CN113851318B - 一种高性能粘接磁钢组件的制备方法 - Google Patents

一种高性能粘接磁钢组件的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及磁性材料领域，公开了一种高性能粘接磁钢组件的制备方法，包括以下步骤：1）对单个磁钢的粘接面进行光饰处理；2）用胶水将多个磁钢粘接，获得粘接磁场组件坯体；3）去除粘接磁场组件坯体表面多余的胶水，进行精加工处理；4）将精加工后的粘接磁场组件坯体置于球磨装置中用氮化处理的铁粉进行球磨光饰；5）将球磨光饰后的粘接磁场组件坯体进行表面清洗，喷涂表面涂层或电镀镀层；6）充磁、老化后，获得成品。本发明通过氮化处理的铁粉对粘接磁钢组件表面进行球磨光饰处理，可确保粘接磁钢组件的镀层均衡致密，一致性好，从而改善磁场的磁性能。

Description

一种高性能粘接磁钢组件的制备方法
技术领域
本发明涉及磁性材料领域，尤其涉及一种高性能粘接磁钢组件的制备方法。
背景技术
随着磁性材料及技术工艺的发展，永磁材料的应用需求越来越广泛。由于稀土永磁的材料特性，较大(一般单重＞5Kg)及多角型状磁钢的生产及加工难度较大，并且材料利用率低。因此，行业中往往采用拼接(粘接)工艺来获得高磁性能、多形状的磁钢联组，而后通过精加工以及对磁钢组进行表面处理(如喷涂环氧、镀锌/镍等)，最终得到粘接磁钢组件。
相较于深加工的一体化磁钢件，通过大块磁钢粘接的磁钢组，由于胶水(非磁性)的存在，其粘合的性能不如整块的好。而且，在粘接过程中，由于难以保证磁钢粘接处胶水的均衡，在对粘接磁钢组进行机加工过程中，粘接缝隙处固化的胶块会由于共振形成局部崩碎、脱落，造成缝隙处形成镂空或缺口，增大了磁阻，影响了磁钢组整体的磁性能。并且，在后续的表面处理中，由于缝隙处胶层的异质性与低电导率，在喷涂或者电镀后，粘接磁钢组的镀层在缝隙处往往会出现凸起或者不平，严重影响了磁钢组镀层的一致性及耐腐蚀性，继而影响整个磁钢组的磁性能与使用寿命。
虽然后续可以通过补胶的方式对机加工后的磁钢组缝隙进行填补，保证缝隙处的饱满，有效弥补喷涂后镀层的均匀性，但对于电镀等加工方式依然难以得到比较满意的效果。缝隙处的胶层其电导率明显低于磁钢本体，相较于磁钢的合金表面，镀层在表面厚度难以控制，镀层致密性较差，容易引起异质感。尤其在镀层厚度要求严格的情况下(一般不应超过20μm)，缝隙处镀层极易引起不良。并且，过多的胶层增加了后续工艺的复杂性(补完胶后，需要高温烘烤。胶水固化后需要对表面进行打磨)，降低了磁性能，不利于形成均一、致密的镀层。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高性能粘接磁钢组件的制备方法，本发明通过氮化处理的铁粉对粘接磁钢组件表面进行球磨光饰处理，可确保粘接磁钢组件的镀层均衡致密，一致性好，从而改善磁场的磁性能。
本发明的具体技术方案为：一种高性能粘接磁钢组件的制备方法，包括以下步骤：
1)对单个磁钢的粘接面进行光饰处理。
2)用胶水将多个磁钢粘接，获得粘接磁场组件坯体。
3)去除粘接磁场组件坯体表面多余的胶水，进行精加工处理。
4)将精加工后的粘接磁场组件坯体置于球磨装置中用氮化处理的铁粉进行球磨光饰。
5)将球磨光饰后的粘接磁场组件坯体进行表面清洗，喷涂表面涂层或电镀镀层。
6)充磁、老化后，获得成品。
在步骤4)中，本发明利用氮化处理的铁粉对粘接磁场组件坯体进行球磨光饰处理，该处理具有以下几方面的作用：
(1)借助铁粉与粘接磁场组件坯体表面的摩擦作用，可去除掉表面的异物，包括缝隙处溢出平面的胶物。
