一种稀土粘结磁体及其制造方法.pdf

一种稀土粘结磁体，由各向异性钕－铁－氮磁粉与热塑性树脂、加工助剂混炼均匀，在热塑性树脂熔融以上的温度加热混炼物，然后在磁场强度为0.5～5万Oe的磁场中将熔融物注入模具，冷却固化成型，其组分及重量含量为：各向异性钕－铁－氮磁粉84～97.5％、热塑性树脂2～12％、加工助剂0.1～4％。本发明稀土粘结永磁体具有低成本、优异的磁性能、机械强度高等特点，可广泛用于微电机、汽车制造、电子仪器等领域。

1、  一种稀土粘结磁体，其组分及重量含量为：
各向异性钕-铁-氮磁粉    84～97.5％
热塑性树脂              2～12％
加工助剂                0.1～4％。

2、  根据权利要求1所述的稀土粘结磁体，其特征在于：所述的各向异性钕-铁-氮磁粉的基本成分包括以Nd为主的稀土元素、以Fe为主的过渡金属元素、以N为主的基本元素。

3、  根据权利要求1所述的稀土粘结磁体，其特征在于：所述的热塑性树脂选用聚酰胺、聚氯乙烯、丙烯酸树脂、苯乙烯系树脂、聚苯醚、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯硫醚、氟系树脂和热塑性弹性体中的一种或几种。

4、  根据权利要求1所述的稀土粘结磁体，其特征在于：所述的加工助剂选用偶联剂、增塑剂、润滑剂、防老剂和抗氧剂中的一种或者几种。

5、  一种权利要求1所述的稀土粘结磁体的制造方法，其特征在于：首先将各向异性钕-铁-氮磁粉与热塑性树脂、加工助剂混炼均匀，在热塑性树脂熔融以上的温度加热混炼物，然后在磁场强度为0.5～5万Oe的磁场中将熔融物注入模具，冷却固化成型。

