[發(fā)明專利]一種硬磁鐵氧體陶瓷部件磁場凝膠注模成形方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810056867.3
• 申請日: 2008-01-25
• 公開（公告）號: CN101224600A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 郭志猛;石棋;郝俊杰
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B28B15/00
• 分類號: B28B15/00;B28C1/04;B28C1/06;B28B1/02;B28B1/087;B28B11/24
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技術領域

本發(fā)明屬于陶瓷材料領域，涉及一種硬磁鐵氧體陶瓷部件磁場凝膠注模成形方法。

背景技術

硬磁鐵氧體在現(xiàn)代科學與工業(yè)技術領域的應用日漸廣泛，磁感應強度的高低是評價其性能優(yōu)劣的重要指標之一。目前硬磁鐵氧體材料多采用強磁場(100mT以上)下干壓成形，以實現(xiàn)粉體粒子中的磁疇的一致取向，達到提高材料磁感應強度的目的。但干粉粒子間的磨擦阻力大，不利于粒子的取向。另一方面，采用強磁場下干壓成形，因磁場在坯體中的不均勻分布，使得坯體中的磁疇一致取向程度不高，因此，大尺寸硬磁鐵氧體制品的制造很難。

凝膠注模成形(gelcasting)由美國橡樹嶺國家實驗室M.A.Janney教授等人于20世紀90年代初發(fā)明的，是近年倍受關注的一種復雜形狀陶瓷部件成形方法。其原理是將有機單體、溶劑和陶瓷粉末制備成懸浮性能好的低粘度、高固相含量的漿料，加入引發(fā)劑及催化劑，注入非多孔模具中。在一定的溫度條件下，有機單體交聯(lián)聚合成三維網(wǎng)絡狀聚合物凝膠，并使粉末顆粒原位粘結(jié)而固化成坯體。凝膠注模成形工藝的優(yōu)點是易成形復雜形狀制品，可成形近凈尺寸的坯體，成形坯體組份均勻、密度均勻、缺陷少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是利用凝膠注模成形是一種漿料成形的特點，在低粘度的漿料中，固相粒子轉(zhuǎn)向阻力小，在較低的成形磁場下，得到磁疇一致取向程度高的硬磁鐵氧體坯體，最終提高硬磁鐵氧體材料的磁感應強度。

本發(fā)明硬磁鐵氧體陶瓷部件磁場凝膠注模成型方法包括以下各步驟：

1)丙烯酰胺(AM)、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAM)以重量比1∶(4～16)混合，加入去離子水制成均一穩(wěn)定的水溶液；

2)將上述溶液與硬磁鐵氧體陶瓷粉料、分散劑聚丙烯酸銨(PPA-NH₄)混合。丙烯酰胺(AM)的用量占陶瓷粉料用量的1～8wt％，分散劑用量占陶瓷粉料重量的0.2～2.0wt％，制備成固相體積分數(shù)為45～55Vol％的硬磁鐵氧體懸浮漿料。

3)將第二步驟所得混合料球磨8～48h；加入引發(fā)劑過硫酸銨(APS)和催化劑：N，N，N’，N’-四甲基乙二銨(TEMED)；40ml漿料中加入10wt％濃度的引發(fā)劑0.03～0.06ml，加入催化劑0.05～0.08ml；

4)將第3步所得漿料在室溫真空除泡10～30min；

5)將非孔材料玻璃、金屬、橡膠、塑料或石蠟模具置于5～30mT的恒磁場中，模具和恒磁鐵固定在一起。

6)將第四步所得漿料注入模具中，之后加熱模具至40～80℃，約30～120min后脫模(其中石蠟模具加熱溫度應控制在50℃以下)，坯體在室溫下真空干燥2～3天，脫模，即可得到磁疇一致取向性好的硬磁鐵氧體坯體。

本發(fā)明的優(yōu)點是在弱磁場下成形，獲得磁疇一致取向性好的大尺寸、復雜外形的硬磁鐵氧體坯體。

具體實施方式

實施例1：鍶鐵氧體陶瓷部件磁場凝膠注模成型

鍶鐵氧體為市售工業(yè)粉，純度為97％以上；丙烯酰胺(AM)、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAM)、過硫酸銨(APS)和催化劑N，N，N’，N’-四甲基乙二銨(TEMED)均為國藥化學試劑有限公司生產(chǎn)，N，N，N’，N’-四甲基乙二銨為無色透明溶液，過硫酸銨為白色結(jié)晶，其它均為白色粉末。聚丙烯酸銨(PPA-NH₄)為廣州市洞庭工貿(mào)有限公司生產(chǎn)，標準含量30wt％，黃色溶液。

將8g丙烯酰胺、2gN，N’-亞甲基雙丙烯酰胺溶入100ml去離子水中制成溶液，加入510g鍶鐵氧體粉和2.6g聚丙烯酸銨，球磨24h。滴入10wt％濃度的過硫酸銨溶液0.12ml，滴入N，N，N’，N’-四甲基乙二銨0.20ml，并充分攪拌。

將上述漿料真空除泡20min，制得固相體積分數(shù)約為50％，粘度為900mP.s的鍶鐵氧體陶瓷漿料。將漿料注入強度為15mT的恒磁磁場中的模具中，在50℃保溫120min，漿料固化成坯體，脫模后真空干燥2天即可得到高質(zhì)量鍶鐵氧體陶瓷坯體。

實施例2：鋇鐵氧體陶瓷部件磁場凝膠注模成型

鋇鐵氧體為市售工業(yè)粉，純度為97％以上；丙烯酰胺(AM)、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAM)、過硫酸銨(APS)和催化劑N，N，N’，N’-四甲基乙二銨(TEMED)均為國藥化學試劑有限公司生產(chǎn)，N，N，N’，N’-四甲基乙二銨為無色透明溶液，過硫酸銨為白色結(jié)晶，其它均為白色粉末。聚丙烯酸銨(PPA-NH₄)為廣州市洞庭工貿(mào)有限公司生產(chǎn)，標準含量30wt％，黃色溶液。