CN112885594B - 一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料，由导磁颗粒和开设有凹槽的铁片依次叠加后经模压一体成型，其制造方法包括制备导磁颗粒、铁片的预处理、模压成型步骤。本发明所制造的磁性条状材料不会导致分层和切割缺陷，边缘强度高、铁粉不易脱落，且力学强度和导磁率优异。
Description
技术领域
本发明涉及磁性材料技术领域，具体涉及一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料及制备方法。
背景技术
磁性条状材料应用领域广泛且效果显著，例如将其应用到电动机中，可以有效地减少磁密脉动，降低电机振动和噪声、降低电机温升、降低电机附加损耗、提升电机效率。磁性条状材料由导磁材料制备，目前应用较为广泛的磁性条状材料有槽泥型、层压型、模压型。槽泥型磁性条状材料导磁率较高，但力学性能较差、导磁性能不稳定；层压型磁性条状材料力学性能优异、成型性好，但导磁率较低；模压型磁性条状材料致密度高，孔隙少，导磁率高，但力学强度较差限制了其应用。
目前较为普遍的磁性条状材料的制造工艺主要包括玻璃布预处理、树脂浸渍、烘干剪裁、加入磁粉、叠层热压、冷却脱模修整六个步骤。其中，玻璃布的预处理包括除蜡处理、偶联处理；压制采用热压机压板；修整包括切割、磨边等工艺。该方法所制造的磁性条状材料，在后期切割成型时切割边缘易产生切割缺陷，影响磁性条状材料边缘的强度，使得铁粉较易脱落。专利CN102255442采用模压工艺用铁粉、酚醛树脂、玻纤布制造胶布制体，经过切割机切割后制造磁性条状材料，其在切割时切断了玻纤布层，降低了玻纤布边缘性能，导致了切割缺陷的产生从而降低磁性条状材料边缘的力学强度。专利CN102169744改进了层压工艺，将铁粉、树脂混合后涂覆于玻纤布上制成半固化片，经切割、铺叠、热压制造层压导磁板，该方法所制造的层压导磁板的导磁率有所提升、弯曲强度约为300MPa，但仍没有避免切割缺陷，多层半固化片叠加热压制造的导磁板易产生分层，且玻纤布本身的强度限制了导磁板强度的上限，产品综合性能不够理想。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的上述问题，提供一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料及制备方法，所制得的磁性条状材料一体成型，不会导致分层和切割缺陷，边缘强度高、铁粉不易脱落，且力学强度和导磁率优异。
本发明的目的通过如下的技术方案来实现：
一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料，所述磁性条状材料由导磁颗粒和开设有凹槽的铁片依次叠加后经模压一体成型。
一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备导磁颗粒：用偶联剂对还原铁粉进行预处理后，与溶剂、胶黏剂混合均匀或与溶剂、胶黏剂和固化剂混合均匀，破碎制成导磁颗粒；
（2）铁片的预处理：对铁片进行去油污处理后，在铁片表面开设等间距的凹槽；
（3）模压成型：将导磁颗粒均匀地铺在模具底部，放入经预处理的铁片，再依次放入导磁颗粒和铁片，其中相邻两层铁片的凹槽位置错开放置，如此循环，放置一定数量的铁片后，盖上盖板，在热压机中热压成型，脱模后即制得所述磁性条状材料。
进一步地，所述步骤（1），所述还原铁粉的直径为50-500目。
进一步地，所述步骤（1）中，所述偶联剂为KH172、KH550、KH551、KH560、KH570、KH590、KH602、KH792的一种。
进一步地，所述步骤（1）中，所述溶剂为甲苯、二甲苯、丙酮、醋酸丁酯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、正丁醇、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮、二苯砜的一种。
进一步地，所述步骤（1）中，所述胶黏剂为包括环氧树脂、不饱和聚氨酯树脂、酚醛树脂、聚酰胺、聚苯醚、聚砜、聚醚醚酮、聚碳酸酯的一种或多种混合，所述树脂种类根据所制造的磁性条状材料的耐热性要求进行选择。
进一步地，所述步骤（1）中，所述固化剂为酸酐固化剂、胺类固化剂、过氧化物固化剂的一种或多种混合。
进一步地，所述步骤（2）中，所述凹槽呈倒三角形结构。
进一步地，所述步骤（2）中，所述凹槽的宽度为2-6毫米，相邻凹槽之间的间距为2-6毫米。
进一步地，所述铁片的厚度为0.1-0.3毫米，放置数量为1-10片。
本发明的有益效果有：
（1）本发明的磁性条状材料由导磁颗粒和开设有凹槽的铁片依次叠加后经模压一体成型，结构致密无孔，没有气隙，整体力学强度极高。
（2）本发明将铁粉与胶黏剂混合制备导磁颗粒，铁粉与胶黏剂混合更为均匀，导磁性能好、后续工艺无需二次加工。
