CN1431666A - 粘结型钕铁硼、铁基软磁粉体复合永磁材料及其制备方法 - Google Patents

粘结型钕铁硼、铁基软磁粉体复合永磁材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种粘结型钕铁硼、铁基软磁粉体复合永磁材料，由钕铁硼、铁基软磁粉体混合磁粉和高分子粘结剂组成。混合磁粉与高分子粘结剂的配方(按重量百分数计)：混合磁粉95％～98.5％，高分子粘结剂1.5％～5％；钕铁硼、铁基软磁粉体混合磁粉的配方(按重量百分数计)为：钕铁硼磁粉10％～90％，铁基软磁粉体10％～90％。工艺步骤：(1)制备铁基软磁粉体，将铁基材料熔炼成铸锭后快淬成非晶薄带，将非晶薄带进行晶化处理，晶化温度400℃～500℃，晶化时间60min～150min，晶化后的材料经充有氩气的真空球磨机球磨即可；(2)制备复合永磁材料，将混合磁粉用硅烷进行包覆处理，然后加入粘结剂与粉料混合均匀并通过压机压制成型。

Description

粘结型钕铁硼、铁基软磁粉体复合永磁材料及其制备方法
一、技术领域
本发明属于粘结型永磁材料，特别涉及两种或两种以上的合金粉末所复合成的粘结永磁材料。
二、背景技术
日本专利JP61-284906A公布了一种稀土永磁合金粉与铁氧体相复合的粘结型永磁材料，这种材料虽然能获得一定的磁性能而且成本大幅度降低，但是存在以下问题：(1)为了防止腐蚀，需要在复合永磁材料上进行电泳涂层保护，但是由于铁氧体的不可导电性导致复合永磁材料表面不能形成均匀完整的电泳树脂涂层，因而不能有效的保护极易被氧化的钕铁硼；(2)稀土永磁合金与铁氧体的温度系数(Br)均大，致使热稳定性很差；(3)稀土永磁合金与铁氧体粉末比重相差很大，不易混合均匀，难以保证磁性能的稳定；(4)如果采用冷压成型工艺，需要不规则形状的颗粒，球型粉末压制的压坯强度很低。而钕铁硼粉末为鳞片状，铁氧体粉末为球状，因而此种复合永磁材料的密度很低。已经商品化了的永磁材料的性能见下表：
                     粘结型复合永磁材料与粘结型铁氧体性能的比较
    磁体名称   Br(kGs)    Hcb(koe)  Hcj(koe) (BH)m(MGOe) Density(g/cm3)
  Sprax14/20p*     2.5     2.186   3.141     1.57     3.5
  Neofer25/50p**     4.0     3.518   5.905     3.518     4.3
  Neofer39/60p**     4.85     3.894   7.538     4.90     4.8
*代表一种粘结型铁氧体商品名
**代表钕铁硼与铁氧体的粘结型复合永磁材料商品名
中国专利ZL94111737.5公布了一种塑料粘结型铝镍钴、钕铁硼复合永磁材料，该种复合永磁材料中的组分铝镍钴合金磁粉，由于其含有战略元素钴以及中国资源储量比较少的镍，因而造成该种合金粉末价格比较高昂(现有价格一般在180RMB/kg左右)，并不能有效降低复合永磁材料的成本。
三、发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种新型的粘结型永磁复合材料及其制备方法，以满足社会的需要。
本发明的技术方案是：选用价格相当便宜的铁基软磁粉体作为磁粉的组分之一以降低复合永磁材料的成本；铁基软磁粉体不仅价格十分低廉(与铁氧体粉体相差不大，一般在5RMB/kg左右)，而且具有优良的导电性，因而与另一组分钕铁硼磁粉所制成的复合永磁材料也具有良好的导电性，在此种复合永磁材料表面可以形成均匀完整光滑的高分子树脂涂层，有效保护钕铁硼元素，极大地提高耐蚀性。就材料本身而言，铁基粉体的腐蚀电极电位比钕铁硼要高得多，加入一定量的铁基粉体，可以从整体上提高复合磁体腐蚀电极电位，从根本上提高复合磁体的耐蚀性。为了提高复合永磁材料的密度，从改变铁基软磁粉体的制备方法入手，将铁基材料先快淬成非晶态，然后将非晶态进行晶化处理，最后再进行粉碎处理，这样所得到的铁基软磁粉体与快淬钕铁硼粉体一样，都呈鳞片状，因而所压制出来的复合永磁材料具有比较高的密度，提高了综合物理性能。
上述粘结型复合永磁材料，其钕铁硼、铁基软磁粉体混合磁粉与高分子粘结剂的配方(按重量百分数计)为：
混合磁粉      95％～98.5％
高分子粘结剂  1.5％～5％
高分子粘结剂可以选用环氧树脂、酚醛树脂、钛酸二烯丙酯等等。
钕铁硼、铁基软磁粉体混合磁粉的配方(按重量百分数计)为：
钕铁硼磁粉    10％～90％
铁基软磁粉体  10％～90％
为了提高耐蚀性，通过电泳设备在复合永磁材料表面覆盖有高分子树脂涂层，该涂层可以是经过改性的环氧树脂涂层或者改性过的丙烯酸树脂等。
制备上述粘结型钕铁硼、铁基软磁粉体复合永磁材料的工艺步骤如下：
1、制备铁基软磁粉体
将铁基材料熔炼成铸锭后快淬成非晶薄带，然后将非晶薄带进行晶化处理，晶化温度400℃～500℃，晶化时间60min～150min，晶化后的材料在充有氩气的真空球磨机中球磨20～25分钟即制备成符合要求的铁基软磁粉体。
2、制备复合永磁材料
将铁基软磁粉体与钕铁硼磁粉混合均匀后用硅烷进行包覆处理，然后加入粘结剂与粉料混合均匀并通过压机压制成型，成型压力为6～10T。
本发明具有以下有益效果：
1、由于采用铁基软磁粉体作为原料，成本大幅度降低，与同性能的塑料粘结型铝镍钴、钕铁硼复合永磁材料相比，成本可降低15％左右。
2、铁基软磁粉体的腐蚀电极电位比钕铁硼要高得多，加入一定量的铁基软磁粉体，可以从整体上提高复合永磁材料的腐蚀电极电位，从根本上提高复合永磁材料的耐蚀性。
3、所采用的制备方法使铁基软磁粉体呈鳞片状，因而所压制出来的复合永磁材料具有比较高的密度，有利于提高综合物理性能。
4、具有较好的磁性能，磁能积(BH)max可达8.3MGoe.
