CN108335818A - 一种各向异性粘结永磁材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种各向异性的粘结性稀土永磁材料及其制造方法，包括如下步骤：1)提供SmFeN稀土永磁粉末原料；2)采用铝镁合金对于所述SmFeN稀土永磁粉末进行合金化处理；3)采用异丁基三甲氧基硅烷对所述SmFeN稀土永磁粉末进行表面处理；4)将合金化处理和表面处理后的SmFeN稀土永磁粉末与复合树脂粘结剂混合后于混炼机中进行混炼以得到注射成型原料；其中，所述复合树脂粘结剂为聚苯硫醚酮、聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯乙烯‑丙烯酸乙酯共聚物、膨润土；5)将注射成型原料充入预热的模具中进行注射成型，以得到各向异性的粘结性稀土永磁材料。本发明得到的粘结永磁材料具有优异磁性能、机械性能、耐温耐蚀和回收性能。
Description
技术领域
本发明涉及稀土永磁材料的技术领域，特别涉及一种各向异性的粘结性稀土永磁材料及其制造方法。
背景技术
稀土永磁材料是指稀土金属和过渡族金属形成的合金经一定的工艺制成的永磁材料。稀土永磁材料相较于传统磁钢、铁氧体等磁性材料具有更为优异的性能，已在机械、电子、仪表和医疗等各个领域获得了广泛应用。
具体的，稀土永磁材料是将钐、钕等稀土金属与过渡金属(如钴、铁等)组成的合金，用粉末冶金方法压型烧结或者粘结的成型方式，再经磁场充磁后制得的一种磁性材料。可以说在应用稀土的各个领域中，稀土永磁材料是发展速度最快的一个。它不仅给稀土产业的发展带来了巨大的推动力，也对许多相关产业产生相当深远的影响。
其中，钐铁氮(SmFeN)永磁材料是第三代永磁材料，钐铁氮永磁材料较第三代产业化永磁材料钕铁硼(NdFeB)具有更优越的磁性能，更高的居里温度，更高的磁晶各向异性场，更优异的热稳定性、抗氧化性、耐腐蚀性，可用在钕铁硼永磁材料难以适应的更严苛的使用环境下。
由于钐铁氮(SmFeN)永磁材料使用烧结工艺容易导致氮脱离晶格，因此钐铁氮(SmFeN)永磁材料更适合用于制作各种粘结磁体。粘结磁体是以稀土磁粉为原料，将磁粉与粘结剂及助剂进行混合处理后，通过定型加工形成的稀土磁体。以定型工艺的不同来区分，粘结磁体又可以分为压缩成型、挤出成型以及注射成型等等。其中，压缩成型是将磁粉与粘结剂按比例混合，使粘结剂均匀包覆于磁粉表面，然后进行干燥造粒并加入润滑剂，再在模具中压制定型，随后对压制形成的胚体固化和表面处理后形成成品，压缩成型是目前应用最广泛的粘结磁体生产方式，产品具有比较良好的磁性能和稳定度，市场份额很高，但是压缩成型主要适用于酚醛树脂等热固性树脂粘结剂的产品，而热固性粘结剂加热硬化后分子链之间形成化学键合，固化过程是一种不可逆转的化学过程，想要再次切断化学键合十分困难，因此导致热固性树脂粘结剂成型的永磁体的废旧产品以及边角料的回收都是一件极其困难的事情，与目前提倡的环保节能、循环利用的技术方向并不相符。注射成型则是将磁粉和树脂的粉料混炼、造粒，然后将造粒后颗粒料注入注塑机内加热熔化，使之具有良好的流动性，在这种状态下将该颗粒料以熔融状态注入具有取向磁场的金属模具内，冷却后形成所要求的复杂形状的磁体器件。相比于压缩成型，注塑成型的优点有：1、颗粒料的树脂含量高，且在颗粒料熔融状态下成型，流动性好、强度较高；2、成型自由度和尺寸精细度高，可制成形状复杂、不规则的各类器件，且不需后期喷涂处理等防氧化措施；3、可与轴等注塑成镶嵌类产品，而镶嵌类产品要求磁体强度很高；4、成型压力低，模具损耗低，注塑成型时一般在高于热塑性树脂粘结剂的熔点的温度成型，而压缩成型一般为常温，模具损耗较大；5、适用于热塑性树脂粘合剂的产品，因其固化过程完全是一种形态转化的物理过程，再次加热即能够实现流动性，因此具有优异的再加工性和再回收利用性能。
然而射出成型工艺由于需要高温加热，使得稀土永磁粉末难以避免得要发生高温导致的耐氧化性、耐腐蚀性能的劣化。同时，虽然常用的热塑性树脂粘结剂赋予了永磁体优异的耐热性能，在机械强度方面却明显不足，而且面对日益严苛的使用环境和要求，即便是耐热性也有待进一步提高。此外，为了满足射出成型对于混合熔融体流动性能的要求，需要提高热塑性树脂粘结剂的含量，而这通常会以牺牲永磁体产品的磁性能和机械强度为代价，但如果降低热塑性树脂粘结剂的含量，又会导致粘结磁体内部存有微观空洞等缺陷而造成的成型不良，同样会造成机械强度降低、产品质量下降的问题。