一种稀土粘结磁体及其制造方法
所属技术领域
本发明涉及一种稀土粘结磁体材料，本发明还涉及一种稀土粘结磁体材料的制造方法。
背景技术
稀土粘结磁体的制造方法通常是将稀土磁粉、粘结剂及少量加工助剂混合，通过模压成型法、挤出成型法或注射成型法，按其所要求的磁性能和形状制成磁体。
模压NdFeB磁体采用热固性树脂粘结剂，以模压成型工艺生产，是常用的一种制造方法。将NdFeB磁粉与热固性树脂及少量的润滑助剂混合均匀后，填入预先设计的金属模具中，在较大的压力作用下制成一定形状的磁体，然后在一定的温度下将内部的热固性树脂固化，以提高磁体的机械强度，最后还要进行表面处理如电泳或喷漆。用该方法制得的磁体可以有较高的磁粉含量，磁体的磁性能优良，但是需增加表面防腐处理工序，对环境有一定的污染性。
也有采用热塑性树脂与Nd-Fe-B磁粉混合，以注射成型工艺、挤出成型工艺来生产的稀土磁体。如CN 1167989A所述，采用了热塑性树脂为粘结剂，磁粉采用R-Fe-B系、Sm-Co系或Sm-Fe-N系磁粉，该专利所述热塑性树脂与以上磁粉有一定的亲和性，其说明的用量亦适合以上磁粉的加工。然而，使用粒径较小的磁性粉末Nd-Fe-N时，其用量不再适合，其适用的热塑性树脂种类也有所不同。采用Nd-Fe-B磁粉制得的磁体具有很高的磁性能，但是也有它的缺点：抗氧化腐蚀性能不好，磁体通常需要进行特殊的表面处理如电泳和喷漆；SmCo类磁体虽然防氧化腐蚀性好，但磁性能不高，且Co为战略物资，来源受限制。
上述稀土磁体的组合物所含稀土磁粉Nd-Fe-B，抗氧化腐蚀性能不好，且其加工对所需的热塑性树脂或热固性树脂种类和用量有一定的流动性要求，制作有一定的困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低、磁性能优良、耐腐蚀性好、机械强度高的新型稀土粘结磁体。
本发明的另一目的在于提供上述稀土粘结磁体的制造方法。
本发明提供的一种稀土粘结磁体，其组分及重量含量为：
各向异性钕-铁-氮磁粉    84～97.5％
          热塑性树脂    2～12％
            加工助剂    0.1～4％。
本发明稀土粘结磁体采用的钕-铁-氮磁粉的基本成分包括以Nd为主的稀土元素、以Fe为主的过渡金属元素、以N为主的基本元素；热塑性树脂选用聚酰胺、聚氯乙烯、丙烯酸树脂、苯乙烯系树脂、聚苯醚、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯硫醚、氟系树脂和热塑性弹性体中的一种或几种；加工助剂选用偶联剂、增塑剂、润滑剂、防老剂和抗氧剂中的一种或者几种。
本发明稀土粘结永磁体的制造方法是：首先将各向异性钕-铁-氮磁粉与热塑性树脂、加工助剂混炼均匀，在热塑性树脂熔融以上的温度加热混炼物，然后在磁场强度为0.5～5万Oe的磁场中将熔融物注入模具，冷却固化成型。
本发明所采用的稀土磁粉是钕-铁-氮磁粉，含有以Nd为主的稀土元素、以Fe为主的过渡元素、以N为主的基本成分。与Nd-Fe-B磁粉所不同的是它的抗氧化腐蚀性能比较好，具有更高的剩余磁感应强度，磁粉的生产工艺简单，磁粉中稀土含量少，不掺杂战略物质金属钴，经济效益也比Nd-Fe-B磁粉高。
本发明采用的粘结剂为热塑性树脂，以前模压Nd-Fe-B磁体采用的粘结剂为热固性树脂，它没有热塑性树脂那样具有良好的流动性和可加工性，成型性不是很好，所以本发明采用热塑性树脂为粘结剂。热塑性树脂种类的选择关系到磁体的机械强度、使用温度范围、成型的难易程度和获得的磁能积的大小。本发明使用的热塑性树脂为下面的一种或几种共混：聚酰胺、聚氯乙烯、丙烯酸树脂、苯乙烯系树脂、聚苯醚、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯硫醚、氟系树脂。采用以上树脂的原因是，它们与Nd-Fe-N磁粉具有良好的亲和性，加工时流动性好，另外制得的磁体可以具有较好的物理机械性能。在选择热塑性树脂的种类时，其加工温度是需要考虑的，有些树脂加工温度相当高，这时Nd-Fe-N磁粉容易氧化，树脂的加工温度不要超过380℃，最好能在300℃以下。有时为了获得良好的流动性和可加工性，对热塑性树脂的聚合度作出一定的要求，以10000-50000的分子量为佳。
本发明磁体采用注射成型法，该成型法是指在注射成型机内将磁体混合物加热熔融，以获取混合物的良好流动性，然后将该混合物注入预先设计的金属模具中，制得一定形状的磁体，该成型法有许多优点：磁体地形状自由度大、磁体成品率高、边废料可以回收利用。磁体在注射成型前，需要将磁体的混合物先混炼均匀，采用的混炼方法可以是辊式混炼法、捏炼机混炼法、螺杆挤出机混炼法。混炼的温度因采用的热塑性树脂的软化温度有关，在选择热塑性树脂种类时其软化温度是重要的参考因素，其中要考虑到钕-铁-氮磁粉的最高可加工温度，而混炼加工的温度应当在所选用的热塑性树脂熔熔温度以上，以保证混合物的良好流动性，在这样的温度下磁粉很容易与热塑性树脂粘结剂混匀，160～200℃熔融温度的热塑性树脂比较适合Nd-Fe-N磁体的注射成型。