5、生产工艺简单，原材料易于获取，便于工业化生产。
本发明可广泛应用于汽车制造、家用电器、微特电机、仪器仪表等领域。
四、具体实施方式
实施例1：
本实施例中有9种不同配方的混合磁粉(见表一和表二)；钕铁硼磁粉选用MQP-B磁粉，制备铁基软磁粉体选用铁硅硼基合金，熔炼成铸锭后进行快淬得到非晶薄带，非晶薄带的晶化温度为500℃，晶化时间为1小时，晶化后在充有氩气的真空球磨机中球磨的时间为20分钟；粘结剂选用环氧树脂，含量为2.5％(重量百分数)，混合磁粉的含量为97.5％(重量百分数)；不同比例混合磁粉用硅烷进行包覆处理，然后加入环氧树脂粘结剂混合均匀，在压机上压制成型，成型压力选为8T，成型体都为φ10×10mm的标准试样。
不同配方的混合磁粉所制成的复合永磁材料的密度和磁性能见表一和表二：
表一 不同配方的混合磁粉所制成的复合永磁材料的密度
    混合磁粉的组成     500℃晶化后密度ρ(g/cm3)
    NdFeB     6.227
    NdFeB∶Fe基软磁粉体＝9∶1     6.184
    NdFeB∶Fe基软磁粉体＝8∶2     6.175
    NdFeB∶Fe基软磁粉体＝7∶3     6.127
    NdFeB∶Fe基软磁粉体＝6∶4     6.145
    NdFeB∶Fe基软磁粉体＝5∶5     6.124
    NdFeB∶Fe基软磁粉体＝4∶6     6.122
    NdFeB∶Fe基软磁粉体＝3∶7     6.093
    NdFeB∶Fe基软磁粉体＝2∶8     6.084
    NdFeB∶Fe基软磁粉体＝1∶9     6.078
    Fe基软磁粉体     5.978
表二  不同配方的混合磁粉所制成的复合永磁材料的磁性能
 混合磁粉的组成     Br(kGs)     Hcb(koe)     Hcj(koe)   (BH)m(MGoe)
 NdFeB     7.125     5.769     8.861     10.67
 NdFeB∶Fe基软磁粉体＝9∶1     6.614     4.965     8.824     8.291
 NdFeB∶Fe基软磁粉体＝8∶2     6.192     4.173     8.497     6.407
 NdFeB∶Fe基软磁粉体＝7∶3     5.67     3.481     8.107     4.899
 NdFeB∶Fe基软磁粉体＝6∶4     5.278     2.865     7.34     3.643
 NdFeB∶Fe基软磁粉体＝5∶5     4.827     2.250     6.222     2.638
 NdFeB∶Fe基软磁粉体＝4∶6     4.454     1.646     3.657     1.758
 NdFeB∶Fe基软磁粉体＝3∶7     3.764     1.231     2.212     1.13
 NdFeB∶Fe基软磁粉体＝2∶8     3.124     0.7542     1.081     0.6281
 NdFeB∶Fe基软磁粉体＝1∶9     2.221     0.4273     0.5405     0.2512
 Fe基软磁粉体     1.277     0.1885     0.2011     0.1256
实施例2：
本实施例中，混合磁粉的配方为钕铁硼磁粉80％(重量百分数)，铁基软磁粉体20％(重量百分数)；钕铁硼磁粉选用MQP-B磁粉，制备铁基软磁粉体选用铁硅硼基合金，熔炼成铸锭后进行快淬得到非晶薄带，非晶薄带的晶化温度为500℃，晶化时间为1小时，晶化后在充有氩气的真空球磨机中球磨的时间为20分钟；粘结剂选用环氧树脂，含量为2％(重量百分数)，混合磁粉的含量为98％(重量百分数)；混合磁粉用硅烷进行包覆处理，然后加入粘结剂混合均匀，在压机上压制成型，成型压力选为8T，成型体为φ10×10mm。复合永磁材料的密度为6.272g/cm3，磁性能为剩磁Br＝6.481KGs，磁感矫顽力Hcb＝4.474koe，内禀矫顽力Hcj＝8.937koe，最大磁能积(BH)m＝7.16MGoe。
实施例3：
本实施例中，混合磁粉的配方为钕铁硼磁粉60％(重量百分数)，铁基软磁粉体40％(重量百分数)；钕铁硼磁粉选用MQP-B磁粉，制备铁基软磁粉体选用铁硅硼基合金，熔炼成铸锭后进行快淬得到非晶薄带，非晶薄带的晶化温度为450℃，晶化时间为1.5小时，晶化后在充有氩气的真空球磨机中球磨的时间为20分钟；粘结剂选用酚醛树脂，含量为3.5％(重量百分数)，混合磁粉的含量为96.5％(重量百分数)；混合磁粉用硅烷进行包覆处理，然后加入粘结剂混合均匀，在压机上压制成型，成型压力选为10T，成型体为φ10×10mm。复合永磁材料的密度为5.941g/cm3，磁性能为剩磁Br＝5.122KGs，磁感矫顽力Hcb＝2.865koe，内禀矫顽力Hcj＝7.931koe，最大磁能积(BH)m＝3.517MGoe。
实施例4：
本实施例中，混合磁粉的配方为钕铁硼磁粉20％(重量百分数)，铁基软磁粉体80％(重量百分数)；钕铁硼磁粉选用MQP-B磁粉，制备铁基软磁粉体选用铁硅硼基合金，熔炼成铸锭后进行快淬得到非晶薄带，非晶薄带的晶化温度为400℃，晶化时间为2小时，晶化后在充有氩气的真空球磨机中球磨的时间为25分钟；粘结剂选用环氧树脂，含量为4.5％(重量百分数)，混合磁粉的含量为95.5％(重量百分数)；混合磁粉用硅烷进行包覆处理，然后加入粘结剂混合均匀，在压机上压制成型，成型压力选为10T，成型体为φ10×10mm。复合永磁材料的密度为5.685g/cm3，磁性能为剩磁Br＝2.571KGs，磁感矫顽力Hcb＝0.704koe，内禀矫顽力Hcj＝1.068koe，最大磁能积(BH)m＝0.5025MGoe。

