CN109767905B - 一种磁铁材料热压成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磁铁成型技术领域，尤其公开了一种磁铁材料热压成型工艺，包括如下步骤：提供石墨烯粉、磁性粉及粘结剂；提供搅拌装置，搅拌装置将石墨烯粉、磁性粉及粘结剂混合搅拌均匀形成磁性粉；提供成型模具及施压装置，成型模具设有发热件及模腔，模腔容设搅拌装置处理后的磁性粉，发热件发出的热量传递至模腔内的磁性粉以加热磁性粉，施压装置向模腔内发热件加热后的磁性粉施加压力使得磁性粉成型为磁性件；利用石墨烯的特性，提升磁铁材料的磁能积及抗氧化能力、提高磁铁材料的矫顽力、确保磁铁材料的各向同性；粘结剂增强磁铁材料的粘结力，利用成型模具热压成型磁性件，降低磁性件的加工制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及磁铁成型技术领域，尤其公开了一种磁铁材料热压成型工艺。
背景技术
磁铁是常用的基本配件之一，磁铁的应用领域极广，例如电机、磁悬浮、电磁铁等均运用到磁铁，磁铁主要由磁性件经由充磁机充磁制成，现有技术中主要是先将磁性材料高温烧结形成磁性件，然后再对磁性件进行切割、打磨成制成半成品，然后再将半成品经由充磁机充磁形成磁铁。磁铁的加工工艺繁琐，制造成本居高不下。此外，现有磁性材料的磁能积、抗氧化能力均相对较低，矫顽力亦相对较弱，磁性材料的各项异性亦对充磁产生不良影响，导致磁性材料的性能欠佳，不能满足磁性材料越来越严格的要求。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种磁铁材料热压成型工艺，利用石墨烯的特性，提升磁铁材料的磁能积及抗氧化能力、提高磁铁材料的矫顽力、确保磁铁材料的各向同性；粘结剂增强磁铁材料的粘结力，利用成型模具热压成型磁性件，降低磁性件的加工制造成本。
为实现上述目的，本发明的一种磁铁材料热压成型工艺，包括如下步骤：
提供石墨烯粉、磁性粉及粘结剂；
提供搅拌装置，搅拌装置用于将石墨烯粉、磁性粉及粘结剂混合搅拌均匀形成磁性粉；
提供成型模具及施压装置，成型模具设有发热件及模腔，模腔用于容设搅拌装置处理后的磁性粉，发热件发出的热量传递至模腔内的磁性粉以加热磁性粉，施压装置向模腔内发热件加热后的磁性粉施加压力使得磁性粉成型为磁性件。
优选地，所述发热件发出的热量传递至模腔内的磁性粉以使得磁性粉的温度升高至150-1500℃。
优选地，所述发热件发出的热量传递至模腔内的磁性粉以使得磁性粉的温度升高至基准温度，基准温度大于粘结剂的熔点，基准温度小于石墨烯粉的熔点及磁性粉的熔点。
优选地，所述成型模具包括固定模板及与固定模板可拆卸连接的活动模板，固定模板、活动模板围设形成模腔，施压装置具有动力泵，动力泵将搅拌装置处理后的磁性粉泵入模腔内并对模腔内的磁性粉施加压力。
优选地，所述磁铁材料热压成型工艺还包括如下步骤：
提供三个研磨装置，三个研磨装置分别将石墨烯料、磁性料、粘结剂料磨削形成石墨烯粉、磁性粉、粘结剂。
优选地，每一所述研磨装置均配置有第一滤网及第二滤网，第一滤网的过滤孔的孔径小于第二滤网的过滤孔的孔径，经由第二滤网漏出的物料、且被第一滤网挡止的物料输送至搅拌装置。
优选地，所述磁性粉的粒径与石墨烯粉的粒径相同，粘结剂的粒径小于磁性粉的粒径。
优选地，所述磁性粉的粒径为3-5μm。