(2)在球磨光饰处理中，铁粉还会嵌入缝隙处完美填补胶水不足形成的缝隙处镂空。相比胶状物，铁粉无论是在电导率，亦或磁导率等性能，还是质感上更加接近于磁钢本身，因此可有效补充磁钢组件本身的磁性能，降低磁阻。并且，填补进入缝隙处的铁粉，相比缝隙处的固化胶更加紧实、饱满。其镶嵌在胶状物上，有效增加缝隙处的电导率，使涂层或镀层更加平整，降低缝隙处的异质感。相较于传统光饰工艺(如砂纸打磨、光饰等对粘接磁钢组进行表面处理)，本发明选用的光饰处理物，不仅可以作为光饰介质，还能作为磁钢组件本身的性能补充物。
(3)在球磨光饰过程中，细小的铁粉可对磁钢组件表面起到“微创”处理，为后续的喷涂或电镀处理创造有利条件。
(4)本发明对铁粉进行氮化处理，增加其抗氧化性，氮化的过程中顺便对铁粉进行热处理降低应力，提高导磁性能。氮化处理可有效消除铁粉自身存在的应力，使其对磁钢组件进行表面处理的过程中更加“柔和”，对磁钢组件本身不会造成明显的伤害，质感也接近，镶嵌在缝隙处也不会有明显的突兀感；同时氮化处理也可提高铁粉的抗氧化特性，使其在电镀处理前不会生锈。
综上，经过铁粉表面处理后的磁钢组件，整体一致性上更加趋近于一体化，后续的喷涂、电镀更加容易，不良返工大大降低。
作为优选，步骤4)中，所述氮化处理为：将铁粉在氮气压力0.25-0.5MPa、温度950～1050℃条件下热处理2～3h，对表面进行初步氮化处理；而后抽真空，重新通入氮气，氮气压力保持在0.5-0.75MPa，1000-1050℃保持1-2h，在前面氮化处理的基础上，加大氮气压力与高温处理热能，对表面的氮化层进行致密处理，并增加渗氮厚度，优化氮化效果。最后以大于50℃/min的降温速率冷却至650-750℃，随后随炉冷却至室温。在此氮化处理过程中，1000℃左右的高温处理过程，顺便对铁粉进行了热处理，增大了铁粉晶粒，消除铁粉冷加工过程中的多种晶体缺陷，使Hc降低，增加导磁性能。
作为优选，步骤4)中，所述铁粉的粒径为400-800目。
作为优选，步骤4)中，所述球磨光饰的条件为：转速150-200r/min，时间1-2h，球磨光饰过程中，保证铁粉覆盖粘接磁场组件坯体半身位以上。
作为优选，步骤1)中，所述磁钢为钐钴磁钢或钕铁硼磁钢。
作为优选，步骤2)中，用无水乙醇将单个磁钢的光饰面擦拭干净，用胶水将多个磁钢粘接，用夹具固定，清理表面溢出的胶水，150-200℃烘烤1-3h，待胶水凝固后，拆除夹具，获得粘接磁场组件坯体。
作为优选，步骤3)中，用过100-500目砂带去除粘接磁场组件坯体表面多余的胶水。
作为优选，步骤5)中，用无水乙醇对粘接磁场组件坯体进行超声清洗1-2h。
作为优选，步骤5)中，所述涂层为环氧涂层或合金涂层；所述涂层或镀层的厚度为20-40μm。
作为优选，步骤6)中，老化温度为150-200℃，老化时间1-2h。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明通过氮化处理的铁粉对粘接磁钢组件表面进行球磨光饰处理，可确保粘接磁钢组件的镀层均衡致密，一致性好，从而改善磁场的磁性能。
附图说明
图1为实施例5所得磁钢组件的照片；
图2为对比例1所得磁钢组件的照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例
一种高性能粘接磁钢组件的制备方法，包括以下步骤：
1)对单个磁钢(优选钐钴)的粘接面进行光饰处理。
2)用无水乙醇将单个磁钢的光饰面擦拭干净，用胶水将多个磁钢粘接，用夹具固定，清理表面溢出的胶水，150-200℃烘烤1-3h，待胶水凝固后，拆除夹具，获得粘接磁场组件坯体。