Claims (6)

1、一种粘结型钕铁硼、铁基软磁粉体复合永磁材料，其特征在于该复合永磁材料由钕铁硼、铁基软磁粉体混合磁粉和高分子粘结剂组成。
2、根据权利要求1所述的粘结型钕铁硼、铁基软磁粉体复合永磁材料，其特征在于混合磁粉与高分子粘结剂的配方(按重量百分数计)为：
混合磁粉     95％～98.5％
高分子粘结剂 1.5％～5％
3、根据权利要求1或2所述的粘结型钕铁硼、铁基软磁粉体复合永磁材料，其特征在于钕铁硼、铁基软磁粉体混合磁粉的配方(按重量百分数计)为：
钕铁硼磁粉    10％～90％
铁基软磁粉体  10％～90％
4、根据权利要求1或2所述的粘结型钕铁硼、铁基软磁粉体复合永磁材料，其特征在于该复合永磁材料表面覆盖有高分子树脂涂层。
5、根据权利要求3所述的粘结型钕铁硼、铁基软磁粉体复合永磁材料，其特征在于该复合永磁材料表面覆盖有高分子树脂涂层。
6、一种权利要求1、权利要求2、权利要求3所述的粘结型钕铁硼、铁基软磁粉体复合永磁材料的制备方法，其特征在于工艺步骤如下：
(1)制备铁基软磁粉体
将铁基材料熔炼成铸锭后快淬成非晶薄带，然后将非晶薄带进行晶化处理，晶化温度400℃～500℃，晶化时间60min～150min，晶化后的粉料在充有氩气的真空球磨机中球磨20～25分钟即制备成符合要求的铁基软磁粉体，
(2)制备复合永磁材料
将晶化后的铁基软磁粉体与钕铁硼磁粉混合均匀后用硅烷进行包覆处理，然后加入粘结剂与粉料混合均匀并通过压机压制成型。
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