CN104616853A

CN104616853A - 一种由三种各向异性磁粉构成粘结磁体的配方及制备方法

Info

Publication number: CN104616853A
Application number: CN201510048315.8A
Authority: CN
Inventors: 张燕阳; 张新杰; 李景瑞; 王岳; 肖耀福; 林崇业
Original assignee: Xiamen Shuangrui High Magnetic Technology Co Ltd
Current assignee: Xiamen Shuangrui High Magnetic Technology Co Ltd
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2015-05-13

Abstract

一种由三种各向异性磁粉构成粘结磁体的配方及制备方法，按重量份分别称取粒径30～240μm的各向异性钕铁硼磁粉60～90、粒径小于80μm的各向异性钐钴磁粉5～40及粒径小于10μm的各向异性锶铁氧体磁粉0.5～15一同放入搅拌机中得到混合磁粉，称取混合磁粉100重量份并加入0.5～10重量份的热固性树脂和0.01～3重量份的硬脂酸锌并在室温～120℃的温度下搅拌得到粘结磁粉，之后经过温压成型、一次退磁、冷却脱模、二次退磁固化后即制备出磁体，本发明制备的磁体尺寸稳定，性能优良，制备速度快，损耗小，便于批量制备，节约稀土，降低成本，性价比高。

Description

一种由三种各向异性磁粉构成粘结磁体的配方及制备方法

技术领域

本发明属于粘结磁体技术领域，尤其是一种由三种各向异性磁粉构成粘结磁体的配方及制备方法。

背景技术

市场上出售的粘结磁体主要是由各向同性粘结钕铁硼磁粉组成，该粘结磁体的最大磁能积约为10MGOe，具有“轻、薄、短、小”等特征，尺寸精度较高，性能稳定，易于成型复杂形状物件，多应用于电子产品、微特电机、仪器仪表等领域。

模压制备各向异性粘结钕铁硼磁体需要在较高温度和较大的压力下才能压制，压制一件各向异性粘结钕铁硼磁体甚至需要保压30min以上，设备占用率较高，模具损耗较大，成本高。

CN 102982961 A采用保压固化工艺制备各向异性粘结钕铁硼磁体，磁体在压制成型后不脱模，继续在100℃以上的温度进行保压固化，直至树脂发生交联、固化，保压压力达600MPa，保压时间30min，该工艺提高了磁体密度及性能，但磁体在模具中占用了太长的时间，压制效率低下，且树脂发生一定的固化后造成了脱模困难，脱模时需要更大的脱模力，同时也影响模具的使用寿命，压制成本高，难以批量化制备。

CN 103170630 A公开了一种采用激光脉冲束诱导的冲击波压实成型各向异性粘结钕铁硼的方法，该方法降低了压机及模具的要求但制备磁体需30～90min，且磁体会有烧蚀，增加了再次加工工序，难以推广。

CN200510111923.5 公开的采用炸药爆炸制备各向异性钕铁硼粘结磁体，即在钕铁硼磁粉的周围布置一定数量的炸药，利用炸药爆炸产生的冲击波从多个方向粘结和压实磁性粉末，该方法能得到高密度和高磁性能的各向异性钕铁硼磁体，但炸药爆炸成型的安全性较差，且爆炸的参数不易控制，该成形方法难以推广。

各向异性磁粉主要有各向异性钕铁硼磁粉、各向异性钐钴磁粉、各向异性钐铁氮磁粉、各向异性锶铁氧体磁粉等，将两种以上各向异性磁粉进行混合配制的制备方法还未见相关报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种由三种各向异性磁粉构成粘结磁体的配方及制备方法，各向异性钕铁硼磁粉本身耐温性能较差，在较高温度下磁通损失较大，因而难以满足汽车工业微特电机耐温要求，而各向异性钐钴磁粉及各向异性铁氧体磁粉的耐温性能良好但磁性能较低，如果把几种各向异性磁粉进行复合的话，既可以降低稀土用量、又能提高磁体磁性能和耐温性能，解决高性能各向异性粘结磁体耐温性能差、制备效率低、损耗成本高等问题。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种由三种各向异性磁粉构成粘结磁体的配方，三种各向异性磁粉分别是各向异性钕铁硼磁粉、各向异性钐钴磁粉及各向异性铁氧体磁粉，其中各向异性锶铁氧体磁粉或由各向异性钐铁氮磁粉替代，三种各向异性磁粉构成粘结磁体的配方按重量份配比如下：