本发明具有以下有益效果：
1.由于采用国产各向异性钕-铁-氮稀土磁粉作为原料，原料资源丰富并可有效降低成本。
2.由于各向异性钕-铁-氮稀土磁粉的耐腐蚀性优于快淬钕铁硼磁粉，所以本发明磁体的耐腐蚀性较好，因而其使用范围更广。
3.本发明磁体具有良好的机械强度和优良的磁性能。
4.本发明磁体可广泛用于微电机、汽车制造，电子仪器等领域。
具体实施方式
实施例1
磁粉采用平均粒径为2μm的Nd-Fe-N粉末，重量占混合物的94％，粘结剂采用聚酰胺树脂，该树脂的熔点在170℃，重量占5.7％，加工助剂采用胺类化合物抗氧剂，重量占0.3％，将该混合物在螺杆挤出机中进行混练，混炼温度为185℃，此时混合物被熔融并通过一金属模具成型为一直径3mm的线状，将所得的线状磁体裁切成长为4mm的颗粒状。
将制得的颗粒状混合物通过注射成型机注入金属模具中，注射成型机内混炼温度为185℃，模具置于10kOe的取向磁场中，制得的磁体外形为高10mm，直径为10mm的圆柱体。
检测该磁体的磁性能，最大磁能积(BH)max＝5.6MGOe，磁体密度为4.82g/cm²。
实施例2
磁粉采用平均粒径为2μm的Nd-Fe-N粉末，重量占混合物的94％，粘结剂采用聚酰胺树脂，该树脂的熔点在170℃，重量占5.3％，加工助剂采用酮胺类化合物抗氧化剂，重量占0.7％，将该混合物在螺杆挤出机中进行混练，混炼温度为185℃，此时混合物被熔融并通过一金属模具成型为一直径3mm的线状，将所得的线状磁体裁切成长为4mm的颗粒状。
将制得的颗粒状混合物通过注射成型机注入金属模具中，注射成型机内混炼温度为185℃，模具置于10kOe的取向磁场中，制得的磁体外形为高10mm，直径为10mm的圆柱体。
检测该磁体的磁性能，最大磁能积(BH)max＝6.0MGOe，磁体密度为4.93g/cm²。
实施例3
磁粉采用平均粒径为2μm的Nd-Fe-N粉末，重量占混合物的95％，粘结剂采用聚酰胺树脂，该树脂的熔点在170℃，重量占4.5％，加工助剂采用肼类化合物抗氧化剂，重量占0.5％，将该混合物在螺杆挤出机中进行混练，混炼温度为185℃，此时混合物被熔融并通过一金属模具成型为一直径3mm的线状，将所得的线状磁体裁切成长为4mm的颗粒状。
将制得的颗粒状混合物通过注射成型机注入金属模具中，注射成型机内混炼温度为185℃，模具置于10kOe的取向磁场中，制得的磁体外形为高10mm，直径为10mm的圆柱体。
检测该磁体的磁性能，最大磁能积(BH)max＝6.3MGOe，磁体密度为5.13g/cm²。
实施例4
磁粉采用平均粒径为2μm的Nd-Fe-N粉末，重量占混合物的94.5％，粘结剂采用聚甲醛，该树脂的熔点在175℃，重量占4.7％，加工助剂采用肼类化合物抗氧化剂，重量占0.8％，将该混合物在螺杆挤出机中进行混练，混炼温度为185℃，此时混合物被熔融并通过一金属模具成型为一直径3mm的线状，将所得的线状磁体裁切成长为4mm的颗粒状。
将制得的颗粒状混合物通过注射成型机注入金属模具中，注射成型机内混炼温度为185℃，模具置于10kOe的取向磁场中，制得的磁体外形为高10mm，直径为10mm的圆柱体。
检测该磁体的磁性能，最大磁能积(BH)max＝6.1MGOe，磁体密度为5.04g/cm²。
以上实施例磁体加工容易实现，磁性能优良，机械强度高。
比较例1
磁粉采用平均粒径为2μm的Nd-Fe-N粉末，重量占混合物的90％，粘结剂采用聚酰胺树脂，该树脂的熔点在170℃，重量占8.5％，加工助剂采用胺类化合物抗氧化剂，重量占1.5％，将该混合物在螺杆挤出机中进行混练，混炼温度为185℃，此时混合物被熔融并通过一金属模具成型为一直径3mm的线状，将所得的线状磁体裁切成长为4mm的颗粒状。
将制得的颗粒状混合物通过注射成型机注入金属模具中，注射成型机内混炼温度为185℃，模具置于10kOe的取向磁场中，制得的磁体外形为高10mm，直径为10mm的圆柱体。
检测该磁体的磁性能，最大磁能积(BH)max＝4.3MGOe，磁体密度为4.59g/cm²。该磁体磁性能不高，
比较例2
磁粉采用平均粒径为2μm的Nd-Fe-N粉末，重量占混合物的97.5％，粘结剂采用聚酰胺树脂，该树脂的熔点在170℃，重量占2.5％，将该混合物在金属模具中用5t/cm²的外力压缩成型，金属模具内温度为185℃，模具置于10kOe的取向磁场中，制得的磁体外形为高10mm，直径为10mm的圆柱体。
该磁体从金属模具中取出时有边角的破裂，且因内部生热的问题，磁粉氧化严重，出现着火现象，成型困难。
参照本发明的实施例和比较例，本发明制得的磁体具有良好的磁特性、较高的机械强度、优良的耐氧化腐蚀性能，且加工流动性好。