优选地，所述粘结剂的粒径为20-35pm。
优选地，所述石墨烯粉、磁性粉及粘结剂的质量比为(1-20)：(70-95)：(5-10)。
优选地，所述粘结剂由以下重量份的原料制得：双酚A型环氧树脂60-70份、高密度聚乙烯7-12份、蜜胺甲醛树脂5-8份、气相纳米二氧化硅4-7份、聚二甲基硅烷3-5份、三羟甲基乙烷3-5份、硬脂酸3-5份、二乙氨基丙氨2-4份。
优选地，所述粘结剂的制备方法包括以下步骤：按比例将各组分在熔融状态下混合均匀后得到粘结剂混合料，然后将粘结剂混合料处理得到粘结剂。
本发明的粘结剂与磁性粉以及石墨烯粉的结合力强，附着均匀，使磁性件具有优良的机械性能和耐腐蚀性，可加工性好，制得的产品密度分布均匀、不易变形，不易出现边角缺料、产生流纹等缺陷，产品质量稳定，有利于降低磁性件的加工制造成本。
本发明通过将双酚A型环氧树脂6、高密度聚乙烯和蜜胺甲醛树脂相配合，作为基体成分，使制得的粘结剂具有良好的粘结性和力学性能，并通过添加气相纳米二氧化硅、聚二甲基硅烷、三羟甲基乙烷、硬脂酸、二乙氨基丙氨，可改善粘结剂与磁性粉以及石墨烯粉的相容性，提高其分散效果，改善磁性件的稳定性，提高其材料的尺寸精度，减少其表面缺陷。
气相纳米二氧化硅具有较多表面微孔，具有比表面积大和表面羟基含量高等优点，与粘结剂中的其他有机成分相容性好，可均匀分散于粘结剂体系中，提高粘结剂的耐水性和粘结强度，并使磁性件具有良好的力学性能。硬脂酸可减小粘结剂、磁性粉以及石墨烯粉整体体系与模具内表面的摩擦，便于成型和脱膜，减少损失，降低成本。蜜胺甲醛树脂可将体系中的共聚物分子连接起来以形成交联的网状结构，能提高粘结剂的粘合力、耐溶剂能力，并提高其耐热性，增大内聚强度，改善粘结剂的粘接性能，综合性能优越。
优选地，所述磁性粉为钕铁硼粉。
本发明的有益效果：利用石墨烯的特性，提升磁铁材料的磁能积及抗氧化能力、提高磁铁材料的矫顽力、确保磁铁材料的各向同性；粘结剂增强磁铁材料的粘结力，利用成型模具热压成型磁性件，降低磁性件的加工制造成本。
附图说明
图1为本发明的结构布局框图。
附图标记包括：
1—搅拌装置2—成型模具3—施压装置
4—发热件5—模腔6—研磨装置。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
请参阅图1所示，本发明的一种磁铁材料热压成型工艺，包括如下步骤：
提供石墨烯粉、磁性粉及粘结剂；
提供搅拌装置1，使用过程中，利用外界的输送装置将墨烯粉、磁性粉及粘结剂按照预先设置的重量比例输送至搅拌装置1内，搅拌装置1用于将石墨烯粉、磁性粉及粘结剂混合搅拌均匀形成磁性粉；
提供成型模具2及施压装置3，成型模具2设有发热件4及模腔5，模腔5用于容设搅拌装置1混合搅拌处理后所形成的磁性粉，发热件4发出的热量传递至模腔5内的磁性粉以加热磁性粉，施压装置3向模腔5内发热件4加热后的磁性粉施加压力使得磁性粉经由热压成型为磁性件。
利用磁性件中的石墨烯的特性，提升磁铁材料的磁能积及抗氧化能力，确保磁性件制成的磁铁单位体积的磁性更强，避免磁性件制成的磁铁受到外界环境的氧化而变性；提高磁铁材料的矫顽力，延缓磁性件制成的磁铁消磁率，确保磁铁的磁性大小的性能稳定；确保磁铁材料的各向同性，便于充磁机轻松充磁出所需极性的磁铁；粘结剂增强磁铁材料的粘结力，降低磁性件制成的磁铁受到外界碰撞而松散的几率；利用成型模具2一次性热压成型磁性件，根据所需形状，即可在成型模具2上加工出所需形状的模腔5，无需对磁性件进行切割、磨削加工，简化磁性件的加工成型工序，降低磁性件的加工制造成本。