各向异性钕铁硼磁粉60～90；各向异性钐钴磁粉5～40；各向异性锶铁氧体磁粉0.5～15；

上述各向异性钕铁硼磁粉的粒径控制在30～240μm；

上述各向异性钐钴磁粉的粒径小于80μm；

上述各向异性锶铁氧体磁粉的粒径小于10μm。

一种由三种各向异性磁粉构成粘结磁体的制备方法，该制备方法包括配粉、粘结磁粉配制、温压成型、一次退磁、冷却脱模、二次退磁固化工序，其中粘结磁体温压成型工序中使用到给定模具，各工序分述如下：

配粉：按重量份分别称取粒径30～240μm的各向异性钕铁硼磁粉60～90、粒径小于80μm的各向异性钐钴磁粉5～40及粒径小于10μm的各向异性锶铁氧体磁粉0.5～15一同放入搅拌机中搅拌均匀并得到混合磁粉；

粘结磁粉配制：称取所述混合磁粉100重量份并加入0.5～10重量份的热固性树脂和0.01～3重量份的硬脂酸锌，在室温～120℃的温度下继续搅拌均匀并得到粘结磁粉；

上述热固性树脂是双酚A型环氧树脂，或是酚醛型环氧树脂，或是热固性酚醛树脂；

温压成型：将配制好的所述粘结磁粉装入模具中，在正向磁场强度＞10.0KGs下并在60～180℃内对所述粘结磁粉进行温压成型，温压成型的压力控制在200～500MPa，温压成型的保压时间控制在0.1～60s，温压成型后得到模具中的粘结磁体；

一次退磁：对所述粘结磁体进行反向磁场退磁，所述反向磁场强度控制在1.0KGs～20.0KGs；

冷却脱模：对一次退磁后的所述粘结磁体进行冷却，冷却采用风冷或是水冷，待风冷或是水冷5～10s后将所述粘结磁体顶出模具进行脱模，脱模时间控制在10～180s内；

二次退磁固化：将脱模后的所述粘结磁体放入振荡脉冲磁场中进行二次退磁，所述振荡脉冲磁场的强度最大峰值＞20.0KGs，要求二次退磁后所述粘结磁体的最大表磁＜50Gs，然后将二次退磁后的所述粘结磁体放入烘箱中，并在100～180℃内固化0.5～2h后即制备出磁体。

由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下效果：

1、本发明制备的磁体尺寸稳定，性能优良。钐钴粉，铁氧体粉细粉的加入，填充磁粉间空隙，在较小的成型压力下磁体相对密度提高90%以上，提高了磁性能，同时使磁体耐温性能优良，制备的磁体最大磁能积达到17MGOe以上，而且制备工艺保证了磁体良好的外观和尺寸。

2、制备速度快，损耗小，便于批量制备。磁体压制时压制压力小、压制效率高，大大降低了能耗及模具磨损，提高了磁体制备速度，有利于批量化制备。

3、节约稀土，降低成本，性价比高。在各向异性钕铁硼中添加价格便宜的其它各向异性磁粉，既保持了磁体较高的磁性能，又降低了原材料成本，性价比高。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明是一种由三种各向异性磁粉构成粘结磁体的配方及制备方法，三种各向异性磁粉分别是各向异性钕铁硼磁粉、各向异性钐钴磁粉及各向异性铁氧体磁粉，其中各向异性锶铁氧体磁粉或由各向异性钐铁氮磁粉替代，制备方法包括配粉、粘结磁粉配制、温压成型、一次退磁、冷却脱模、二次退磁固化工序，其中粘结磁体温压成型工序中使用到给定模具。

配粉：按重量份分别称取粒径30～240μm的各向异性钕铁硼磁粉60～90、粒径小于80μm的各向异性钐钴磁粉5～40及粒径小于10μm的各向异性锶铁氧体磁粉0.5～15一同放入搅拌机中搅拌均匀并得到混合磁粉。

要求各向异性钕铁硼磁粉的性能达到Br≥9.0KGs、Hcj≥13.0KOe、(BH)m≥35.0MGOe，建议各向异性钕铁硼磁粉是厦门双瑞高磁科技有限公司生产的SRP14A。

要求各向异性钐钴磁粉的性能达到Br≥8.0KGs、Hcj≥13.0KOe KOe、(BH)m≥20.0MGOe，各向异性钐钴磁粉是Sm₂Co₁₇磁粉。

要求各向异性锶铁氧体磁粉的性能达到Br≥3.0KGs、Hcj≥3.0KOe、(BH)m≥3.0MGOe。各向异性钐铁氮磁粉的粒径和性能与各向异性锶铁氧体磁粉的粒径和性能相同。