可见，注射成型的粘结磁体当中，磁粉与粘结剂是粘结磁体性能的两大决定性因素，注射成型粘结磁体的磁性能与磁粉含量有关，而其力学性能和机械加工性能则受到粘结剂的成份种类、含量、性能的制约。如何开发一种兼具优异的磁性能和耐热、耐热、机械强度优异的注射成型永磁材料，对于稀土永磁材料技术的发展和应用具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种各向异性的粘结性稀土永磁材料及其制造方法，从而克服现有技术的缺点和不足。
为实现上述目的，本发明提供了一种各向异性的粘结性稀土永磁材料的制造方法，其特征在于所述制造方法包括如下步骤：
1)提供SmFeN稀土永磁粉末原料；
2)采用铝镁合金对于所述SmFeN稀土永磁粉末进行合金化处理；
3)采用异丁基三甲氧基硅烷对所述SmFeN稀土永磁粉末进行表面处理；
4)将合金化处理和表面处理后的SmFeN稀土永磁粉末与复合树脂粘结剂混合后于混炼机中进行混炼以得到注射成型原料；其中，所述复合树脂粘结剂为聚苯硫醚酮、聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、膨润土；
5)将注射成型原料充入预热的模具中进行注射成型，以得到各向异性的粘结性稀土永磁材料。
优选的，所述SmFeN稀土永磁粉末中Sm的原子百分比为8-15％、N的原子百分比为8-15％，余量为Fe。所述SmFeN稀土永磁粉末的平均粒径为5-10μm。
优选的，所述铝镁合金中铝镁的质量比为1:1～1:2，且以所述SmFeN稀土永磁粉末100重量份计，所述铝镁合金为2-5重量份。所述铝镁合金为平均粒径为5-10μm的粉末。所述合金化处理是将所述SmFeN稀土永磁粉末与所述铝镁合金粉末在机械设备中混合后，在氮气氛围下加热至420-460℃并保温处理1-1.5h。
优选地，所述表面处理是将所述SmFeN稀土永磁粉末与以所述SmFeN稀土永磁粉末100重量份计异丁基三甲氧基硅烷0.5-1重量份、水1-2重量份，在氮气保护条件下混合搅拌均匀5-10min后，随后在-0.2MPa的真空度下，在80-100℃条件下加热处理1-2h。
优选地，复合树脂粘结剂中，各组分含量为聚苯硫醚酮30-50％，聚对苯二甲酸丁二醇酯为30-55％，苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物为10-20％，有机膨润土1-2％，且以所述SmFeN稀土永磁粉末100重量份计，所述复合树脂粘结剂为5-20重量份。
优选的，所述混炼在真空捏合机中进行，叶片旋转速度50-60rpm，混炼温度为280-320℃，混炼时间20-30min。混炼时添加以所述SmFeN稀土永磁粉末100重量份计0.05-0.08重量份的硬脂酸锌和0.05-0.1重量份的三元受阻酚抗氧化剂。
优选地，所述注射成型的压力为30-50MPa，喷嘴温度为300-320℃，模具温度为150-200℃。
优选的，进一步包括步骤6)充磁，注射成型后在2-5T取向磁场作用下进行充磁处理，得到各向异性的粘结性稀土永磁材料。
优选的，所述苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的苯乙烯与丙烯酸乙酯的单体质量比为3-5。
优选的，所述膨润土为经十六烷基三甲基溴化铵和柠檬酸改性的钠基膨润土，所述的钠基膨润土：十六烷基三甲基溴化铵：柠檬酸的质量比为10:1:1。所述膨润土的平均粒径为5-10μm。
本发明还提供了一种各向异性的粘结性稀土永磁材料，该各向异性的粘结性稀土永磁材料是由上述方法制备得到的。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明采用了磁性能优异的SmFeN稀土永磁粉末保证了粘结性稀土永磁材料的磁性能；2、本发明采用铝镁合金进行合金化处理，有效提高了SmFeN稀土永磁粉末内禀矫顽力等，也抑制了SmFeN稀土永磁粉末的氧化倾向；3、本发明采用异丁基三甲氧基硅烷进行表面处理，形成了表面膜层，极大提高了磁性粉末的耐腐蚀性和耐热性；4本发明采用优化的复合树脂粘结剂，有效提高了SmFeN稀土永磁材料的机械强度和耐高温性能，同时降低了混炼、成型的工艺难度，获得了永磁材料的制备和使用性能以及良好的回收性能；5、综合采用铝镁合金化处理、硅烷表面处理和优化的复合树脂粘结剂，提高了SmFeN稀土永磁粉末的抗氧化和耐腐蚀性能；6、本发明优化了混炼和成型的工艺参数，使得产品的致密性等进一步提高，从而保证了永磁材料的磁性能、机械性能、耐高温、耐腐蚀性能和回收性能。
具体实施方式
实施例1
各向异性的粘结性稀土永磁材料通过如下方法制备：
1)提供SmFeN稀土永磁粉末原料；所述SmFeN稀土永磁粉末原料的名义化学式为Sm2Fe17N3，且所述Sm2Fe17N3稀土永磁粉末的平均粒径(D50)为5-10μm。
