CN1239310A - 使用钐－铁－氮系磁性颗粒的挤压成型磁体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使用钐－铁－氮材料的挤压成型磁体，其具有优良的磁性能。该材料是通过将钐－铁合金放置在约500℃的氮气中，从而将氮引入钐－铁合金的铁晶格中的方法来制备的。将制备的永磁材料加入热塑性合成树脂中，热熔该混合物并捏合。将因此获得的浆体装入挤压成型机中并挤压通过安装在挤压成型机端部的磁场装置，从而获得其颗粒分布具有固定取向并具柔韧性的成型磁体。用磁化装置适当地磁化成型磁体以便与颗粒排列一致。

Description

使用钐-铁-氮系磁性颗粒的挤压成型磁体
本发明涉及使用新型钐-铁-氮系永磁材料的磁体，其具有优良的磁性能例如磁通密度(Br)、矫顽力(Hc)和最大能量积(最大(BH))，更确切地，本发明涉及使用钐-铁-氮系磁性颗粒的挤压成型磁体，也就是说，涉及通过使用该新型永磁材料制备的并具有优良模塑性和柔韧性的粘结磁体或合成树脂成型的磁体。
被使用的合适的永磁材料具有稳定的性能，同时具有高的磁通密度(Br)、矫顽力(Hc)和最大能量积(最大(BH))。使用这些永磁材料并广泛被使用的磁体是使用钡-铁氧体(BaO 6Fe2O3)或锶-铁氧体(SrO 6Fe2O3)的铁氧体磁体和使用钐-钴(Sm2Co17)和钕-铁-硼(Nd2Fe14B)的稀土系的磁体。
铁氧体磁体便宜并易于制备，因此具有广泛的用途，而不考虑其是烧结磁体还是粘结磁体。在磁性能方面，钕-铁-硼优于铁氧体磁体，同样也优于钐-钴磁体。然而，这些材料与钐-钴磁体相比更容易氧化，因此需要防止氧化作用的措施。在磁性能方面，钐-钴磁体大大地优于铁氧体磁体，因此，长期以来一直使用它们，并对此进行了多方面的研究和改进以改善它们的性能，并且还进一步改善了它们的磁性能。
然而，钐-钴磁体的缺陷在于，钴是一种昂贵的金属。因此，为了获得便宜的磁体，需寻求一种不需要钴且具有优良磁性能的永磁材料。最近，以这样的方式获得一种与钕-铁-硼磁体相比具有优良的磁性能的钐-铁-氮材料，即将钐-铁合金放置在约500℃的氮气中，从而将氮引入钐-铁合金的铁晶格中。然而，该钐-铁-氮系材料的缺陷在于，当其温度升高时，氮从铁的晶格中逸出，这样它们不能用于烧结磁体。
本发明的目的是通过使用钐-铁-氮材料获得一种具有优良磁性能的合成树脂-成型磁体，该材料是新的并表现出优良的磁性能。
在本发明的第一实施方案中，使用以磁各向异性颗粒形式存在并具有增大的铁原子间距和升高的磁性饱和度的钐-铁-氮系永磁材料，该材料是通过将钐-铁合金放置在约500℃的氮气中，从而将氮引入钐-铁合金的铁晶格中的方法来制备的。将磁各向异性颗粒加入合成橡胶或热塑性合成树脂中。
在加入磁各向异性颗粒的合成橡胶和热塑性合成树脂中，合成橡胶可以是SBR(苯乙烯-丁二烯橡胶)、NBR(丁腈橡胶)、丁二烯橡胶、硅橡胶、丁基橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶等，以及热塑性合成树脂可以是聚烯烃系树脂，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚氯化乙烯、聚苯乙烯等；乙烯树脂，例如氯乙烯、聚乙酸乙烯酯等；苯乙烯系树脂，以及聚酯、尼龙、聚氨酯、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物(EVA)和EVA-氯乙烯接枝共聚物。