在上述配方中各向异性钕铁硼磁粉能有效保证粘结磁体具有较高的磁性能，各向异性钐钴磁粉由于其温度系数较低能有效提高粘结磁体的耐温性能，细小的各向异性锶铁氧体磁粉则能改善粘结磁体在成型时的压制特性而降低压力，按上述配方配制出的粘结磁粉，更有利于提高磁体的相对密度并获得优异的磁性能与耐温性能。

粘结磁粉配制：称取所述混合磁粉100重量份并加入0.5～10重量份的热固性树脂和0.01～3重量份的硬脂酸锌，在室温～120℃的温度下继续搅拌均匀并得到粘结磁粉。所述热固性树脂是双酚A型环氧树脂，或是酚醛型环氧树脂，或是热固性酚醛树脂。

温压成型：将配制好的所述粘结磁粉装入模具中，在正向磁场强度＞10.0KGs下并在60～180℃内对所述粘结磁粉进行温压成型，温压成型的压力控制在200～500MPa，温压成型的保压时间控制在0.1～60s，温压成型后得到模具中的粘结磁体。温压成型温度在正向磁场的压制过程中会使粘结剂热固性树脂和硬脂酸锌发生熔融或是熔化现象，此时粘结剂起到润滑作用并降低了磁粉在磁场下移动的阻力，便于形成高的各向异性，得到高的磁性能，因此温压成型温度必须控制在60～180℃内，这样同时也有利于降低压制压力，减少压制时间，提高压制效率，增加成型过程的安全性并更加简单实用。

一次退磁：对所述粘结磁体进行反向磁场退磁，所述反向磁场强度控制在1.0KGs～20.0KGs。所述反向磁场的强度大小需要以磁体配方、形状、成型温度的不同进行调整，以达到较优的退磁效果。

冷却脱模：对一次退磁后的所述粘结磁体进行冷却，冷却采用风冷或是水冷，待风冷或是水冷5～10s后将所述粘结磁体顶出模具进行脱模，建议从开始装料到脱模完成的脱模时间控制在10～180s内。一次退磁过程采用反向磁场退磁，一次退磁后发现磁体难以退磁干净，总是有一定的剩磁残余，而此时磁体的粘结剂仍处于熔融状态，如果此时脱模，那么取向后的磁粉颗粒由于相互之间的排斥力很容易发生转向，再次混乱排列，磁体难以成型，即使成型，磁体性能也大大降低成为废品，因此在制备过程中增加了冷却步骤，以便使粘结剂再次变成固态，固态情况下粘结剂具有一定的强度，以此来约束磁粉颗粒间的排斥力，这样可保证压制成型的磁体尺寸，同时也可以提高磁体表面质量。

二次退磁固化：将脱模后的所述粘结磁体放入振荡脉冲磁场中进行二次退磁，所述振荡脉冲磁场的强度最大峰值＞20.0KGs，要求二次退磁后所述粘结磁体的最大表磁＜50Gs，然后将退磁后磁体放入烘箱中，并在100～180℃内固化0.5～2h后制备出磁体。二次退磁后再进行固化，此时所述粘结磁体已没有磁性，各磁粉颗粒间也不存在相互排斥力，此时被固化的所述粘结磁体更容易保证尺寸及外观。

本发明采用上述三种各向异性磁粉不同粒度的搭配，在压制时粒径较小的钐钴粉和小粒径的铁氧体粉起到填充空隙的作用，提高了压制成型时磁体的相对密度，降低了成型所需的压制压力，特别是细小的铁氧体粉将压制时大颗粒磁粉间的滑动摩擦一定程度上转变为滚动摩擦，大大降低了压制压力，在短时间内即可将磁体压制到较高的密度。同时压制压力小也起到了降低脱模时的脱模力，降低了模具的损耗。

以下是磁体制备的具体实施例，并对制备的磁体进行了测试，性能仅供参考。

实施例1

（1）配粉：称取各向异性钕铁硼磁粉100g与15gSm₂Co₁₇磁粉，5g各向异性锶铁氧体磁粉，搅拌混合均匀。其中各向异性钕铁硼磁粉粒径30～240μm，性能：Br=13.33KGs，Hcj=14.03KOe，(BH)m=38.36MGOe，各向异性Sm₂Co₁₇磁粉粒径小于80μm性能为Br=10.51KGs，Hcj=15.97KOe，(BH)m=28.11MGOe，铁氧体磁粉粒度在小于10μm，性能为：Br=4.17KGs，Hcj=4.62KOe，(BH)m=4.20MGOe。