（3）本发明用铁片代替玻璃纤维布，极大地提高磁性条状材料的力学强度和导磁率，且由于铁片表面开设有凹槽，在多层薄铁片模压的过程中，由于挤压作用，凹槽底部的铁片被压弯，形成钉子结构，更大程度提升磁性条状材料强度。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的模压成型示意图。
具体实施方式
一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料，由导磁颗粒和开设有凹槽的铁片依次叠加后经模压一体成型，其制备方法包括以下步骤：
（1）制备导磁颗粒：用偶联剂对还原铁粉进行预处理后，与溶剂、胶黏剂混合均匀或与溶剂、胶黏剂和固化剂混合均匀，破碎制成导磁颗粒；
（2）铁片的预处理：对铁片进行去油污处理后，在铁片表面开设等间距的凹槽，所述凹槽呈倒三角形结构；
（3）模压成型：如图1所示，将导磁颗粒均匀地铺在模具底部，放入经预处理的铁片，再依次放入导磁颗粒和铁片，其中相邻两层铁片的凹槽位置错开放置，如此循环，放置一定数量的铁片后，盖上盖板，在热压机中热压成型，脱模后即制得所述磁性条状材料。
实施例1
一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料，由导磁颗粒和开设有凹槽的铁片依次叠加后经模压一体成型，其制备方法包括以下步骤：
（1）制备导磁颗粒：取100份200目还原铁粉、1份KH550偶联剂混合搅拌，使偶联剂对还原铁粉进行预处理；而后将处理过的铁粉与10-20份甲苯、30份环氧树脂、10份酸酐固化剂混合，置于双行星搅拌机内充分搅拌均匀。将搅拌后的混合黏胶通过气流干燥机烘干后，破碎制成导磁颗粒，其直径为2毫米。
（2）铁片的预处理：取厚度0.2毫米的薄铁片，进行去油污处理，在铁片表面等距开设宽度为4毫米、间距为4毫米的倒三角形结构凹槽；
（3）模压成型：将导磁颗粒均匀地铺在模具底部，放入1层具有凹槽的铁片，再铺一层导磁颗粒。盖上盖板，在热压机中用100-300吨压力150-200℃下热压15-45分钟，脱模后即制得磁性条状材料。
实施例2-3
实施例2-3中的步骤（2）-（3）与实施例1相同，区别仅在于步骤（1）中还原铁粉的直径依次替换为50目、500目。
实施例4-5
实施例4-5中的步骤（2）-（3）与实施例1相同，区别仅在于步骤（1）中偶联剂的使用量依次替换为2份、3份。
实施例6-12
实施例6-12中的步骤（2）-（3）与实施例1相同，区别仅在于步骤（1）中偶联剂依次替换为KH172、KH551、KH560、KH570、KH590、KH602、KH792。
实施例13-21
实施例13-21中的步骤（2）-（3）与实施例1相同，区别仅在于步骤（1）中溶剂依次替换为二甲苯、丙酮、醋酸丁酯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、正丁醇、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮、二苯砜。
实施例22-23
实施例22-23中的步骤（2）-（3）与实施例1相同，区别仅在于步骤（1）中树脂、固化剂依次替换为50份环氧树脂与20份胺类固化剂、25份不饱和聚氨酯树脂与0.5份过氧化物固化剂。
实施例24
实施例24中的步骤（2）-（3）与实施例1相同，区别仅在于步骤（1）中树脂、固化剂替换为先将30份环氧树脂与5份酸酐固化剂、15份不饱和聚氨酯树脂与0.3份过氧化物固化剂分别混合，然后混合在一起作为胶黏剂。
实施例25-30
实施例25-30中的步骤（2）-（3）与实施例1相同，区别仅在于步骤（1）中树脂依次替换为酚醛树脂、聚酰胺、聚苯醚、聚砜、聚醚醚酮、聚碳酸酯，均不添加固化剂。
实施例31-32
实施例31-32中的步骤（1）、（3）与实施例1相同，区别仅在于步骤（2）中铁片的厚度依次替换为0.1毫米、0.3毫米。
实施例33-37
实施例33-37中的步骤（1）、（3）与实施例1相同，区别仅在于步骤（2）中开槽宽度和间距分别替换为2毫米和2毫米、4毫米和2毫米、6毫米和2毫米、6毫米和4毫米、6毫米和6毫米。
实施例38-40
实施例38-40中的步骤（1）-（2）与实施例1相同，区别仅在于步骤（3）中铁片数量依次替换为3片、5片、10片。
对比例1
对比例1为专利CN101295894所述磁性槽楔制造方法，原料为943不饱和聚酯树脂18-20%、内脱模剂0.5-1%、过氧化苯甲酸叔丁酯0.2-0.5%，过氧化二苯甲酰0.1-0.3%、增磁材料54-57%、无碱玻璃纤维24-25%，生产方法包括以下步骤：（1）按比例把不饱和聚酯树脂、内脱模剂、过氧化物引发剂配制成胶黏剂；（2）加热模具升温至150-200℃，引拔速率0.8-1.4 r/min；（3）把浸渍胶黏剂的无碱玻璃纤维通过模具拉挤成型；（4）冷却、切割；（5）对切割好的槽楔进行磨头；（6）对槽楔表面油漆处理，使之光洁无毛刺；（7）晾干、检测、包装。
对比例2
对比例2为按专利CN102169744所述的一种磁性槽楔的配方所制造的磁性槽楔。
对比例3
