CN101465188A

CN101465188A - 一种柔性稀土粘结磁体及其制造方法

Info

Publication number: CN101465188A
Application number: CNA2008101169632A
Authority: CN
Inventors: 闫春山; 王峰; 李亚峰; 刘小平
Original assignee: Beikuan Magnetic-Material Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Beikuang magnetic materials (Fuyang) Co., Ltd.
Priority date: 2008-07-22
Filing date: 2008-07-22
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2028-07-22
Also published as: CN101465188B

Abstract

本发明提供了一种柔性稀土粘结磁体及其制造方法。本发明的柔性稀土粘结磁体含有重量百分比为：85％－92％的复合永磁粉，6％－10％的粘结剂和2％－5％的加工助剂；其中，所述复合永磁粉包含：各向异性的钐铁氮永磁粉、各向异性的钕铁氮永磁粉和各向异性的钕铁硼永磁粉。本发明提供的柔性稀土粘结磁体是通过挤出成型的方法并施加取向场获得的具有很高的磁性能以及较好的柔性的稀土粘结磁体，拓宽了柔性磁体的使用范围，延伸了柔性磁体体系的磁性能空间，能够满足高精尖产品对磁体的磁性能和柔性的要求。

Description

一种柔性稀土粘结磁体及其制造方法

技术领域

本发明属于磁性材料领域，涉及一种粘结类永磁材料，尤其涉及一种柔性稀土粘结磁体及其制造方法。

背景技术

随着全球信息产业的飞速发展，在未来的十年内我国的IT产业将迅速崛起。计算机产业、汽车工业和消费类电子产品市场将对高性能磁性材料的需求呈现猛烈的增长，而现有的磁性材料由于自身的原因不能满足高、精、尖产品的需要。

目前，粘结类刚性永磁材料的磁能积(BH)_max可以达到80-160kJ/m³的范围，但其制品是刚性的，无法弹性变形，因此，无法利用这种永磁材料制成薄壁、长径比大的产品，难以满足高精尖产品在此磁性能范围内的需要。

挤出成型是一种连续化生产方法，可进行高效率流水作业，并且同样生产能力的设备成本比其它成型方法更低廉，更富于灵活性，主要可用于生产薄片状或薄壁环状等长径比大的磁性制品。通过挤出成型的方法可以制成长度基本不受限制的柔性粘结永磁产品，磁体厚度可达到0.5mm的超薄形态。但是，目前采用挤出成型所制成的柔性磁体均是由铁氧体(取向磁场能量低)或者各向同性的稀土磁粉(不加取向磁场)制成的，其磁性能不高，也难以满足高精尖产品对磁性能的要求。目前的柔性磁体中，常规的柔性粘结铁氧体磁体的最大磁能积仅为14kJ/m³左右，最新兴起的各向同性稀土柔性粘结磁体的最大磁能积也在50kJ/m³以下，这种磁体如果继续通过提高磁粉的填充量来增加磁粉的性能，就需要以丧失磁体的柔韧性为代价，导致磁体无法成型，达不到实际的使用要求。

200410027808.5和200410052150.3号中国专利申请中分别公开了一种柔性磁体及其制造方法，根据这两件专利申请公开的技术方案可以通过在制造过程中对磁体进行取向，获得具有较好的柔性的各向异性磁体。但是，这两件中国专利申请公开的技术方案中，所采用的磁粉分别为单一的钕铁氮磁粉和钕铁硼磁粉，其制造的柔性磁体虽然具有较佳的柔性，而且磁能积较高(最大磁能积约为96kJ/m³)，但是其技术方案中所采用的最终的成型方式是在硫化模具中成型，由于硫化机尺寸和硫化工艺的限制，这种成型方式会对磁体的尺寸和生产效率产生限制，因而无法生产长度基本不受限制的磁体，而且由于要进行硫化，因此生产工艺复杂，效率低。

200510021891.X和200510021944.8号中国专利申请中分别公开了一种粘结型钐铁氮、钕铁氮复合永磁材料及其制备方法，以及粘结型钐铁氮、钕铁氮、铁氧体永磁粉复合永磁材料及其制备方法。这两件专利申请公开的技术方案中，凡是具有较高磁性能的产品均是采用模压法制造，产品的形态为刚性；而且对于各向异性的磁粉，这两种专利公开的技术方案也是采用各向同性磁粉的制造工艺，没有加取向磁场，这会导致无法发挥高性能的各向异性磁粉的作用，导致制造的柔性形态的磁体的磁性能较低。

因此，制造一种既具备高的磁性能，又可以弯曲变形制成大长径比产品的磁体是本领域中亟待解决的问题之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种稀土粘结磁体，通过将各向异性的钐铁氮永磁粉、钕铁氮永磁粉和钕铁硼永磁粉相互粘结，获得的粘结磁体具有较高磁性能和良好的柔性，可以容易地弯曲变形。