（2）粘结磁粉配制。称取热固性环氧树脂粘结剂3.6g，称取0.24g硬脂酸锌，将称好的粘结剂、润滑剂加入到步骤（1）中的混合磁粉中，搅拌均匀。

（3）温压成型。将配好的粘结磁粉装入140℃的模具中，在1.8T的正向取向磁场下压制成型，压力450MPa，保压5s。

（4）一次退磁。压制完成后进行反向磁场退磁，反向退磁场5.2KGs。

（5）冷却脱模。将磁体移动到模具中的水冷冷却区冷却5s后顶出脱模，得到最终粘结磁体，压制的磁体尺寸为8mm×8mm×8mm的立方体样品。

（6）二次退磁固化。将脱模后的磁体进行脉冲磁场退磁，退磁后表磁测试＜50Gs，然后在140℃烘箱中固化1h后得到磁体。

用NIM-200C永磁材料不同温度曲线精密测试装置测试磁体磁性能；使用电子天平及千分尺测量磁体重量及尺寸，再根据加入磁粉、粘结剂等的理论密度计算得到相对密度。

对磁体进行1h老化试验，测试磁通损失。试验方法：用提拉法测试充磁饱和后磁体23℃开路状态下的磁通，然后将磁体放置在125℃烘箱中保温1h后取出，降温至室温后再次测试磁体开路状态磁通，计算磁通损失。性能测试参考结果见表1。

实施例2 中的压制压力改为350MPa，其余与实施例1相同，磁体性能测试参考结果见表1。

实施例3 中的压制压力改为250MPa，其余与实施例1相同，磁体性能测试参考结果见表1。

为便于对实施例的测试结果进行比较，进行了两种比较例试验。

比较例1

将10g实施例所用的各向异性钕铁硼磁粉，加3%的固体状态的热固性环氧树脂粘结剂0.3g，硬脂酸锌0.02g，混合均匀后按实施例1的（3）（4）步骤压制磁体，压制压力450MPa。性能测试结果见表1。按实施例1方法进行老化试验，老化1h磁通损失为10.12%。

比较例2

将10g市售（16/10）各向同性磁粉，加3%的固体状态的热固性环氧树脂粘结剂0.3g，硬脂酸锌0.02g，混合均匀后，在140℃下，压力450MPa热压5s后脱模，140℃固化1h后，在23℃用NIM-200C永磁材料不同温度曲线精密测试装置测试磁体退磁曲线。

表1是磁体性能测试参考结果

从上述实施例可以看出：即使在较小的压力下或较快的压制效率下，也可得到高的磁能、高的相对密度，相对密度达到94%以上，压力的增加对相对密度影响较小。上述实施例与比较例1相对比，磁性能相差不多，但是125℃老化1h的开路磁通损失远小于比较例1，这是因为各向异性钕铁硼磁粉中各向异性钐钴、铁氧体的添加，提高了磁体的耐温性。上述实施例与比较例2的同性粘结磁体对比，实施例最大磁能为同性模压磁体的1.67倍，性能远高于各向同性粘结磁体。

以上所公开的内容仅为本发明较佳的方式之一，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公布的技术范围内，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。

Claims

1.一种由三种各向异性磁粉构成粘结磁体的配方，三种各向异性磁粉分别是各向异性钕铁硼磁粉、各向异性钐钴磁粉及各向异性铁氧体磁粉，其中各向异性锶铁氧体磁粉或由各向异性钐铁氮磁粉替代，其特征是：三种各向异性磁粉构成粘结磁体的配方按重量份配比如下：

上述各向异性钕铁硼磁粉的粒径控制在30～240μm；

上述各向异性钐钴磁粉的粒径小于80μm；

上述各向异性锶铁氧体磁粉的粒径小于10μm。

2.一种由三种各向异性磁粉构成粘结磁体的制备方法，该制备方法包括配粉、粘结磁粉配制、温压成型、一次退磁、冷却脱模、二次退磁固化工序，其中粘结磁体温压成型工序中使用到给定模具，其特征是：

粘结磁粉配制：称取所述混合磁粉100重量份并加入0.5～10重量份的热固性树脂和0.01～3重量份的硬脂酸锌，在室温～120℃的温度下继续搅拌均匀并得到粘结磁粉，所述热固性树脂是双酚A型环氧树脂，或是酚醛型环氧树脂，或是热固性酚醛树脂；

二次退磁固化：将脱模后的所述粘结磁体放入振荡脉冲磁场中进行二次退磁，所述振荡脉冲磁场强度的最大峰值＞20.0KGs，要求二次退磁后所述粘结磁体的最大表磁＜50Gs，然后将二次退磁后的所述粘结磁体放入烘箱中，并在100～180℃内固化0.5～2h后即制备出磁体。