3)用过100-500目砂带去除粘接磁场组件坯体表面多余的胶水，进行精加工处理。
4)对铁粉(400-800目)进行氮化处理：将铁粉在氮气压力0.25-0.75MPa、温度950～1050℃条件下热处理2～3h，而后抽真空，重新通入氮气，氮气压力保持在0.5-0.75MPa，1000-1050℃保持1-2h。最后以大于50℃/min的降温速率冷却至700℃，最后随炉冷却至室温。将精加工后的粘接磁场组件坯体置于球磨装置中用氮化处理的铁粉进行球磨光饰，光饰条件为：转速150-200r/min，时间1-2h，球磨光饰过程中，保证铁粉覆盖粘接磁场组件坯体半身位以上。
5)用无水乙醇对粘接磁场组件坯体进行超声清洗1-2h，喷涂表面涂层(优选环氧涂层或合金涂层)或电镀镀层，厚度为20-40μm。
6)充磁、150-200℃老化1-2h，获得成品。
实施例1
(1)取性能检测合格的、尺寸为5.8(±0.03)mm*70.2(0-0.2)mm*18.2(0-0.2)mm的钐钴毛坯，对其70.2mm*18.2mm的面进行光饰处理，用无水乙醇擦拭干净。
(2)取适量DELO AD295胶水，均匀涂抹于清洁表面，10只磁钢粘接在一起，固定好夹具，用胶棒刮掉表面溢出的胶水。装配好后，在150℃条件下烘烤2h，取出后拆掉夹具，防止磁钢与夹具粘接。
(3)用120目砂带，去除表面的胶水，保证磁钢面平整。磨加工外形尺寸58(-0.08/-0.14)mm*70(-0.23/-0.27)mm*18(-0.23/-0.27)mm，注意各面垂直度0.05，防止掉晶。
(4)取粒径大小800目的还原铁粉，在氮气压力0.5MPa、温度950℃条件下热处理2h，而后抽真空，重新通入氮气，氮气压力保持在0.75MPa，1050℃保持1h。最后以60℃/min的降温速率冷却至700℃，最后随炉冷却至室温。将加工好的磁钢组放入球磨罐中，加满800目的热处理后铁粉，150r/min球磨光饰2h。球磨光饰过程中，保证铁粉覆盖粘接磁场组件坯体半身位以上。
(5)将光饰好的磁钢组进行无水乙醇超声清洗1h，而后喷涂环氧，环氧厚度20μm。
(6)充磁，200℃老化2h后，检测合格得成品。
实施例2
(1)取性能检测合格的、尺寸为5.8mm(±0.03)*70.2(0-0.2)mm*18.2(0-0.2)mm的钐钴毛坯，其70.2mm*18.2mm的面进行光饰处理，用无水乙醇擦拭干净。
(2)取适量DELO AD295胶水，均匀涂抹于清洁表面，10只磁钢粘接在一起，固定好夹具，用胶棒刮掉表面溢出的胶水。装配好后，在150℃条件下烘烤2.5h，取出后拆掉夹具，防止磁钢与夹具粘接。
(3)用120目砂带，去除表面的胶水，保证磁钢面平整。磨加工外形尺寸58(-0.08/-0.14)mm*70(-0.23/-0.27)mm*18(-0.23/-0.27)mm，注意各面垂直度0.05，防止掉晶。
(4)取粒径大小600目的还原铁粉，在氮气压力0.5MPa、温度950℃条件下热处理2h，而后抽真空，重新通入氮气，氮气压力保持在0.75MPa，1050℃保持1h。最后以60℃/min的降温速率冷却至700℃，最后随炉冷却至室温。将加工好的磁钢组放入球磨罐中，加满600目的热处理后铁粉，150r/min球磨光饰2h。球磨光饰过程中，保证铁粉覆盖粘接磁场组件坯体半身位以上。
(5)将光饰好的磁钢组进行无水乙醇超声清洗1h，而后喷涂环氧，环氧层厚度20μm。
(6)充磁，200℃老化2h后，检测合格得成品。
实施例3
(1)取性能检测合格的、尺寸为5.8(±0.03)mm*70.2(0-0.2)mm*18.2(0-0.2)mm的钐钴毛坯，其70.2mm*18.2mm的面进行光饰处理，用无水乙醇擦拭干净。