2)采用铝镁合金对于所述SmFeN稀土永磁粉末进行合金化处理；其中所述铝镁合金中铝镁的质量比为1:2，并且以所述SmFeN稀土永磁粉末100重量份计，所述铝镁合金为3重量份。所述铝镁合金为平均粒径(D50)为7μm的粉末。所述合金化处理是将所述SmFeN稀土永磁粉末与所述铝镁合金粉末在机械设备中混合后，在氮气氛围下加热至450℃并保温处理1h。
3)采用异丁基三甲氧基硅烷对所述SmFeN稀土永磁粉末进行表面处理；具体是将所述SmFeN稀土永磁粉末与以所述SmFeN稀土永磁粉末100重量份计异丁基三甲氧基硅烷1重量份、水2重量份，在氮气保护条件下混合搅拌均匀5min后，随后在-0.2MPa的真空度下，在90℃条件下加热处理2h。
4)将合金化处理和表面处理后的SmFeN稀土永磁粉末与复合树脂粘结剂混合后于混炼机中进行混炼以得到注射成型原料。
其中，复合树脂粘结剂中，各组分含量为聚苯硫醚酮40％，聚对苯二甲酸丁二醇酯为40％，苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物为18％，有机膨润土2％，且以所述SmFeN稀土永磁粉末100重量份计，所述复合树脂粘结剂为10重量份。并且，所述苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的苯乙烯与丙烯酸乙酯的单体质量比为3，所述膨润土为经十六烷基三甲基溴化铵和柠檬酸改性的钠基膨润土，具体的，所述的钠基膨润土：十六烷基三甲基溴化铵：柠檬酸的质量比为10:1:1，所述膨润土的平均粒径为5-10μm。
所述混炼在真空捏合机中进行，叶片旋转速度55rpm，混炼温度为300℃，混炼时间25min。混炼时添加以所述SmFeN稀土永磁粉末100重量份计0.06重量份的硬脂酸锌和0.08重量份的三元受阻酚抗氧化剂。
5)将注射成型原料充入预热的模具中进行注射成型，以得到各向异性的粘结性稀土永磁材料。所述注射成型的压力为40MPa，喷嘴温度为320℃，模具温度为160℃。
6)充磁，注射成型后在3T取向磁场作用下进行充磁处理，得到各向异性的粘结性稀土永磁材料。
实施例2-3中，步骤2)采用铝镁合金对于所述SmFeN稀土永磁粉末进行合金化处理；其中所述铝镁合金中铝镁的质量比分别为1:1和1:3，其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
实施例4-5中，步骤2)采用铝镁合金对于所述SmFeN稀土永磁粉末进行合金化处理；其中处理温度分别为420℃和500℃，其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
实施例6中，步骤3)采用异丁基三甲氧基硅烷对所述SmFeN稀土永磁粉末进行表面处理；其中是将所述SmFeN稀土永磁粉末与以所述SmFeN稀土永磁粉末100重量份计异丁基三甲氧基硅烷0.5重量份、水2重量份进行混合搅拌，其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。而实施例7中则是将所述SmFeN稀土永磁粉末与以所述SmFeN稀土永磁粉末100重量份计异丁基三甲氧基硅烷2重量份、水2重量份进行混合搅拌，其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
实施例8-9中，步骤3)采用异丁基三甲氧基硅烷对所述SmFeN稀土永磁粉末进行表面处理；其中加热处理温度分别为70℃和120℃，其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
实施例10中，步骤4)将合金化处理和表面处理后的SmFeN稀土永磁粉末与复合树脂粘结剂混合后于混炼机中进行混炼以得到注射成型原料；其中，复合树脂粘结剂中，各组分含量为聚苯硫醚酮42％，聚对苯二甲酸丁二醇酯为41％，苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物为15％，有机膨润土2％，并且所述苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的苯乙烯与丙烯酸乙酯的单体质量比为2。其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
