CN104599831B - 一种高空间能量场的柔性钕铁硼磁体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高空间能量场的柔性钕铁硼磁体及其制造方法。本发明选用HDDR钕铁硼磁粉，改善了各向异性粘结过程中磁粉的指向性，使所制成的柔性钕铁硼磁体的剩磁、矫顽力和磁能积等磁性能指标都获得了比较大的提高，而且有利于延缓磁场磁感强度在空间的衰减，因而在距磁源体一定范围以内形成足以对人体组织和器官的生理机能产生影响的高空间能量场。

Description

一种高空间能量场的柔性钕铁硼磁体及其制造方法

技术领域

本发明涉及磁性材料领域，更具体地，涉及一种高空间能量场的柔性钕铁硼磁体及其制造方法。

背景技术

钕铁硼稀土永磁体属于第三代稀土永磁材料，其原料成本相对较低，并且具有优良的磁性能。目前，钕铁硼稀土永磁材料已经成为工业生产和日常生活当中不可缺少的重要材料，在计算机、通讯、仪表、家电等行业中有着广泛的应用。

钕铁硼稀土永磁体可以分为烧结和粘结两种形式。烧结工艺生成的钕铁硼稀土永磁体的磁性能更好，但是烧结生成的磁体是刚性的，适用场景受到比较大的局限。粘结磁体是由稀土磁粉与粘结剂按一定比例相互混合粘结后再通过成型加工而制造的一种永磁体结构，某些粘结剂在固化之后仍然具有一定的形变能力，因而可以形成柔性磁体。通过粘结工艺形成的柔性磁体在尺寸精确度、形状自由度、机械强度等多个方面具有明显的优势，可一次成型加工，应用在磁疗保健产品当中能够制造出符合人体工程的复杂曲面，体现出较好的综合性能。不过，粘结磁体的磁性能要稍低于烧结稀土磁体。

钕铁硼稀土永磁体的开发在磁疗保健方面也具有重要的作用。大量的医学研究表明，利用磁场作用于人体组织可以调节神经系统和血液循环，具有镇痛、化淤的效果，对于神经性疼痛、关节炎、心脑血管疾病、肌肉劳损等疾病来说是一种积极的体外理疗手段。而钕铁硼稀土永磁体的磁能积可以达到10MGO_e以上，能够达到对人体具有治疗作用的磁场强度，而且其原料生产和产品加工工艺都比较简单，原料成本也可以满足产品普及化的要求。目前基于钕铁硼稀土永磁体生产的磁疗床垫、衣物、佩饰在市场上受到比较广泛的欢迎。

磁疗的本质是通过一定空间范围内分布的磁场为人体组织器官提供能量刺激，从而促进微循环的改善。例如，Sheng Wei Feng等人于2010年发表在Med Biol Eng Comput的论文“Static magnetic field exposure promotes differentiation of osteoblasticcells grown on the surface of a poly-L-lactide substrate”中的实验证明，在4000高斯(Gs)强度的磁场当中细胞形态会发生明显变化并且生长速度加快。A.S.Bigham等人于2009年在Comp Clin Pathol发表的论文“Autogenous bone marrow concurrent withstatic magnetic field effects on bone-defect healing：radiologicai andhistological study”中发现磁场有利于受伤骨髓的自发生长。Stolfa S等在2007年的PHYSIOLOGICAL REASEARCH上发表的论文“Effects of static magnetic field andpulsed electromagnetic field on viability of human chondrocytes in vitro”中的研究表明磁场对软骨细胞生长具有有利影响。曹建平等人2010年在期刊世界华人消化杂志发表的论文“0.2-0.4T磁场对肿瘤细胞生长和黏附功能的影响”中记载了在中强磁场作用下某些种类肿瘤细胞的生长得到了抑制。宋国丽等人2009年在中国康复医学杂志发表的论文“不同强度的磁场对K562细胞的作用”中研究了高强度磁场对白血病细胞K562的抑制功能和原理。