对比例3为专利CN102169744所述层压导磁板的制造方法，其由复合树脂100（重量份，下同）、胺类固化剂3~35、固化促进剂0.05~2、软磁性材料370~400、玻璃纤维布60~100、抗氧化剂0.7~1.5组成，采用层压法成型，将无碱玻璃纤维布或电工用玻璃纤维布、复合树脂及磁性材料通过一次上胶形成半固化片，再将半固化片叠加压制成导磁板。
对比例4
对比例4为专利CN102290901所述电机转子用复合槽楔及其制造方法，磁性槽楔由双马来酰亚胺层压板和导磁板复合热压而成。其中，双马来酰亚胺层压板成分为55-65%双马合成树脂、35-45%618环氧树脂的合成树脂和无碱玻璃纤维布；导磁板成份为18.5-20%的合成树脂、55-56%的还原铁粉和24.5-25.5%的无碱玻璃纤维布。复合槽楔的制造方法主要包括如下步骤：（1）双马来酰亚胺层压板的制造；（2）导磁板的制造；（3）将上述双马来酰亚胺层压板和导磁板进行复合热压。
以上实施例所制成的磁性条状材料，相关性能指标如表1所示。
表1 实施例和对比例所制成的磁性条状材料的性能指标对比
| 编号 | 23℃下弯曲强度/MPa | 抗劈强度/ N/100mm | 0.3T下相对磁导率 |
| 实施例1 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例2 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例3 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例4 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例5 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例6 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例7 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例8 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例9 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例10 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例11 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例12 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例13 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例14 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例15 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例16 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例17 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例18 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例19 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例20 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例21 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例22 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例23 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例24 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例25 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例26 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例27 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例28 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例29 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例30 | ≥800 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例31 | ≥700 | ≥6000 | ≥7.5 |