本发明的目的还在于提供上述稀土粘结磁体的制造方法，采用挤出成型并在挤出过程中施加高能量取向场，获得具有高磁性能的柔性稀土粘结磁体。

为达到上述目的，本发明提供了一种柔性稀土粘结磁体，其含有重量百分比为：85％-92％的复合永磁粉，6％-10％的粘结剂和2％-5％的加工助剂；其中，该复合永磁粉包含：各向异性的钐铁氮永磁粉、各向异性的钕铁氮永磁粉和各向异性的钕铁硼永磁粉。

本发明所采用的钐铁氮永磁粉、钕铁氮永磁粉和钕铁硼永磁粉等均可以为商购的各向异性的永磁粉。用于制造本发明的柔性稀土粘结磁体的复合永磁粉可以包括重量百分比分别为5-90％的各向异性的钐铁氮永磁粉、各向异性的钕铁氮永磁粉和各向异性的钕铁硼永磁粉。

为提高最后获得的磁体的性能，本发明所采用的复合永磁粉可以为经过表面处理剂处理在磁粉颗粒表面形成氧化膜的磁粉。表面处理剂可以和磁粉发生化学反应，在磁粉颗粒表面形成氧化膜，增加稀土磁粉的抗氧化性，增加磁粉与粘结剂之间的相容性，增加二者之间的粘结力；本发明所采用的表面处理剂可以为本领域中常用的表面处理剂，例如：钛酸酯类和硅烷类处理剂。为使本发明制造的稀土粘结磁体具有较好的性能，优选地，在对复合永磁粉进行表面处理时，采用磷酸和硅烷偶联剂的混合物作为表面处理剂，其中，磷酸和硅烷偶联剂的重量分别可以为复合永磁粉重量的0.4％和0.6％；硅烷类处理剂可以和磁粉发生反应形成化学键，而磷酸可以使磁粉表面形成一层钝化膜，进一步改善磁粉表面的性质，另外，在磷酸的作用下，稀土磁粉不规则的形状可以得到改善，由处理前不规则的片状变成近似球形的粒状，这样可以增加挤出时磁粉的流动性，可以提高挤出所获得的磁条的力学性能。

在本发明提供的柔性稀土粘结磁体中，所采用的粘结剂为乙酸-醋酸乙烯共聚物、丁腈橡胶、氯化聚乙烯和氯磺化聚乙烯等中的一种或几种。

本发明的柔性稀土粘结磁体中，可以加入本领域常用的各种加工助剂，包括增韧剂和防老剂等，例如：DOP和BLE。加入增韧剂可以提高磁体的力学性能，尤其可以提高磁体的扯断伸长率；加入防老剂可以延长磁体的使用寿命，防止磁体老化脆断。为了使本发明所制造的粘结磁体获得更佳的延伸率，并具有较长的使用寿命，优选地，在制造本发明的粘结磁体的过程中所采用的增韧剂采用改性聚丁二烯，防老剂采用RD；改性聚丁二烯是一种粘稠的液体，与有机物有着优良的相容性，不会从有机物中析出，能够增加粘结剂的流动性，使粘结剂充分地浸润磁粉颗粒，避免磁体内部产生气孔，同时还兼有活性剂的作用，改善填充物的表面性质。

本发明还提供了一种上述柔性稀土粘结磁体的制造方法，其包括以下步骤：

对复合永磁粉与粘结剂、加工助剂进行混炼；

对混炼后的产物进行造粒，得到粒料；

通过挤出机将粒料挤出成型，得到柔性稀土粘结磁体；

其中，在挤出成型过程中施加取向磁场。

在制造本发明的柔性稀土粘结磁体的过程中，可以先利用表面处理剂对复合永磁粉进行处理，可以采用以下方式进行：将按磁粉重量百分比称量好的表面处理剂用纯净水稀释成浓度为2％的溶液，然后和磁粉一起倒入搅拌器中搅拌均匀，搅拌时间为3-5分钟，最后在氮气保护气氛下进行干燥；对永磁粉所进行的混炼等处理或操作均可以根据本领域常规的方式进行。另外，由于稀土类磁粉的颗粒尺寸均比较大，普遍在30-70微米，远大于铁氧体的颗粒尺寸(平均1-2微米)，因此，在挤出成型中，为达到较好的取向效果，可以采用高能量磁场使稀土磁粉克服粘结剂的阻力发生转动，获得各向异性的柔性稀土粘结磁体。