(2)取适量DELO AD295胶水，均匀涂抹于清洁表面，10只磁钢粘接在一起，固定好夹具，用胶棒刮掉表面溢出的胶水。装配好后，在150℃条件下烘烤2h，取出后拆掉夹具，防止磁钢与夹具粘接。
(3)用120目砂带，去除表面的胶水，保证磁钢面平整。磨加工外形尺寸58(-0.08/-0.14)mm*70(-0.23/-0.27)mm*18(-0.23/-0.27)mm，注意各面垂直度0.05，防止掉晶。
(4)取粒径大小400目的还原铁粉，在氮气压力0.5MPa、温度950℃条件下热处理2h，而后抽真空，重新通入氮气，氮气压力保持在0.75MPa，1050℃保持1h。最后以60℃/min的降温速率冷却至700℃，最后随炉冷却至室温。将加工好的磁钢组放入球磨罐中，加满400目的热处理后铁粉，150r/min球磨光饰2h。球磨光饰过程中，保证铁粉覆盖粘接磁场组件坯体半身位以上。
(5)将光饰好的磁钢组进行无水乙醇超声清洗1h，而后喷涂环氧，环氧层厚度20μm。
(6)充磁，200℃老化2h后，检测合格得成品。
实施例4
(1)取性能检测合格的、尺寸为5.8(±0.03)mm*70.2(0-0.2)mm*18.2(0-0.2)mm的钐钴毛坯，其70.2mm*18.2mm的面进行光饰处理，用无水乙醇擦拭干净。
(2)取适量DELO AD295胶水，均匀涂抹于清洁表面，10只磁钢粘接在一起，固定好夹具，用胶棒刮掉表面溢出的胶水。装配好后，在150℃条件下烘烤2h，取出后拆掉夹具，防止磁钢与夹具粘接。
(3)用120目砂带，去除表面的胶水，保证磁钢面平整。磨加工外形尺寸58(-0.08/-0.14)mm*70(-0.23/-0.27)mm*18(-0.23/-0.27)mm，注意各面垂直度0.05，防止掉晶。
(4)取粒径大小800目的还原铁粉，在氮气压力0.25MPa、温度1000℃条件下热处理2h，而后抽真空，重新通入氮气，氮气压力保持在0.75MPa，1050℃保持1h。最后以50℃/min的降温速率冷却至700℃，最后随炉冷却至室温。将加工好的磁钢组放入球磨罐中，加满800目的热处理后铁粉，150r/min球磨光饰2h。球磨光饰过程中，保证铁粉覆盖粘接磁场组件坯体半身位以上。
(5)将光饰好的磁钢组进行无水乙醇超声清洗2h，而后喷涂环氧，环氧厚度20μm。
(6)充磁，200℃老化2h后，检测合格得成品。
实施例5
(1)取性能检测合格的、尺寸为5.8(±0.03)mm*70.2(0-0.2)mm*18.2(0-0.2)mm的钐钴毛坯，其70.2mm*18.2mm的面进行光饰处理，用无水乙醇擦拭干净。
(2)取适量DELO AD295胶水，均匀涂抹于清洁表面，10只磁钢粘接在一起，固定好夹具，用胶棒刮掉表面溢出的胶水。装配好后，在150℃条件下烘烤2h，取出后拆掉夹具，防止磁钢与夹具粘接。
(3)用120目砂带，去除表面的胶水，保证磁钢面平整。磨加工外形尺寸58(-0.08/-0.14)mm*70(-0.23/-0.27)mm*18(-0.23/-0.27)mm，注意各面垂直度0.05，防止掉晶。
(4)取粒径大小800目的还原铁粉，在氮气压力0.5MPa、温度950℃条件下热处理2h，而后抽真空，重新通入氮气，氮气压力保持在0.75MPa，1050℃保持1h。最后以60℃/min的降温速率冷却至700℃，最后随炉冷却至室温。将加工好的磁钢组放入球磨罐中，加满800目的热处理后铁粉，150r/min球磨光饰2h。球磨光饰过程中，保证铁粉覆盖粘接磁场组件坯体半身位以上。
