CN102903474A - 一种注射各向异性复合磁体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注射各向异性复合磁体，其包括异性钕铁硼磁粉、异性钐钴磁粉和高分子粘结剂，其中异性钕铁硼磁粉和异性钐钴磁粉之间混合比例为：异性钕铁硼磁粉质量百分数为20%-80%，异性钐钴磁粉质量百分数为20%-80%，还公开了一种注射各向异性复合磁体制备方法，制备步骤包括：磁粉混合：先将异性钕铁硼磁粉和异性钐钴磁粉混合，然后加入用分散剂稀释的偶联剂，搅拌均匀，烘干，干燥后得到混合物料；磁粉造粒：将异性钕铁硼磁粉、异性钐钴磁粉、高分子粘结剂在高温下用双螺杆挤出机进行造粒；注射成型：将粒子用注塑机在≥1T磁场下注射成型。本发明提高了注射各向异性复合磁体的性能，降低了磁通不可逆损失，并节约成本。

Description

一种注射各向异性复合磁体及其制备方法

技术领域

本发明属于注射粘结永磁材料的领域，具体涉及两种磁粉的注射复合磁体以及利用两种磁粉进行复合造粒、注射成型的制备方法。

背景技术

注射磁钢属于粘结磁的一种，目前比较常见的注射粘结永磁材料是各向同性的注射粘结钕铁硼和各向异性的注射粘结铁氧体，它们与传统的压制粘结钕铁硼相比，具有尺寸精度高，工序简单，生产成本低，防腐性能好，易于和组件一次成型的优点，缺点是磁性能比较低。一般情况，各向异性的注射铁氧体最大磁能积（BH）max只有2.2MGOe,各向同性的注射粘结钕铁硼的最大磁能积（BH）max最高也只能做到6MGOe,而各向同性压制粘结钕铁硼的最大磁能积（BH）max可达到11MGOe,也就是同性粘结产品中，注射磁体比压制磁体低了近5MGOe的性能，所以尽管注射磁有很多显而易见的优点，但在很多需要高性能磁体的场合下仍旧限制了其使用。

异性钕铁硼磁粉是近年来刚出现的一种高性能磁粉，但由于市场认知度不够，目前只有少数几个公司在小批量生产，还没有完全产业化。它与同性的快淬钕铁硼磁粉相比，在含有相同稀土钕的情况下，磁粉性能却超出了同性磁粉的两倍以上，但是各向异性注射钕铁硼在高温下的磁通不可逆损失比较大，因此限制了磁体在高温下的使用；而注射钐钴高温下的磁通不可逆损失比较低，正好弥补了各向异性注射钕铁硼的不足，并且钐钴的原材料稀土是钐，而钐的价格要低于钕，因此大大节约了原料配方中稀土的成本。如果把这两种高性能的磁粉进行复合的话，既可以降低稀土用量、减少磁通的不可逆损失，又能大幅度的提高磁体磁性能，可谓一举两得。

发明内容

本发明的目的在于解决目前注射磁体高性能和低磁通不可逆损失不能兼得的缺点，提供一种高性能、磁通不可逆损失较低的注射各向异性复合磁体，并提供一种注射复合磁体的制备方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种注射各向异性复合磁体，其包括异性钕铁硼磁粉、异性钐钴磁粉和高分子粘结剂，其中异性钕铁硼磁粉和异性钐钴磁粉之间混合比例为：异性钕铁硼磁粉质量百分数为20%-80%，异性钐钴磁粉质量百分数为20%-80%。

上述高分子粘结剂为尼龙6（PA6）、尼龙12（PA 12）、 聚苯硫醚（PPS）中的一种。

本发明还包括制备上述注射各向异性复合磁体的方法，注射各向异性复合磁体包含异性钕铁硼磁粉、异性钐钴磁粉和高分子粘结剂，制备步骤包括：磁粉混合、磁粉造粒、注射成型。

上述磁粉混合过程为：先将异性钕铁硼磁粉和异性钐钴磁粉混合，然后加入用分散剂稀释的偶联剂，搅拌均匀，烘干，干燥后得到混合物料。

优选的磁粉混合方案为：将异性钕铁硼磁粉和钐钴磁粉混合，然后将KH550硅烷偶联剂加入到丙酮中稀释后加入到混合磁粉中放入搅拌机里搅拌均匀，然后在50-70℃下烘干，使得丙酮完全挥发，偶联剂均匀包覆在磁粉颗粒上。