实施例11中，步骤4)将合金化处理和表面处理后的SmFeN稀土永磁粉末与复合树脂粘结剂混合后于混炼机中进行混炼以得到注射成型原料；其中，复合树脂粘结剂中，各组分含量为聚苯硫醚酮35％，聚对苯二甲酸丁二醇酯为45％，苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物为18％，有机膨润土2％，并且所述苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的苯乙烯与丙烯酸乙酯的单体质量比为6。其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
实施例12中，步骤4)将合金化处理和表面处理后的SmFeN稀土永磁粉末与复合树脂粘结剂混合后于混炼机中进行混炼以得到注射成型原料；其中，复合树脂粘结剂中，各组分含量为聚苯硫醚酮60％，聚对苯二甲酸丁二醇酯为28％，苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物为10％，有机膨润土2％，并且所述苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的苯乙烯与丙烯酸乙酯的单体质量比为3。其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
实施例13中，步骤4)将合金化处理和表面处理后的SmFeN稀土永磁粉末与复合树脂粘结剂混合后于混炼机中进行混炼以得到注射成型原料；其中，复合树脂粘结剂中，各组分含量为聚苯硫醚酮20％，聚对苯二甲酸丁二醇酯为60％，苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物为18％，有机膨润土2％，并且所述苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的苯乙烯与丙烯酸乙酯的单体质量比为3。其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
实施例14中，步骤4)将合金化处理和表面处理后的SmFeN稀土永磁粉末与复合树脂粘结剂混合后于混炼机中进行混炼以得到注射成型原料；其中，复合树脂粘结剂中，各组分含量为聚苯硫醚酮45％，聚对苯二甲酸丁二醇酯为35％，苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物为20％，并且所述苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的苯乙烯与丙烯酸乙酯的单体质量比为3。其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
实施例15中，步骤4)将合金化处理和表面处理后的SmFeN稀土永磁粉末与复合树脂粘结剂混合后于混炼机中进行混炼以得到注射成型原料；其中，复合树脂粘结剂中，各组分含量为聚苯硫醚酮40％，聚对苯二甲酸丁二醇酯为53％，苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物为5％，有机膨润土2％，并且所述苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的苯乙烯与丙烯酸乙酯的单体质量比为3。其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
实施例16中，步骤4)将合金化处理和表面处理后的SmFeN稀土永磁粉末与复合树脂粘结剂混合后于混炼机中进行混炼以得到注射成型原料；其中，复合树脂粘结剂中，各组分含量为聚苯硫醚酮45％，聚对苯二甲酸丁二醇酯为40％，苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物为14％，有机膨润土1％，并且所述苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的苯乙烯与丙烯酸乙酯的单体质量比为3。其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
实施例17-18中，步骤4)将合金化处理和表面处理后的SmFeN稀土永磁粉末与复合树脂粘结剂混合后于混炼机中进行混炼以得到注射成型原料；其中，以所述SmFeN稀土永磁粉末100重量份计，所述复合树脂粘结剂分别为2和25重量份。其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
实施例19中，步骤4)将合金化处理和表面处理后的SmFeN稀土永磁粉末与复合树脂粘结剂混合后于混炼机中进行混炼以得到注射成型原料；其中，所述混炼在真空捏合机中进行，叶片旋转速度55rpm，混炼温度为250℃，混炼时间20min。其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