本发明通过各向异性的钐铁氮永磁粉、各向异性的钕铁氮永磁粉和各向异性的钕铁硼永磁粉等三种稀土永磁粉的组合，在复合磁粉含粉量较低的情况下得到了高性能的柔性磁体，模压工艺的含粉量一般为98％，压延工艺的含粉量一般为94％；并且通过在挤出成型的过程中采用高能量的取向磁场，达到取向的效果，使制备的柔性稀土粘结磁体具有较高的磁性能以及各向异性，在使用过程中能够充分发挥磁体的各向异性性能。同时，本发明制造的稀土粘结磁体还具有较好的柔性，可以通过弯曲变形制成大长径比的产品；并且，在挤出成型过程中，通过选择不同的模具，可以得到具有不同形状的柔性稀土粘结磁体。

本发明针对目前粘结磁体体系中存在的不足，提供了一种新型的柔性稀土粘结磁体及其制造方法，通过采用目前高性能的各向异性的钐铁氮永磁粉、钕铁氮永磁粉和钕铁硼永磁粉作为原料，可以解决现有技术中存在的问题，获得具有很高的磁性能以及较好的柔性的稀土粘结磁体，拓宽了柔性磁体的使用范围，延伸了柔性磁体体系的磁性能空间，能够满足高精尖产品对磁体的磁性能和柔性的要求。

本发明提供的柔性稀土粘结磁体可以提供多种机械、物理和磁性的组合，例如，可以通过模具的限制直接挤出成品磁体，也可以挤出较宽的磁体再根据要求进行冲压制成特殊形状的磁体，也可直接形成或加工成超长度、薄壁型结构的部件，可采用粘贴或压入等方法进行组合，且生产工艺简单，效率高，成本低廉。同时，本发明所采用的磁场取向挤出成型方法，可连续化生产，磁体的长度不受限制，且生产效率高，产品成本低廉，这是其他柔性磁体生产工艺无法达到的。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的柔性稀土粘结磁体及其制造方法进一步说明，但不能理解为对本发明的任何限制。

根据本发明的具体实施方案，本发明所提供的柔性稀土粘结磁体的制造方法可以包括以下具体步骤：

对包含各向异性的钐铁氮磁粉、各向异性的钕铁氮磁粉和各向异性的钕铁硼磁粉的复合永磁粉与粘结剂、加工助剂进行混炼，进行混炼时采用3L加压式密闭混炼机，混炼温度为90-100摄氏度，时间为15-20分钟，压力为0.6-0.8MPa；

将混炼得到的粉料在两辊压延机上进行压延，压延机的温度为40-50摄氏度，压延后得到厚度为2.5-3.0毫米的片材，然后用切粒机切粒，得到粒料，粒料大小以可以通过6目的标准筛为准；

通过挤出机将粒料挤出成型，得到柔性稀土粘结磁体；

其中，在挤出成型过程中施加取向磁场。

实施例1

本实施例中，所采用的复合永磁粉包含重量百分比为5％的各向异性钕铁氮永磁粉，45％的各向异性钐铁氮永磁粉和50％的各向异性钕铁硼永磁粉；所采用的粘结剂选用乙酸-醋酸乙烯共聚物，重量百分比为10％，复合永磁粉的重量百分比为88％，加工助剂的重量百分比为2％。

复合永磁粉经过表面处理剂(该表面处理剂为磷酸和硅烷偶联剂，其重量分别为复合永磁粉重量的0.4％和0.6％)处理后，与粘结剂和加工助剂混炼均匀，然后破碎造粒，收集通过6目的标准筛网的粒料，将得到的粒料通过挤出机在取向磁场的作用下挤出成型；其中挤出机的模具温度为160摄氏度，挤出机电流为3A，转速为15rpm/min，取向磁场的大小为1.5T。

本实施例提供的柔性稀土粘结磁体的磁性能为剩余磁感应强度Br＝0.63T，内禀矫顽力Hcj＝750KA/m，最大磁能积(BH)_max为62kJ/m³。

实施例2

本实施例中，所采用的复合永磁粉包含重量百分比为20％的各向异性钕铁氮磁粉，50％的各向异性钐铁氮磁粉和30％的各向异性钕铁硼磁粉；所采用的粘结剂选用乙酸-醋酸乙烯共聚物和氯化聚乙烯的混合物，重量百分比为6％，复合永磁粉的重量百分比为90％，加工助剂的重量百分比为4％。

复合永磁粉经过表面处理剂(该表面处理剂为磷酸和硅烷偶联剂，其重量分别为复合永磁粉重量的0.4％和0.6％)处理后，与粘结剂和加工助剂混炼均匀，然后破碎造粒，收集能够通过6目的标准筛网的粒料，将得到的粒料通过挤出机在取向磁场的作用下挤出成型；其中挤出机的模具温度为140摄氏度，挤出机电流为5A，转速为15rpm/min，取向磁场的大小为2.0T。