上述磁粉造粒过程为：将异性钕铁硼磁粉、异性钐钴磁粉、高分子粘结剂在高温下用双螺杆挤出机进行造粒。

在磁粉造粒前，将甲基硅油和高分子粘结剂分别加入到偶联处理后的磁粉中,用搅拌机混合均匀。

上述造粒过程中，造粒的熔料温度是220℃-240℃，出口温度是240℃-260℃，螺杆转速≥110RMP，造粒时间≥40min。

注射成型时，将粒子用注塑机在≥1T磁场下注射成型，注射压力是80MPa -120MPa，料筒温度是185℃-235℃，模具温度是60℃-90℃。

注射成型后，将磁体进行去毛刺等后处理。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、注射各向异性复合磁体在性能上有了很大的提高，特别是最大磁能积BH(max)比较高。

2、本发明的注射各向异性复合磁体磁通不可逆损失比较低。 

3、注射各向异性复合磁体节约了磁体的原材料成本。由于磁钢的成本主要来源于磁粉中的稀土，异性粘结钕铁硼磁粉所含稀土钕的比例与同性粉相同，但是性能却高达40MGOe，与此同时，异性粘结钐钴粉中钐的价格要比钕低得多，用量也比钕要少，对这两种材料进行复合，节省成本。

4、注射各向异性复合磁体的制备方法节约了磁体的生产成本。现有的磁钢不管是烧结的还是压制粘结的工艺都比较复杂，而各向异性注射复合磁体的工艺路线短，产品注塑出来直接就是带有磁性的，省却了充磁工艺，节约生产成本，适合于大批量的工业化生产。

附图说明

图1是注射各向异性复合磁体制备方法流程图。

图2是注射异性钐钴、注射异性钕铁硼、注射同性钕铁硼、本发明实施例1、实施例2在120℃下磁通不可逆损失曲线图。

具体实施方式

下面结合附图、实施例对发明作进一步说明。

实施例一：

制备工艺流程如图1所示，制备步骤（1）：将80Kg各向异性钕铁硼磁粉（北矿磁材科技股份有限公司生产的BMND-14P）与20Kg钐钴磁粉（北矿磁材科技股份有限公司生产的BMSM-20-9）混合。异性钕铁硼磁粉的粒度≤180μm，其中中间范围粒度（40μm -160μm）的磁粉所占质量百分数≥50%，各向异性钕铁硼磁粉的磁性能为Br:14.1kGs， Hcj:14.8kOe，BH(max):40.3MGOe，异性粘结钐钴磁粉的磁性能是Br:10kGs， Hcj:9kOe，BH(max):20MGOe。

步骤（2）：将0.3Kg的硅烷偶联剂（盖州有机硅烷厂生产的KH550)加入3Kg的丙酮中溶解充分，然后加入到混合的磁粉中搅拌20分钟，放入烘箱在55℃下烘5小时直至丙酮完全挥发，偶联剂均匀包覆在磁粉颗粒上。其中偶联剂的主要目的是使得磁粉和粘结剂之间更好的结合，因为磁粉是亲水性的，而高分子粘结剂是亲脂性的，偶联剂起到了很好的桥梁作用，增强了偶联剂和磁粉之间的亲和力并改善磁粉的抗氧化性。

步骤（3）将10Kg的PA12（德固赛生产的ZZ3000P)和甲基硅油加入到烘干的磁粉中混合均匀用双螺杆挤出机进行造粒，其中造粒的的熔料温度是230℃，出口温度是250℃，螺杆转速110RMP，造粒时间为40min。其中甲基硅油有较高的耐热性、耐水性、电绝缘性和较小的表面张力，主要是起到润滑脱模的作用。

步骤（4）将粒子用注塑机在1T的磁场下注射成复合磁体，注射压力是100MPa,料筒温度是210℃，模具温度是80℃,磁体尺寸是D10mmX10mm的圆柱形样柱。

用NIM-2000变温曲线测量仪测试样柱的磁滞回线，磁性能为：Br:8.45KGS，Hcj:11.9KOe，(BH)max:15.34MGOe。

将样柱在120℃下放置100min，磁通不可逆损失为-7.35%。

实施例二：

将60Kg各向异性钕铁硼磁粉（北矿磁材科技股份有限公司生产的BMND-14P）与40Kg钐钴磁粉（北矿磁材科技股份有限公司生产的BMSM-20-9）混合。其余的步骤与实施例一相同，注射出D10X10的样柱。

用NIM-2000变温曲线测量仪测试样柱的磁滞回线，磁性能为：Br:7.85KGs，Hcj:10.82KOe，(BH)max:12.31MGOe。

将样柱在120℃下放置100min，磁通不可逆损失为-4.8%。

实施例三：

将20Kg各向异性钕铁硼磁粉（北矿磁材科技股份有限公司生产的BMND-14P）与80Kg钐钴磁粉（北矿磁材科技股份有限公司生产的BMSM-20-9）混合。其余的步骤与实施例一相同，注射出D10X10的样柱。