实施例20中，步骤4)将合金化处理和表面处理后的SmFeN稀土永磁粉末与复合树脂粘结剂混合后于混炼机中进行混炼以得到注射成型原料；其中，所述混炼在真空捏合机中进行，叶片旋转速度30rpm，混炼温度为310℃，混炼时间15min。其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
实施例21中，步骤5)将注射成型原料充入预热的模具中进行注射成型。其中，所述注射成型的压力为30MPa，喷嘴温度为310℃，模具温度为150℃。其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
实施例22中，步骤5)将注射成型原料充入预热的模具中进行注射成型。其中，所述注射成型的压力为20MPa，喷嘴温度为310℃，模具温度为150℃。其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
实施例23中，步骤5)将注射成型原料充入预热的模具中进行注射成型。其中，所述注射成型的压力为70MPa，喷嘴温度为300℃，模具温度为150℃。其余工艺步骤、参数等条件均与实施例1相同。
对实施例1-23进行了剩余磁化强度(mT)、内禀矫顽力(kA/m)、弯曲强度(MPa)、减磁率(％)、回收性能(％)和耐腐蚀性能的测试，上述测试均参照有关国家标准进行，没有国家标准的按下述说明，最终测试结果参见表1。
1)本发明中稀土永磁材料的各项磁性能的评测是在常规市售的磁滞回线仪中进行各项磁性能的测试。
2)本发明中减磁率是将稀土永磁材料在大气环境下，在200℃条件下暴露1000小时后测得的减磁率。
3)本发明永磁材料回收性能是指，分别测试混炼后注射成型原料的熔融流动性指数Q1和一次注射成型后粉碎得到的材料的熔融流动性指数Q2，Q2/Q1即表征本发明永磁材料的回收性能，其中Q1和Q2的测试条件为在300℃、载荷500kg、模口尺寸直径1mm×长度10mm。
4)耐腐蚀性能采用盐雾试验测试，具体是将5％的NaCl作为喷雾溶液，将永磁材料粘结成型体放置于40℃/90％RH的条件下喷雾处理24小时。处理后，通过肉眼观察，观察不到变色的耐腐蚀性评价为○，观察到有略微变色的耐腐蚀性评价为△，观察到明显锈迹的耐腐蚀性评价为×。
表1本发明粘结稀土永磁材料的性能
| 序号 | Br | HcJ | 弯曲强度 | 减磁率 | 回收性能 | 耐蚀性 |
| 1 | 1385 | 945 | 95 | 10 | 97.5 | ○ |
| 2 | 1400 | 960 | 92 | 8 | 96.0 | ○ |
| 3 | 1368 | 948 | 93 | 18 | 96.2 | △ |
| 4 | 1359 | 936 | 89 | 15 | 95.3 | ○ |
| 5 | 1244 | 893 | 84 | 12 | 93.3 | △ |
| 6 | 1372 | 946 | 88 | 9 | 97.4 | ○ |
| 7 | 1223 | 870 | 85 | 11 | 92.6 | ○ |
| 8 | 1366 | 935 | 90 | 16 | 90.6 | × |
| 9 | 1235 | 884 | 88 | 12 | 92.3 | ○ |
| 10 | 1373 | 954 | 90 | 10 | 95.7 | ○ |
| 11 | 1382 | 941 | 80 | 13 | 87.8 | ○ |
| 12 | 1348 | 924 | 85 | 20 | 86.4 | △ |
| 13 | 1298 | 892 | 77 | 19 | 93.1 | ○ |
| 14 | 1187 | 835 | 88 | 14 | 91.6 | ○ |
| 15 | 1347 | 942 | 86 | 18 | 81.2 | △ |
| 16 | 1371 | 940 | 97 | 11 | 95.5 | ○ |
| 17 | 1387 | 930 | 75 | 13 | 90.8 | △ |
| 18 | 1152 | 811 | 83 | 15 | 91.2 | ○ |
| 19 | 1294 | 922 | 85 | 13 | 92.4 | △ |
| 20 | 1328 | 931 | 79 | 15 | 88.2 | △ |
| 21 | 1369 | 937 | 96 | 10 | 96.6 | ○ |
| 22 | 1284 | 885 | 87 | 12 | 86.2 | ○ |