所述发热件4发出的热量传递至模腔5内的磁性粉以使得磁性粉的温度升高至150-1500℃；优选地，发热件4发出的热量传递至模腔5内的磁性粉以使得磁性粉的温度升高至500℃，使得模腔5内的磁性粉处于高温状态，使得粘结剂充分融化混合在磁性粉中，配合施压装置3的压力状态，确保模腔5内的磁性粉形成致密坚固的磁性件，提升磁性件的密度及粘结强度。
所述发热件4发出的热量传递至模腔5内的磁性粉以使得磁性粉的温度升高至基准温度，基准温度大于粘结剂的熔点，确保粘结剂可以充分融化，基准温度小于石墨烯粉的熔点及磁性粉的熔点，避免石墨烯粉、磁性粉因高温影响而变性，在保证磁性件自身强度的前提下，确保磁性件的性能。
所述成型模具2包括固定模板及与固定模板可拆卸连接的活动模板，固定模板、活动模板围设形成模腔5，施压装置3具有动力泵，动力泵将搅拌装置1处理后的磁性粉泵入模腔5内并对模腔5内的磁性粉施加压力，确保模腔5内的磁性粉处于高压状态。当然，根据需要，施压装置3还可以为抽真空装置，抽真空装置对模腔5进行抽真空，进而保证模腔5内的磁性粉处于高压力状态。
所述磁铁材料热压成型工艺还包括如下步骤：
提供三个研磨装置6，三个研磨装置6分别将石墨烯料、磁性料、粘结剂料磨削形成石墨烯粉、磁性粉、粘结剂，三个研磨装置6的输出物料(即石墨烯粉、磁性粉、粘结剂)分别经由输出装置按照预定重量比例输送至搅拌装置1中，实现磁性材料的自动生产及磁性件的自动成型，辅助提升磁铁制造的自动化程度，确保磁铁生产品质的稳定性。
每一所述研磨装置6均配置有第一滤网及第二滤网，第一滤网的过滤孔的孔径小于第二滤网的过滤孔的孔径，经由第二滤网漏出的物料、且被第一滤网挡止的物料输送至搅拌装置1，利用第二滤网虑除超出预定颗粒粒度的物料，避免超出预定颗粒粒度的物料降低磁性件自身的粘结强度；利用第一滤网虑除小于预定颗粒粒度的物料，防止小于预定颗粒粒度的物料影响磁性件充磁后磁力的大小，确保磁性件的品质稳定性。
所述磁性粉的粒径与石墨烯粉的粒径相同，粘结剂的粒径小于磁性粉的粒径，使得粘结剂颗粒填充在磁性粉颗粒与石墨烯粉颗粒的间隙之间，确保磁性件自身粘结强度的均匀性。
优选地，所述磁性粉的粒径为3-5μm，所述粘结剂的粒径为20-35pm，1pm＝1μm/1000，使得每一个磁性粉颗粒、每一个石墨烯粉颗粒的圆周均“包围”有多个粘结剂颗粒，确保磁性粉可以充分的混合均匀，同时确保磁性件自身的粘结强度最大化，防止磁性件容易碎裂。
本实施例中，所述磁性粉为钕铁硼粉，磁性件制成的磁铁为强力磁铁。
实施例2
本实施例中，所述石墨烯粉、磁性粉及粘结剂的质量比为10：80：8。
本实施例中，所述粘结剂由以下重量份的原料制得：双酚A型环氧树脂65份、高密度聚乙烯9份、蜜胺甲醛树脂6份、气相纳米二氧化硅5份。聚二甲基硅烷4份、三羟甲基乙烷4份、硬脂酸4份、二乙氨基丙氨3份。
较述地，所述粘结剂的制备方法包括以下步骤：按比例将各组分在熔融状态下混合均匀后得到粘结剂混合料，然后将粘结剂混合料处理得到粘结剂。
本实施例的其余内容同实施例1，这里不再赘述。
实施例3
本实施例中，所述石墨烯粉、磁性粉及粘结剂的质量比为1：70：5。
本实施例中，所述粘结剂由以下重量份的原料制得：双酚A型环氧树脂60份、高密度聚乙烯7-份、蜜胺甲醛树脂5份、气相纳米二氧化硅4份、聚二甲基硅烷3份、三羟甲基乙烷3份、硬脂酸3份、二乙氨基丙氨2份。