医学实验当中，足以对生理结构产生可测影响的磁场其磁感强度不能低于0.5T，一般要达到1T至2T的范围，这样才能在一定空间范围上覆盖有效的能量场。另外，磁场在空间分布方面中具有随着与磁源体之间距离的增大其磁感强度迅速衰减的规律。例如，如图1所示的圆片永磁磁源体，其标称值为400mT，端面直径8mm，长度5mm，经测量其在图1所示的X轴上距离原点O的距离为0mm时磁感强度399mT，距离为5mm时磁感强度衰减为75.5mT，距离为10mm时磁感强度衰减至只有19.3mT。正如上面所介绍的，柔性磁体由于采用粘结方式制造，其磁性能总体上看相对比较低，柔性磁体所提供的空间能量场往往不能满足磁疗的实际需要。因而，如何能够提高柔性磁体的磁性能以便建立高空间能量场成为了现有技术中迫切需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种高空间能量场的柔性钕铁硼磁体及其制造方法。本发明选用HDDR钕铁硼磁粉，改善了各向异性粘结过程中磁粉的指向性，使所制成的柔性钕铁硼磁体的剩磁、矫顽力和磁能积等磁性能指标都获得了比较大的提高，而且有利于延缓磁场磁感强度在空间的衰减，因而在距磁源体一定范围以内形成足以对人体组织和器官的生理机能产生影响的高空间能量场。

本发明提供了高空间能量场的柔性钕铁硼磁体的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

选取HDDR钕铁硼磁粉、偶联剂、润滑剂以及粘结剂，将以上原料按照一定比例进行混炼；在惰性气体环境下，加热至170至200摄氏度并将混炼后的混料经第一次压制，并且在低于170摄氏度的条件下固化，形成柔性薄片磁体；在80至140摄氏度条件下加热所述柔性薄片磁体，然后将其放入指向磁场中进行指向；完成指向后的磁体降温至室温；然后在惰性气体环境的保护氛围下，加热所述磁体，保持其温度在40摄氏度至65摄氏度之间，然后再次压制所述磁体，形成所述高空间能量场的柔性钕铁硼磁体。

优选的是，原料中HDDR钕铁硼磁粉的质量分数为95％至96％、偶联剂的质量分数为1％、润滑剂的质量分数为0.5％至2.5％，并且所述粘结剂的质量分数为2.5％至3.5％。

进一步优选的是，所述偶联剂为硅烷，所述润滑剂为环氧树脂，所述粘结剂采用氯化聚乙烯。

进一步优选的是，所述原料采用96％质量分数的HDDR钕铁硼磁粉、1％质量分数的硅烷、0.5％质量分数的环氧树脂以及2.5％质量分数的氯化聚乙烯。

进一步优选的是，所述氯化聚乙烯中加入增塑剂。

进一步优选的是，所述惰性气体环境为氮气或氩气。

进一步优选的是，第一次压制后形成厚度为2mm的柔性薄片磁体。

进一步优选的是，再次压制后形成的柔性薄片磁体的厚度不超出再次压制之前的厚度的30％。

进一步优选的是，再次压制所述磁体时的温度为46摄氏度。

进一步优选的是，第一次压制和再次压压制的压力为8至12MPa。

进一步优选的是，指向磁场的磁感强度不低于4T。

依据本发明所述方法制备的柔性钕铁硼磁体与普通工艺压制成型的粘结柔性钕铁硼磁体相比，通过改善磁粉的指向性，使磁体表现出良好的各向异性度，特别是经过低温条件下的再次压制，提高磁能积的同时保证了首次加温压制过程中形成的磁粉取向不被破坏，使最终产品的取向度和磁能积提高均在60％以上。依据本发明所生产的柔性钕铁硼磁体兼具较低的成本和优良的磁性能，适用于磁疗产品的生产