(5)将光饰好的磁钢组进行无水乙醇超声清洗1h，而后喷涂环氧，环氧厚度20μm。
(6)充磁，200℃老化2h后，检测合格得成品。
对比例1(未采用铁粉进行球磨光饰)
(1)取性能检测合格的、尺寸为5.8(±0.03)mm*70.2(0-0.2)mm*18.2(0-0.2)mm的钐钴毛坯，其70.2mm*18.2mm的面进行光饰处理，用无水乙醇擦拭干净。
(2)取适量DELO AD295胶水，均匀涂抹于清洁表面，10只磁钢粘接在一起，固定好夹具，用胶棒刮掉表面溢出的胶水。装配好后，在150℃条件下烘烤2h，取出后拆掉夹具，防止磁钢与夹具粘接。
(3)用120目砂带，去除表面的胶水，保证磁钢面平整。磨加工外形尺寸58(-0.08/-0.14)mm*70(-0.23/-0.27)mm*18(-0.23/-0.27)mm，注意各面垂直度0.05，防止掉晶。
(4)将砂纸打磨好的磁钢组进行无水乙醇超声清洗1h，而后喷涂环氧，环氧层厚度20μm。
(5)充磁，200℃老化2h后，得成品。
对比例2(采用普通铁粉)
(1)取性能检测合格的、尺寸为5.8(±0.03)mm*70.2(0-0.2)mm*18.2(0-0.2)mm的钐钴毛坯，其70.2mm*18.2mm的面进行光饰处理，用无水乙醇擦拭干净。
(2)取适量DELO AD295胶水，均匀涂抹于清洁表面，10只磁钢粘接在一起，固定好夹具，用胶棒刮掉表面溢出的胶水。装配好后，在150℃条件下烘烤2h，取出后拆掉夹具，防止磁钢与夹具粘接。
(3)用120目砂带，去除表面的胶水，保证磁钢面平整。磨加工外形尺寸58(-0.08/-0.14)mm*70(-0.23/-0.27)mm*18(-0.23/-0.27)mm，注意各面垂直度0.05，防止掉晶。
(4)取粒径大小800目的还原铁粉，将加工好的磁钢组放入球磨罐中，加满800目的热处理后铁粉，150r/min球磨光饰2h。球磨光饰过程中，保证铁粉覆盖粘接磁场组件坯体半身位以上。
(5)将光饰好的磁钢组进行无水乙醇超声清洗1h，而后喷涂环氧，环氧厚度20μm。
(6)充磁，200℃老化2h后，得成品。
对比例3(采用一步法氮化处理铁粉)
(1)取性能检测合格的、尺寸为5.8(±0.03)mm*70.2(0-0.2)mm*18.2(0-0.2)mm的钐钴毛坯，其70.2mm*18.2mm的面进行光饰处理，用无水乙醇擦拭干净。
(2)取适量DELO AD295胶水，均匀涂抹于清洁表面，10只磁钢粘接在一起，固定好夹具，用胶棒刮掉表面溢出的胶水。装配好后，在150℃条件下烘烤2h，取出后拆掉夹具，防止磁钢与夹具粘接。
(3)用120目砂带，去除表面的胶水，保证磁钢面平整。磨加工外形尺寸58(-0.08/-0.14)mm*70(-0.23/-0.27)mm*18(-0.23/-0.27)mm，注意各面垂直度0.05，防止掉晶。
(4)取粒径大小800目的还原铁粉，在氮气压力0.5MPa，温度1050℃下热处理3h。将加工好的磁钢组放入球磨罐中，加满800目的热处理后铁粉，150r/min球磨光饰2h。球磨光饰过程中，保证铁粉覆盖粘接磁场组件坯体半身位以上。
(5)将光饰好的磁钢组进行无水乙醇超声清洗1h，而后喷涂环氧，环氧厚度20μm。
(6)充磁，200℃老化2h后，得成品。
性能测试：
(1)外观形貌：如图1所示为实施例5所得磁钢组件的照片，图2为对比例1所得磁钢组件的照片。
(2)实施例1-5和对比例1-3所得磁场组件的性能测试结果如下表所示：
磁通(mWb) 2h老化后退磁率(100％) 24盐雾试验结果h
实施例1 25.97 0.69 良好
实施例2 25.86 0.62 良好
