CN103295770A - 一种复合粘结永磁体的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合粘结永磁体的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备钐钴基永磁粉末；（2）混合永磁粉末造粒；（3）注射成型。本发明制备的复合粘结永磁体，将高温性能优良的钐钴永磁材料和钕铁硼材料复合，提高了永磁体的高温磁性能，同时又降低了材料的稀土使用量，提高了磁体的整体性价比。

Description

一种复合粘结永磁体的制备方法

所属技术领域

本发明涉及一种复合粘结永磁体的制备方法。

背景技术

永磁材料是电子材料的一个重要分支，其性能高低直接反映了一个国家电子材料的发展水平。随着高性能永磁材料在计算机、汽车、航天、办公设备、家电和医疗等行业的广泛应用，其市场需求量逐年递增。 

粘结稀土永磁体作为一种新型复合功能材料，广泛应用于信息技术、汽车工业和计算机等领域。粘结稀土永磁体与烧结磁体相比，具有工艺成本低、尺寸精度高、易于成型复杂形状器件、易于实现大规模自动化生产等优势，近年来发展迅速，因此，粘结稀土永磁体的制备工艺和性能研究引起了人们的重视。

 目前，市场上的高性能永磁材料大多是稀土粘结磁体；所谓稀土粘结磁体是指将稀土永磁粉末混入一定比例的粘结剂并按一定加工工艺制成的一种磁体，其最终的形态可分为刚性稀土粘结磁体和柔性稀土粘结磁体。

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。

 

发明内容

本发明提供一种复合粘结永磁体的制备方法，使用该方法制备的永磁材料，具有较好的高温磁性能，并且成本相对较低。

为了实现上述目的，本发明提供的一种复合粘结永磁体的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）制备钐钴基永磁粉末

该钐钴基永磁粉末具有如下化学式：Sm₂（Co_1-a-b-cCu_aFe_bY_c）_8.5，其中a=0.18-0.20，b=0.15-0.18，c=0.03-0.05，按照化学式的配比将Co、Cu、Fe及Y混合，置于电弧炉升温坩埚中，抽真空到10^-4Pa或以上，然后通入0.2-0.3大气压的高纯氦气，通电加热，待坩埚中的物料全部熔化后，按上述化学式配比将Sm以及质量分数为合金原料总重0.1%-0.3%的金属钙加入坩埚中，反复熔炼3-5次以得到成分均匀的合金液体，然后浇注到水冷铜模中得到合金铸锭， 将上述合金铸锭，先通过机械破碎为2-5mm大小的颗粒，然后球磨至1-3μm的粉末； 

（2）混合永磁粉末造粒

将各向异性钕铁硼磁粉和上述钐钴基磁性粉末按照质量比1:3-3:1的比例混合得到混合磁粉，其中该各向异性钕铁硼磁粉的粒径为5-10μm，其成分具有如下化学式为Nd₁₃Fe₇₂Co₈B₆Ga₁，将上述混合磁粉、含有5wt%环氧树脂的丙酮溶液和含有10wt%硅烷的丙酮溶液混合，干燥得混合粉粒，其中混合磁粉、环氧树脂和硅烷按如下质量百分比混合： 

混合磁粉         96-97％ 

环氧树脂                 2-3％ 

硅烷                  0.0％-2％ ； 

 （3）注射成型

将混合粉粒用注塑机在2-2.5T磁场下注射成型，注射压力是150-180MPa，料筒温度是220-235℃，模具温度是70-85℃，注射成型后去毛刺处理得到产品。 

本发明制备的复合粘结永磁体，将高温性能优良的钐钴永磁材料和钕铁硼材料复合，提高了永磁体的高温磁性能，同时又降低了材料的稀土使用量，提高了磁体的整体性价比。

具体实施方式

实施例一

本实施例的钐钴基永磁粉末具有如下化学式：Sm₂（Co_1-a-b-cCu_0.18Fe_0.15Y_0.03）_8.5，按照化学式的配比将Co、Cu、Fe及Y混合，置于电弧炉升温坩埚中，抽真空到10^-4Pa或以上，然后通入0.2大气压的高纯氦气，通电加热，待坩埚中的物料全部熔化后，按上述化学式配比将Sm以及质量分数为合金原料总重0.1%的金属钙加入坩埚中，反复熔炼3次以得到成分均匀的合金液体，然后浇注到水冷铜模中得到合金铸锭， 将上述合金铸锭，先通过机械破碎为2-5mm大小的颗粒，然后球磨至1-3μm的粉末。

将各向异性钕铁硼磁粉和上述钐钴基磁性粉末按照质量比1:3-3:1的比例混合得到混合磁粉，其中该各向异性钕铁硼磁粉的粒径为5-10μm，其成分具有如下化学式为Nd₁₃Fe₇₂Co₈B₆Ga₁，将上述混合磁粉、含有5wt%环氧树脂的丙酮溶液和含有10wt%硅烷的丙酮溶液混合，干燥得混合粉粒，其中混合磁粉、环氧树脂和硅烷按如下质量百分比混合： 混合磁粉 96％ ，环氧树脂 2％，硅烷 2％ 。 