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是圆片永磁磁源体空间磁场示意图；

图2是本发明所述柔性钕铁硼磁体制造方法的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。

图2示出了本发明提供的高空间能量场柔性钕铁硼磁体制造方法的工艺流程图，其依次包括配料、混炼、第一次压制、固化、磁指向、再次压制等步骤。

在配料步骤中，首先选取HDDR方式生产的钕铁硼磁粉。HDDR法是日本开发的一种钕铁硼稀土磁粉生产工艺，依次包括稀土原料真空熔炼、均匀处理、破碎成粉和氢化-歧化-脱氢-重组(HDDR)处理等，所生产的磁粉易于形成各向异向的磁指向。进一步选取环氧树脂作为润滑剂，并且加入偶联剂硅烷以及氯化聚乙烯成份的粘结剂。上述原料中HDDR钕铁硼磁粉的质量分数为95％至96％、偶联剂的质量分数为1％、润滑剂的质量分数为0.5％至2.5％，并且所述粘结剂的质量分数为2.5％至3.5％。优选情况下，选取96％质量分数的HDDR钕铁硼磁粉、1％质量分数的硅烷、0.5％质量分数的环氧树脂以及2.5％质量分数的氯化聚乙烯，所述氯化聚乙烯中可以加入增塑剂。

混炼步骤中，将以上原料按照一定比例进行混炼，形成混料。在第一次压制步骤中，在氮气或氩气的惰性气体环境下，将混加热至170至200摄氏度并将混炼后的混料经第一次压制，压力不低于8MPa，优选为12MPa，并且在固化步骤中以低于170摄氏度的温度条件进行固化，形成柔性薄片磁体。相比与传统的技术，本发明将第一次压制的温度条件提高到170摄氏度以上，有利于保持粘性，形成高磁能积，第一次压制后形成厚度为2mm的柔性薄片磁体。

进而，在磁指向步骤中，在80至140摄氏度条件下加热所述柔性薄片磁体，然后将其放入指向磁场中进行指向；优选条件为在130摄氏度下保温处理30分钟，然后快速置入不低于4T的磁场强度中取向一次，完成指向后的磁体降温至室温。

以上工艺能够获得磁性能良好的柔性磁体，但是磁体表面粗糙，机械性能不强，因而需要执行再次压制。本发明在二次压制中采用低温加热压制工艺，能够防止再次压制过程中对已经形成的磁指向带来破坏。具体来说，在氮气或氩气的惰性气体环境的保护氛围下，加热所述磁体，保持其温度在40摄氏度至65摄氏度之间，优选温度为46摄氏度。然后保持压力为12MPa再次压制所述磁体，形成所述高空间能量场的柔性钕铁硼磁体，再次压制后形成的柔性薄片磁体的厚度不超出再次压制之前的厚度的30％。

依据本发明所述方法制备的柔性钕铁硼磁体与普通工艺压制成型的粘结柔性钕铁硼磁体相比，通过改善磁粉的指向性，使磁体表现出良好的各向异性度，特别是经过低温条件下的再次压制，提高磁能积的同时保证了首次加温压制过程中形成的磁粉取向不被破坏，使最终产品的取向度和磁能积提高均在60％以上。依据本发明所生产的柔性钕铁硼磁体兼具较低的成本和优良的磁性能，适用于磁疗产品的生产。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明还可以应用在其它设备中；以上描述中的尺寸和数量均仅为参考性的，本领域技术人员可根据实际需要选择适当的应用尺寸，而不脱离本发明的范围。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种高空间能量场的柔性钕铁硼磁体的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用96％质量分数的HDDR钕铁硼磁粉、1％质量分数的硅烷、0.5％质量分数的环氧树脂以及2.5％质量分数的氯化聚乙烯的比例进行混炼，所述氯化聚乙烯中加入增塑剂；在惰性气体环境下，加热至170至200摄氏度并将混炼后的混料经第一次压制，第一次压制的压力为12MPa,第一次压制后形成厚度为2mm的柔性薄片磁体；并且在低于170摄氏度的条件下固化，形成柔性薄片磁体；在130摄氏度条件下加热所述柔性薄片磁体并在该温度下保温处理30分钟，然后将其放入不低于4T的指向磁场中进行指向；完成指向后的磁体降温至室温；然后在惰性气体环境的保护氛围下，加热所述磁体，保持其温度在65摄氏度，然后再次压制所述磁体，再次压制保持压力为12Mpa，再次压制后形成的柔性薄片磁体的厚度不超出再次压制之前的厚度的30％，形成所述高空间能量场的柔性钕铁硼磁体。

2.根据权利要求1所述的柔性钕铁硼磁体的制造方法，其特征在于，所述惰性气体环境为氮气或氩气。

3.一种按照以上方法中任意一项制造的高空间能量场的柔性钕铁硼磁体。