| 实施例32 | ≥1000 | ≥8000 | ≥9 |
| 实施例33 | ≥750 | ≥7500 | ≥8 |
| 实施例34 | ≥800 | ≥6000 | ≥8 |
| 实施例35 | ≥700 | ≥6000 | ≥8 |
| 实施例36 | ≥750 | ≥7000 | ≥8 |
| 实施例37 | ≥800 | ≥7500 | ≥8 |
| 实施例38 | ≥1500 | ≥15000 | ≥12 |
| 实施例39 | ≥1500 | ≥15000 | ≥15 |
| 实施例40 | ≥2000 | ≥20000 | ≥20 |
| 对比例1 | 235 | 1044 | 3.37 |
| 对比例2 | 276 | / | 4.96 |
| 对比例3 | 256-332 | / | / |
| 对比例4 | ≥300 | ≥4500 | ≥2.5 |
从上述对比可看出，本发明所制得的磁性条状材料，力学强度和导磁率高。这是由于本发明的磁性条状材料由导磁颗粒和开设有凹槽的铁片依次叠加后经模压一体成型，结构致密无孔，没有气隙，整体力学强度极高。本发明用铁片代替玻璃纤维布，极大地提高磁性条状材料的力学强度和导磁率，且由于铁片表面开设有凹槽，在多层薄铁片模压的过程中，由于挤压作用，凹槽底部的铁片被压弯，形成钉子结构（如图1所示），更大程度提升磁性条状材料强度。且本发明将铁粉与胶黏剂混合制备导磁颗粒，铁粉与胶黏剂混合更为均匀，导磁性能好、后续工艺无需二次加工。
上述说明是示例性的而非限制性的。通过上述说明本领域技术人员可以意识到本发明的许多种改变和变形，其也将落在本发明的实质和范围之内。
Claims (10)
1.一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备导磁颗粒：用偶联剂对还原铁粉进行预处理后，与溶剂、胶黏剂混合均匀或与溶剂、胶黏剂和固化剂混合均匀，破碎制成导磁颗粒；
（2）铁片的预处理：对铁片进行去油污处理后，在铁片表面开设等间距的凹槽；
（3）模压成型：将导磁颗粒均匀地铺在模具底部，放入经预处理的铁片，再依次放入导磁颗粒和铁片，其中相邻两层铁片的凹槽位置错开放置，如此循环，放置一定数量的铁片后，盖上盖板，在热压机中热压成型，脱模后即制得所述磁性条状材料。
2.根据权利要求1所述的一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料的制备方法，其特征在于，所述还原铁粉的直径为50-500目。
3.根据权利要求1所述的一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述偶联剂为KH172、KH550、KH551、KH560、KH570、KH590、KH602、KH792的一种。
4.根据权利要求1所述的一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述溶剂为甲苯、二甲苯、丙酮、醋酸丁酯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、正丁醇、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮、二苯砜的一种。
5.根据权利要求1所述的一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述胶黏剂为包括环氧树脂、不饱和聚氨酯树脂、酚醛树脂、聚酰胺、聚苯醚、聚砜、聚醚醚酮、聚碳酸酯的一种或多种混合，所述树脂种类根据所制造的磁性条状材料的耐热性要求进行选择。
6.根据权利要求1所述的一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述固化剂为酸酐固化剂、胺类固化剂、过氧化物固化剂的一种或多种混合。
7.根据权利要求1所述的一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述凹槽呈倒三角形结构。
8.根据权利要求1所述的一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述凹槽的宽度为2-6毫米，相邻凹槽之间的间距为2-6毫米。
9.根据权利要求1所述的一种由导磁颗粒制备的磁性条状材料的制备方法，其特征在于，所述铁片的厚度为0.1-0.3毫米，放置数量为1-10片。
10.一种如权利要求1所述的由导磁颗粒制备的磁性条状材料的制备方法得到的磁性条状材料，其特征在于，所述磁性条状材料由导磁颗粒和开设有凹槽的铁片依次叠加后经模压一体成型。
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| CN112885594A (zh) | 2021-06-01 |
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