本实施例中，所述粘结剂的制备方法包括以下步骤：按比例将各组分在熔融状态下混合均匀后得到粘结剂混合料，然后将粘结剂混合料处理得到粘结剂。
本实施例的其余内容同实施例1，这里不再赘述。
实施例4
本实施例中，所述石墨烯粉、磁性粉及粘结剂的质量比为20：95：10。
本实施例中，所述粘结剂由以下重量份的原料制得：双酚A型环氧树脂70份、高密度聚乙烯12份、蜜胺甲醛树脂8份、气相纳米二氧化硅7份。聚二甲基硅烷5份、三羟甲基乙烷5份、硬脂酸5份、二乙氨基丙氨4份。
本实施例中，所述粘结剂的制备方法包括以下步骤：按比例将各组分在熔融状态下混合均匀后得到粘结剂混合料，然后将粘结剂混合料处理得到粘结剂。
本实施例的其余内容同实施例1，这里不再赘述。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种磁铁材料热压成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：
提供石墨烯粉、磁性粉及粘结剂；
提供搅拌装置，搅拌装置用于将石墨烯粉、磁性粉及粘结剂混合搅拌均匀形成磁性粉；
提供成型模具及施压装置，成型模具设有发热件及模腔，模腔用于容设搅拌装置处理后的磁性粉，发热件发出的热量传递至模腔内的磁性粉以加热磁性粉，施压装置向模腔内发热件加热后的磁性粉施加压力使得磁性粉成型为磁性件；
提供三个研磨装置，三个研磨装置分别将石墨烯料、磁性料、粘结剂料磨削形成石墨烯粉、磁性粉、粘结剂；
每一所述研磨装置均配置有第一滤网及第二滤网，第一滤网的过滤孔的孔径小于第二滤网的过滤孔的孔径，经由第二滤网漏出的物料、且被第一滤网挡止的物料输送至搅拌装置；
所述发热件发出的热量传递至模腔内的磁性粉以使得磁性粉的温度升高至基准温度，基准温度大于粘结剂的熔点，基准温度小于石墨烯粉的熔点及磁性粉的熔点；
所述成型模具包括固定模板及与固定模板可拆卸连接的活动模板，固定模板、活动模板围设形成模腔，施压装置具有动力泵，动力泵将搅拌装置处理后的磁性粉泵入模腔内并对模腔内的磁性粉施加压力；
所述磁性粉的粒径与石墨烯粉的粒径相同，粘结剂的粒径小于磁性粉的粒径，使得粘结剂颗粒填充在磁性粉颗粒与石墨烯粉颗粒的间隙之间，确保磁性件自身粘结强度的均匀性。
2.根据权利要求1所述的磁铁材料热压成型工艺，其特征在于：所述发热件发出的热量传递至模腔内的磁性粉以使得磁性粉的温度升高至150-1500℃。
3.根据权利要求1所述的磁铁材料热压成型工艺，其特征在于：所述石墨烯粉、磁性粉及粘结剂的质量比为(1-20)：(70-95)：(5-10)。
4.根据权利要求1所述的磁铁材料热压成型工艺，其特征在于：所述磁性粉为钕铁硼粉，所述磁性粉的粒径为3-5μm。
5.根据权利要求1所述的磁铁材料热压成型工艺，其特征在于：所述粘结剂的粒径为20-35pm。
6.根据权利要求1所述的磁铁材料热压成型工艺，其特征在于：所述粘结剂由以下重量份的原料制得：双酚A型环氧树脂60-70份、高密度聚乙烯7-12份、蜜胺甲醛树脂5-8份、气相纳米二氧化硅4-7份、聚二甲基硅烷3-5份、三羟甲基乙烷3-5份、硬脂酸3-5份、二乙氨基丙氨2-4份。
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