实施例3 25.92 0.68 良好
实施例4 25.94 0.78 良好
实施例5 26.23 0.54 良好
对比例1 25.68 0.96 缝隙处有锈斑
对比例2 25.27 1.02 锈蚀
对比例3 25.34 0.98 锈蚀
从表中数据可以看出，各实施例利用氮化处理的铁粉对粘接磁钢组进行表面处理，不仅可有效提升磁钢组件的耐腐蚀性及使用寿命，并且也可提升粘接磁钢组的磁性能(磁通和退磁率)。并且通过二次分压氮化处理的铁粉相比一步法氮化处理的铁粉，磁钢组表面更加光滑、粘接缝隙处更加均匀，得到的涂层更加致密，盐雾耐腐蚀效果更好。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种高性能粘接磁钢组件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）对单个磁钢的粘接面进行光饰处理；
2）用胶水将多个磁钢粘接，获得粘接磁场组件坯体；
3）去除粘接磁场组件坯体表面多余的胶水，进行精加工处理；
4）将铁粉在氮气压力0.25-0.75MPa、950~1050℃下热处理2~3 h，而后抽真空，重新通入氮气，氮气压力0.5-0.75MPa、1000-1050℃下保持1-2h；最后以大于50℃/min的降温速率冷却至650-750℃，最后随炉冷却至室温，将精加工后的粘接磁场组件坯体置于球磨装置中用氮化处理的铁粉进行球磨光饰；
5）将球磨光饰后的粘接磁场组件坯体进行表面清洗，喷涂表面涂层或电镀镀层；
6）充磁、老化后，获得成品。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤4）中，所述铁粉的粒径为400-800目。
3. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤4）中，所述球磨光饰的条件为：转速150-200 r/min，时间1-2h，球磨光饰过程中，保证铁粉覆盖粘接磁场组件坯体半身位以上。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）中，所述磁钢为钐钴磁钢或钕铁硼磁钢。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中，用无水乙醇将单个磁钢的光饰面擦拭干净，用胶水将多个磁钢粘接，用夹具固定，清理表面溢出的胶水，150-200℃烘烤1-3h，待胶水凝固后，拆除夹具，获得粘接磁场组件坯体。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3）中，用过100-500目砂带去除粘接磁场组件坯体表面多余的胶水。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤5）中，用无水乙醇对粘接磁场组件坯体进行超声清洗1-2h。
8.如权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于：步骤5）中，所述涂层为环氧涂层或合金涂层。
9.如权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于：步骤5）中，所述涂层或镀层的厚度为20-40μm。
10. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤6）中，老化温度为150-200℃，老化时间1-2 h。
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