用NIM-2000变温曲线测量仪测试样柱的磁滞回线，磁性能为：Br:6.42KGs，Hcj:10.16KOe，(BH)max:10.80MGOe。

将样柱在120℃下放置100min，磁通不可逆损失为-3.7%。

为了更好的对比本发明与其它磁体的性能，分别将100Kg同性快淬钕铁硼磁粉（麦格昆磁有限公司生产的MQP14-12）、磁粉磁性能为：Br:8.68KGs，Hcj:10.31KOe, (BH)max:14.72MGOe；100Kg各向异性钕铁硼磁粉（HDDR）(北矿磁材科技股份有限公司生产的BMND-14P)、磁粉磁性能为：Br:14.1kGs, Hcj:14.8kOe, BH(max):40.3MGOe；将100Kg各向异性钐钴磁粉(北矿磁材科技股份有限公司生产的BMSM-20-9) 、磁粉磁性能为：Br:10kGs, Hcj:9kOe, BH(max):20MGOe，分别加入偶联剂混合，其余步骤与实施例一相同，注射出D10X10的样柱，用NIM-2000变温曲线测量仪测试样柱的磁滞回线，并将样柱在120℃下放置100min，测量其磁通不可逆损失，得到样柱的磁体性能、磁通不可逆损失如表1所示，其中五种磁体样柱的磁通不可逆损失数值曲线如图2所示。

各种磁钢的性能归纳到表1和图2中，从表1和图2中可以看出：

1.目前常用的各向异性注射铁氧体的最大磁能积BH(max)是2.2MGOe，同性注射钕铁硼的最大磁能积BH(max)是6MGOe，而本发明各向异性注射复合磁体的最大磁能积BH(max)可以达到15MGOe以上,磁性能是现有注射磁水平的2.5倍。

2.在120℃下，注射各向异性复合磁体在满足高性能的前提下，与同性快淬钕铁硼磁粉、各向异性钐钴磁粉相比，有效地降低了磁通不可逆损失。

 

表1不同样柱的性能

Claims (9)

1.一种注射各向异性复合磁体，其特征在于：其包括异性钕铁硼磁粉、异性钐钴磁粉和高分子粘结剂，其中异性钕铁硼磁粉和异性钐钴磁粉之间混合比例为：异性钕铁硼磁粉质量百分数为20%-80%，异性钐钴磁粉质量百分数为20%-80%。

2. 根据权利要求1所述的注射各向异性复合磁体，其特征在于：所述高分子粘结剂为尼龙6（PA6）、尼龙12（PA12）、聚苯硫醚（PPS）中的一种。

3. 一种制备注射各向异性复合磁体的方法，其特征在于：所述注射各向异性复合磁体包含异性钕铁硼磁粉、异性钐钴磁粉和高分子粘结剂，制备步骤包括：磁粉混合、磁粉造粒、注射成型。

4. 根据权利要求3所述的注射各向异性复合磁体制备方法，其特征在于：所述磁粉混合过程为：先将异性钕铁硼磁粉和异性钐钴磁粉混合，然后加入用分散剂稀释的偶联剂，搅拌均匀，烘干，干燥后得到混合物料。

5. 根据权利要求3所述的注射各向异性复合磁体制备方法，其特征在于：所述磁粉混合过程为：将异性钕铁硼磁粉和异性钐钴磁粉混合，然后将硅烷偶联剂加入到溶剂中稀释后加入到混合磁粉中放入搅拌机里搅拌均匀，然后在50℃-70℃下烘干，使得溶剂完全挥发，偶联剂均匀包覆在磁粉颗粒上。

6. 根据权利要求3至5任一项所述的注射各向异性复合磁体制备方法，其特征在于：所述磁粉造粒过程为：将异性钕铁硼磁粉、异性钐钴磁粉、高分子粘结剂在高温下用双螺杆挤出机进行造粒。

7. 根据权利要求3所述的注射各向异性复合磁体制备方法，其特征在于：在磁粉造粒前，将甲基硅油和高分子粘结剂分别加入到偶联处理后的磁粉中,用搅拌机混合均匀。

8. 根据权利要求3所述的注射各向异性复合磁体制备方法，其特征在于：造粒过程中，熔料温度是220℃-240℃，出口温度是240℃-260℃，螺杆转速≥110RMP，造粒时间≥40min。

9. 根据权利要求3所述的注射各向异性复合磁体制备方法，其特征在于：注射成型时，将粒子用注塑机在≥1T磁场下注射成型，注射压力是80MPa -120MPa，料筒温度是185℃-235℃，模具温度是60℃-90℃。

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