烷，γ―氨丙基甲基二乙氧基硅烷的其中一种。

5.如权利要求2所述的一种刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体，其特征在于：所述的邻苯二甲酸酯类化合物选自邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸正辛酯，邻苯二甲酸异辛酯，邻苯二甲酸二异辛酯，邻苯二甲酸二异壬酯和邻苯二甲酸二异癸酯。

6.如权利要求2所述的一种刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体，其特征在于：所述抗氧化剂为酚类化合物为IRGANOX1010、IRGANOX1098和IRGANOX245；所述的酚类化合物和亚磷酸酯抗氧化剂共混物分别为IRGANOX B225和IRGANOX B1171。

7.如权利要求1所述的一种刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体，其特征在于：所述的磁粉为薄片状，一维线度尺寸为200~400nm，厚度为30~50nm。

8.如权利要求1～7任一项权利要求所述的一种刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体，其特征在于：所述的刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体，磁能积为13~20MGOe。

9.如权利要求1所述的一种刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体，其特征在于：该磁体是将混合均匀的组合物经同向啮合平行双螺杆挤出机造粒后，然后将得到的颗粒料加入到单螺杆挤出机中，经挤出机机械取向后制得的。

10.如权利要求9所述的一种刚性各向异性粘结钕铁硼永磁体，其特征在于：所述的组合物包括磁粉90~96wt%，热塑性树脂2~8 wt %，抗氧化剂0.3~2 wt %，润滑剂0.2~0.5wt %，增塑剂0~0.5 wt %，偶联剂为0~1 wt %。