在这些化合物中，易于包含无机材料例如磁性颗粒的热塑性树脂是聚氯化乙烯、EVA、NBR、聚烯烃系树脂和合成橡胶，它们可以单独使用或以它们合适的混合物的形式使用。在该实施方案中，可以使用聚烯烃系树脂。将上述磁各向异性颗粒加入聚烯烃系树脂中，混合该混合物，以及将通过热熔制备的浆体装入挤压成型机中。
将装入的浆体挤压通过安装在挤压成型机端部的磁场装置，从而获得其颗粒分布具有固定取向和柔韧性的成型磁体。使用磁化装置适当地磁化成型磁体以便与颗粒排列一致。通过使用不同的模具可以连续地形成具有各种形状的成型磁体。因此，该成型方法特别地适合于获得延伸磁体。
至于磁各向异性颗粒和热塑性聚烯烃系合成树脂的比例，通过提高合成树脂的比例，可以便于成型，而降低磁各向异性颗粒的比例将导致磁体磁性能的的恶化。通过提高磁各向异性颗粒的比例，可以改善磁性能，而降低作为粘结剂的合成树脂的比例将导致难以成型。经权衡，钐-铁-氮磁各向异性颗粒的加入量是约90重量％或更多。
根据本发明，如果通过使用钐-铁-氮磁各向异性颗粒以该方式获得挤压成型磁体，那么可以获得非常高的约7至10(MG Oe)的最大能量积(最大(BH))。因为注模成型的铁氧体磁体的最大(BH)是1.6至2.3，注模成型的钕-铁-硼磁体的最大(BH)是5至7，以及鉴于按照挤压成型、注模成型和压模成型的次序最大能量积通常是升高的事实，所以可以认为该挤压成型的磁体是非常优良的。
在本发明的第二实施方案中，以合适的量向上述以磁各向异性颗粒存在的钐-铁-氮系永磁材料中加入主要由铁组成的氧化化合物例如钡-铁氧体(BaO 6Fe2O3)或锶-铁氧体(SrO 6Fe2O3)的作为磁各向异性颗粒的铁氧体颗粒，然后将该混合物加入到热塑性聚烯烃系合成树脂(或合成橡胶或任何其他的热塑性树脂)中，并捏合在一起。然后热熔该混合物，并作为捏合物装入挤压成型机中。将装入的捏合物挤压通过安装在挤压成型机端部并具有内模的磁场装置，从而获得成型磁体。然后使用磁化装置适当地磁化成型磁体以便与颗粒排列一致，因此获得永久磁体。
可以调整钐-铁-氮系磁各向异性颗粒和铁氧体颗粒的比例以获得所希望的在2至7(或10)(MGOe)范围中的最大能量积(最大(BH))；例如，通过调整钐-铁-氮磁各向异性颗粒和铁氧体颗粒的比例分别为80和20％，可以获得最大能量积(最大(BH))约是5(MGOe)的永久磁体。
在上述实施方案中，使用磁各向异性颗粒作为钐-铁-氮永磁材料，但是也可以使用磁各向同性颗粒。同样可以使用磁各向同性铁氧体颗粒以及磁各向异性铁氧体颗粒。因此，根据钐-铁-氮系颗粒和铁氧体颗粒是否是各向异性或各向同性，可以设想到钐-铁-氮系颗粒和铁氧体颗粒存在四种组合方式，即，同上述实施方案，其中前者和后者颗粒这二者均是磁各向异性颗粒的组合方式；其中前者和后者颗粒分别是磁各向异性和各向同性的组合方式；其中前者和后者颗粒分别是磁各向同性和各向异性的组合方式和其中前者和后者颗粒这二者均是磁各向同性的组合方式。此外，除其中前者和后者颗粒这二者均是磁各向同性的组合方式外，可以通过由配备于模具的磁场装置提供的磁场取向。