| 23 | 1316 | 914 | 82 | 11 | 90.3 | ○ |
本发明中，SmFeN稀土永磁粉末中Sm的原子百分比为8-15％，Sm的含量过低会使得磁粉的矫顽力不足，而过高则容易析出，在后续工艺中不稳定，而导致剩余磁化强度降低；N的原子百分比为8-15％，N的含量过低，同样会导致矫顽力不足，而N的含量过高则容易与Sm、Fe等生成氮化物。为了保证磁粉的磁性能，SmFeN稀土永磁粉末的粒径优选小于10μm，但也不宜过小，以导致磁粉过于不稳定而易氧化。
本发明中，采用铝镁合金进行合金化的处理，能够提高磁粉的磁性能和耐热性能，从而大幅提高永磁材料的减磁率，为了保证充分的合金化，铝镁合金相对于SmFeN稀土永磁粉末100重量份计至少为2重量份，但也不宜过多，反而会降低磁粉的磁性能。为了便于与磁粉混合，优选铝镁合金平均粒径为小于10μm，但为了避免活性过高，其平均粒径也应超过5μm。为了使得合金化充分进行，处理温度应至少为420℃、保温1h，但为了避免过高的处理温度造成N从晶格中脱离、磁粉氧化等问题，处理温度应低于460℃.
本发明中，异丁基三甲氧基硅烷表面处理后能够在磁粉表面形成非常优异的抗氧化、耐腐蚀耐高温保护膜。为了形成足够厚度、发挥效能保护膜，异丁基三甲氧基硅烷的以SmFeN稀土永磁粉末100重量份计至少应达到0.5重量份，但为了避免过厚的保护膜影响磁粉的各项磁性能，应控制其含量不超过1重量份。为了配合热处理以形成保护膜，还应当添加水1-2重量份，并在氮气保护条件下混合搅拌均匀5-10min后，随后在-0.2MPa的真空度下进行。同时，为了保证充分形成保护膜，热处理应当至少在80℃条件进行，但是处理温度也不应过高，以避免过早破坏SmFeN磁粉的磁性能。
本发明中，为了能够有效的成型获得足够的机械性能和磁性能，相当于复合树脂粘结剂为SmFeN稀土永磁粉末100重量份计至少5重量份，但复合树脂粘结剂不应添加过多，以严重降低永磁材料的磁性能，控制添加量小于20重量份。本发明选用聚苯硫醚酮作为复合树脂粘结剂的成分，以获得足够的机械强度及耐热性等，为充分发挥聚苯硫醚酮作用，其在复合树脂粘结剂含量应达到30％，但是其含量也不应过高，否则会导致混炼成型温度过高而增加注射成型的难度。本发明还选用聚对苯二甲酸丁二醇酯作为复合树脂粘结剂的成分，因为其具有综合的优异性能，并且其熔点明显低于聚苯硫醚酮，能够降低混炼和成型难度，同时在成型过程中能够有效填充磁粉与高熔点聚苯硫醚酮的间隙，从而提高成型产品的密度、避免内部缺陷，以提高产品综合性能，为发挥上述作用，聚对苯二甲酸丁二醇酯的含量不应低于30％，但为了发挥复合树脂粘结剂的整体作用，应控制其含量低于55％。本发明还选用苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物作为复合树脂粘结剂的成分，一方面苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物在混炼工艺中，能够被分散为均匀的球形，提高了复合树脂粘结剂熔融流动性能，并从而能够有效提高粘结永磁材料的机械强度和回收性能，另一方面，苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物还能够在加压注射成型的过程中降低注射温度，从而降低注射成型的难度，为了发挥上述功效，苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的含量至少应为10％，但为了不影响复合树脂粘结剂的整体作用，应控制其不超过20％，同时，优选苯乙烯与丙烯酸乙酯的单体质量比为3-5，过低的单体质量比会降低机械强度，而过高则不利于提高熔体流动性而影响成型性能和回收性能。本发明复合树脂粘结剂的成分中还含有少量的有机膨润土，有机膨润土能够充分吸收重金属离子，从而有效提高磁粉的磁性能，为了发挥上述作用，有机膨润土应至少为1％，但是其含量也不能过高以影响复合树脂粘结剂的整体作用，同时，为获得更好的效果，优选为经十六烷基三甲基溴化铵和柠檬酸改性的钠基膨润土，所述的钠基膨润土：十六烷基三甲基溴化铵：柠檬酸的质量比为10:1:1。所述膨润土的平均粒径为5-10μm。
本发明中，所述混炼在真空捏合机中进行，优选为，叶片旋转速度50-60rpm，混炼温度为280-320℃，混炼时间20-30min。过低叶片旋转速度和混炼时间，将难以充分的混炼，并且无法令苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物充分的分散为均匀的球形颗粒。而过低的混炼温度和混炼时间也无法满足混炼为熔融流动性足够的注射成型原料。为了提高混炼性能，混炼时添加以所述SmFeN稀土永磁粉末100重量份计0.05-0.08重量份的硬脂酸锌和0.05-0.1重量份的三元受阻酚抗氧化剂。