本实施例提供的柔性稀土粘结磁体的磁性能为剩余磁感应强度Br＝0.75T，内禀矫顽力Hcj＝752KA/m，最大磁能积(BH)_max为75kJ/m³。

实施例3

本实施例中，所采用的复合永磁粉包含重量百分比为50％的各向异性钕铁氮磁粉，25％的各向异性钐铁氮磁粉和25％的各向异性钕铁硼磁粉；所采用的粘结剂选用丁腈橡胶和氯磺化聚乙烯的混合物，重量百分比为10％，复合永磁粉的重量百分比为85％，加工助剂的重量百分比为5％。

复合永磁粉经过表面处理剂(该表面处理剂为磷酸和硅烷偶联剂，其重量分别为复合永磁粉重量的0.4％和0.6％)处理后，与粘结剂和加工助剂混炼均匀，然后破碎造粒，收集能够通过6目的标准筛网的粒料，将得到的粒料通过挤出机在取向磁场的作用下挤出成型；其中挤出机的模具温度为180摄氏度，挤出机电流为7A，转速为15rpm/min，取向磁场的大小为2.0T。

本实施例提供的柔性稀土粘结磁体的磁性能为剩余磁感应强度Br＝0.59T，内禀矫顽力Hcj＝738KA/m，最大磁能积(BH)_max为57kJ/m³。

实施例4

本实施例中，所采用的复合永磁粉包含重量百分比为30％的各向异性钕铁氮磁粉，30％的各向异性钐铁氮磁粉和40％的各向异性钕铁硼磁粉；所采用的粘结剂选用乙酸-醋酸乙烯共聚物和丁腈橡胶的混合物，重量百分比为8％，复合永磁粉的重量百分比为89％，加工助剂的重量百分比为3％。

复合永磁粉经过表面处理剂(该表面处理剂为磷酸和硅烷偶联剂，其重量分别为复合永磁粉重量的0.4％和0.6％)处理后，与粘结剂和加工助剂混炼均匀，然后破碎造粒，收集能够通过6目的标准筛网的粒料，将得到的粒料通过挤出机在取向磁场的作用下挤出成型；其中挤出机的模具温度为160摄氏度，挤出机电流为6A，转速为15rpm/min，取向磁场的大小为1.8T。

本实施例提供的柔性稀土粘结磁体的磁性能为剩余磁感应强度Br＝0.64T，内禀矫顽力Hcj＝740KA/m，最大磁能积(BH)_max为66kJ/m³。

Claims

1、一种柔性稀土粘结磁体，其含有重量百分比为：85％-92％的复合永磁粉，6％-10％的粘结剂和2％-5％的加工助剂；其中，所述复合永磁粉包含：各向异性的钐铁氮永磁粉、各向异性的钕铁氮永磁粉和各向异性的钕铁硼永磁粉。

2、如权利要求1所述的柔性稀土粘结磁体，其中，所述复合永磁粉中，各向异性的钐铁氮永磁粉、各向异性的钕铁氮永磁粉和各向异性的钕铁硼永磁粉的重量百分比分别为5-90％。

3、如权利要求1或2所述的柔性稀土粘结磁体，其中，所述复合永磁粉为经过表面处理剂处理，在磁粉颗粒表面形成氧化膜的磁粉。

4、如权利要求3所述的柔性稀土粘结磁体，其中，所述表面处理剂为磷酸和硅烷偶联剂的混合物，磷酸和硅烷偶联剂的重量分别为所述复合永磁粉重量的0.4％和0.6％。

5、如权利要求1所述的柔性稀土粘结磁体，其中，所述粘结剂为乙酸-醋酸乙烯共聚物、丁腈橡胶、氯化聚乙烯和氯磺化聚乙烯中的一种或几种。

6、如权利要求1所述的柔性稀土粘结磁体，其中，所述加工助剂包括增韧剂和防老剂。

7、如权利要求6所述的柔性稀土粘结磁体，其中，所述增韧剂为改性聚丁二烯。

8、如权利要求1所述的柔性稀土粘结磁体，该磁体为各向异性的磁体。

9、权利要求1-8任一项所述的柔性稀土粘结磁体的制造方法，其包括以下步骤：

对复合永磁粉与粘结剂、加工助剂进行混炼；

对混炼后的产物进行造粒，得到粒料；

通过挤出机将粒料挤出成型，得到柔性稀土粘结磁体；

其中，在挤出成型过程中施加取向磁场。

10、如权利要求9所述的制造方法，其中，在混炼之前，先利用表面处理剂对所述复合永磁粉进行表面处理。