正如上面所描述的一样，根据本发明，使用钐-铁-氮磁性颗粒的挤压成型磁体可以通过磁化磁体来获得，其中所述的磁体是通过将由钐、铁和氮组成的钐-铁-氮系磁性颗粒加入合成橡胶或热塑性合成树脂中，并使所获得的混合物挤压成型而得到的，并且该磁体是柔韧性的。因此，可以获得具有优良的模塑性、柔韧性和磁性能以及高的最大能量积(最大(BH))的挤压成型磁体。
此外，根据本发明，具有优良的模塑性和柔韧性的挤压成型磁体可以如下获得，即在合成橡胶或热塑性合成树脂中加入作为磁各向异性颗粒的钐-铁-氮磁性颗粒，使所获得的混合物挤压成型，同时使其磁场定向。因此可以获得具有优良模塑性和柔韧性的挤压成型磁体，该挤压成型磁体的磁性颗粒排列具有固定的取向，以及该挤压成型磁体具有优良的磁性性能和具有迄今为止在常规磁性材料中未发现的高的最大能量积(最大(BH))。
根据本发明，挤压成型磁体可以如下获得，即在合成橡胶或热塑性合成树脂中加入作为磁各向异性颗粒的钐-铁-氮系磁性颗粒，使所获得的混合物挤压成型，同时使其磁场定向。因此可以获得具有优良模塑性和柔韧性的挤压成型磁体，该挤压成型磁体的磁性颗粒排列具有固定的取向，以及该挤压成型磁体具有优良的磁性性能和具有迄今为止在常规磁性材料中未发现的高的最大能量积(最大(BH))。
此外，根据本发明，挤压成型磁体可以如下获得，即在合成橡胶或热塑性合成树脂中加入作为磁各向异性颗粒的钐-铁-氮磁性颗粒和铁氧体颗粒，使所获得的混合物挤压成型，同时使其磁场定向。因此可以获得具有优良模塑性和柔韧性的挤压成型磁体，该挤压成型磁体的这二种颗粒排列具有固定的取向，以及该挤压成型磁体具有迄今为止在常规磁性材料中未发现的高的最大能量积(最大(BH))，并且通过适当地调整铁氧体颗粒的比例可以将该最大能量积调整到所希望的值。
此外，通过使用热塑性聚烯烃系合成树脂作为热塑性合成树脂，可以获得令人满意的无机磁性颗粒和合成树脂的混合物，并因此获得令人满意的挤压成型磁体。

Claims (5)

1、一种使用钐-铁-氮系磁性颗粒的挤压成型磁体，其是如下获得的，即在合成橡胶或热塑性合成树脂中加入由钐、铁和氮组成的钐-铁-氮磁性颗粒，使所获得的混合物成型以得到柔韧性材料，并磁化该柔韧性材料。
2、一种使用钐-铁-氮系磁性颗粒的挤压成型磁体，其是如下获得的，即在合成橡胶或热塑性合成树脂中加入由钐、铁和氮组成的钐-铁-氮磁性颗粒和铁氧体颗粒，使所获得的混合物成型以得到柔韧性材料，并磁化该柔韧性材料。
3、根据权利要求1和2之一的使用钐-铁-氮系磁性颗粒的挤压成型磁体，其中在合成橡胶或热塑性合成树脂中加入钐-铁-氮磁性颗粒作为磁各向异性颗粒，并使所获得的混合物挤压成型同时使其磁场定向。
4、根据权利要求2的使用钐-铁-氮系磁性颗粒的挤压成型磁体，其中在合成橡胶或热塑性合成树脂中加入钐-铁-氮磁性颗粒和铁氧体颗粒作为磁各向异性颗粒，并使所获得的混合物挤压成型同时使其磁场定向。
5、根据权利要求1和2之一的使用钐-铁-氮系磁性颗粒的挤压成型磁体，其中合成橡胶或热塑性合成树脂是热塑性聚烯烃系合成树脂。
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