将混合粉粒用注塑机在2T磁场下注射成型，注射压力是150MPa，料筒温度是220℃，模具温度是70℃，注射成型后去毛刺处理得到产品。

实施例二

本实施例的钐钴基永磁粉末具有如下化学式：Sm₂（Co0.₅₇Cu_0.2Fe_0.18Y_0.05）_8.5，按照化学式的配比将Co、Cu、Fe及Y混合，置于电弧炉升温坩埚中，抽真空到10^-4Pa或以上，然后通入0.3大气压的高纯氦气，通电加热，待坩埚中的物料全部熔化后，按上述化学式配比将Sm以及质量分数为合金原料总重0.3%的金属钙加入坩埚中，反复熔炼5次以得到成分均匀的合金液体，然后浇注到水冷铜模中得到合金铸锭，将上述合金铸锭，先通过机械破碎为2-5mm大小的颗粒，然后球磨至1-3μm的粉末。

将各向异性钕铁硼磁粉和上述钐钴基磁性粉末按照质量比3:1的比例混合得到混合磁粉，其中该各向异性钕铁硼磁粉的粒径为5-10μm，其成分具有如下化学式为Nd₁₃Fe₇₂Co₈B₆Ga₁，将上述混合磁粉、含有5wt%环氧树脂的丙酮溶液混合，干燥得混合粉粒，其中混合磁粉和环氧树脂如下质量百分比混合： 混合磁粉 97％ ，环氧树脂 3％。 

将混合粉粒用注塑机在2.5T磁场下注射成型，注射压力是180MPa，料筒温度是235℃，模具温度是85℃，注射成型后去毛刺处理得到产品。

比较例

取出过100目筛(以下各实施例中各向异性稀土永磁磁粉的粒度均为过100目筛)的各向异性钕铁硼磁粉96.9％(质量百分比)，KH-550硅烷偶联剂为1％(质量百分比)，粘结剂为1.9％(质量百分比)；硬脂酸锌0.2％(质量百分比)待用。先将上述比例的各向异性钕铁硼磁粉加入到溶有上述比例的KH-550硅烷偶联剂的丙酮溶液中，搅拌，待丙酮溶液含液率低于8％以后，将其加入溶有上述比例的粘结剂的丙酮溶液中，搅拌，待丙酮溶液含液率低于8％以后，将磁粉置于0.5T磁场中进行搅拌干燥，待磁性粉体含液率达到5％时，加入上述比例的硬脂酸锌0.2％，继续搅拌，直到磁性粉体达到预期3％的含液率，取出磁粉，过筛。将该混合好的磁性粉体放入模具腔体中，在磁场成型压机中进行取向压制，取向磁场为1.2T，成型压强为200MPa，然后退磁、脱模，完成磁粉的成型。最后将生坯在烘箱中170℃保温1小时进行固化，得到产品。

对相同尺寸的实施例1-2及比较例的永磁体进行磁性能测试，磁性能测试利用BH仪测试，测试温度为100℃，测量最大磁能积（BH）_max和矫顽力，发现实施例1-2的最大磁能积相对比较例提高24-28%，实施例1-2的矫顽力相对比较例提高18%以上。

Claims (1)

1.一种复合粘结永磁体的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）制备钐钴基永磁粉末

该钐钴基永磁粉末具有如下化学式：Sm₂（Co_1-a-b-cCu_aFe_bY_c）_8.5，其中a=0.18-0.20，b=0.15-0.18，c=0.03-0.05，按照化学式的配比将Co、Cu、Fe及Y混合，置于电弧炉升温坩埚中，抽真空到10^-4Pa或以上，然后通入0.2-0.3大气压的高纯氦气，通电加热，待坩埚中的物料全部熔化后，按上述化学式配比将Sm以及质量分数为合金原料总重0.1%-0.3%的金属钙加入坩埚中，反复熔炼3-5次以得到成分均匀的合金液体，然后浇注到水冷铜模中得到合金铸锭， 将上述合金铸锭，先通过机械破碎为2-5mm大小的颗粒，然后球磨至1-3μm的粉末； 

（2）混合永磁粉末造粒

将各向异性钕铁硼磁粉和上述钐钴基磁性粉末按照质量比1:3-3:1的比例混合得到混合磁粉，其中该各向异性钕铁硼磁粉的粒径为5-10μm，其成分具有如下化学式为Nd₁₃Fe₇₂Co₈B₆Ga₁，将上述混合磁粉、含有5wt%环氧树脂的丙酮溶液和含有10wt%硅烷的丙酮溶液混合，干燥得混合粉粒，其中混合磁粉、环氧树脂和硅烷按如下质量百分比混合： 

混合磁粉         96-97％ 

环氧树脂                 2-3％ 

硅烷                  0.0％-2％ ； 

 （3）注射成型

将混合粉粒用注塑机在2-2.5T磁场下注射成型，注射压力是150-180MPa，料筒温度是220-235℃，模具温度是70-85℃，注射成型后去毛刺处理得到产品。