本发明中，注射成型的压力为30-50MPa，喷嘴温度为300-320℃，模具温度为150-200℃。注射成型压力过低，将难以在限定温度下有效注射成型，而压力过大，则会对注射成型设备造成负担而导致更早时效，并且容易导致成型后的永磁材料膨胀问题，而影响材料的磁性能和机械性能。本发明为保证有效充磁，注射成型后在2-5T取向磁场作用下进行充磁处理。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (10)
1.一种各向异性的粘结性稀土永磁材料的制造方法，其特征在于所述制造方法包括如下步骤：
1)提供SmFeN稀土永磁粉末原料；
2)采用铝镁合金对于所述SmFeN稀土永磁粉末进行合金化处理；
3)采用异丁基三甲氧基硅烷对所述SmFeN稀土永磁粉末进行表面处理；
4)将合金化处理和表面处理后的SmFeN稀土永磁粉末与复合树脂粘结剂混合后于混炼机中进行混炼以得到注射成型原料；其中，所述复合树脂粘结剂为聚苯硫醚酮、聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、膨润土；
5)将注射成型原料充入预热的模具中进行注射成型，以得到各向异性的粘结性稀土永磁材料。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述SmFeN稀土永磁粉末中Sm的原子百分比为8-15％、N的原子百分比为8-15％，余量为Fe。所述SmFeN稀土永磁粉末的平均粒径为5-10μm。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述铝镁合金中铝镁的质量比为1:1～1:2，且以所述SmFeN稀土永磁粉末100重量份计，所述铝镁合金为2-5重量份。所述铝镁合金为平均粒径为5-10μm的粉末。所述合金化处理是将所述SmFeN稀土永磁粉末与所述铝镁合金粉末在机械设备中混合后，在氮气氛围下加热至420-460℃并保温处理1-1.5h。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述表面处理是将所述SmFeN稀土永磁粉末与以所述SmFeN稀土永磁粉末100重量份计异丁基三甲氧基硅烷0.5-1重量份、水1-2重量份，在氮气保护条件下混合搅拌均匀5-10min后，随后在-0.2MPa的真空度下，在80-100℃条件下加热处理1-2h。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：复合树脂粘结剂中，各组分含量为聚苯硫醚酮30-50％，聚对苯二甲酸丁二醇酯为30-55％，苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物为10-20％，有机膨润土1-2％，且以所述SmFeN稀土永磁粉末100重量份计，所述复合树脂粘结剂为5-20重量份。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述混炼在真空捏合机中进行，叶片旋转速度50-60rpm，混炼温度为280-320℃，混炼时间20-30min。混炼时添加以所述SmFeN稀土永磁粉末100重量份计0.05-0.08重量份的硬脂酸锌和0.05-0.1重量份的三元受阻酚抗氧化剂。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述注射成型的压力为30-50MPa，喷嘴温度为300-320℃，模具温度为150-200℃。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：进一步包括步骤6)充磁，注射成型后在2-5T取向磁场作用下进行充磁处理，得到各向异性的粘结性稀土永磁材料。
9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的苯乙烯与丙烯酸乙酯的单体质量比为3-5。
10.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述膨润土为经十六烷基三甲基溴化铵和柠檬酸改性的钠基膨润土，所述的钠基膨润土：十六烷基三甲基溴化铵：柠檬酸的质量比为10:1:1。所述膨润土的平均粒径为5-10μm。
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