[發明專利]采用保壓固化工藝制備各向異性粘結磁體的方法

有效

• 申請號: 201210545875.0
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN102982961A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 孫愛芝;董娟;張倩;徐文歡;吳深;強文江
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H01F7/02
• 分類號: H01F7/02;H01F41/02;H01F1/08;B22F3/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明屬于各向異性模壓粘結磁體的制備方法，具體涉及一種高取向、高密度、高表面平整性的各向異性粘結磁體的保壓固化技術。

背景技術

采用熱固性樹脂制備模壓各向異性粘結磁體的基本工藝流程為：

磁粉與粘結劑、添加劑混煉得到復合磁粉→磁場取向→成型/溫壓成型→退磁→固化→防腐處理→性能檢測，其中添加劑是指潤滑劑、偶聯劑等；粘結劑一般采用環氧樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂。在一定的溫度范圍內對環氧樹脂粘結劑加熱，其粘度隨保溫時間的變化曲線如圖1所示。在保溫的過程中，首先環氧樹脂粘結劑受熱而軟化、液化，表現為粘度急劇降低，流動性大大提高；隨著保溫時間的進一步延長，將發生交聯固化，環氧樹脂失去流動性，成為固體。保溫溫度不同，軟化時間和交聯固化時間將不同。一般情況下，提高加熱溫度會導致軟化和固化所需時間的縮短。

成型工藝可以采用室溫成型或溫壓成型。溫壓取向成型是指磁粉在一定的溫度下，進行取向和成型的過程。在溫壓成型過程中，復合磁粉受熱，其中的粘結劑將軟化、液化，隨后取向壓制，這樣能夠利用粘結劑軟化后粘度降低所起的潤滑作用，達到降低磁粉間及磁粉與模壁間轉動及摩擦阻力的目的，進而提高磁體的取向度和密度。由于粘結磁體的最大磁能積（BH）max正比于剩磁(Br)的平方，而剩磁可以表示為：

其中，——磁性粉末的剩磁；

d——磁體的實際密度；

d₀——粘結磁體的理論密度；

——非磁性相在磁體中所占的體積分數；

——取向度。

?

因此，取向度和磁體實際密度的提高將有利于提高各向異性粘結磁體的磁性能。

采用室溫模壓成型工藝制備的磁體的固化過程及采用溫壓成型工藝制備磁體的溫壓和固化過程中，磁體中的環氧樹脂類熱固性樹脂都將經歷升溫和保溫的過程。由于常規的取向壓制過程的時間都比較短（一般不會超過1min），因此，即便采用溫壓成型，粘結劑僅發生了軟化，來不及交聯固化，在隨后的固化工藝過程中，粘結劑均要經歷先軟化后固化的過程。

取向成型后磁體要經退磁處理，以減小取向磁粉間的磁排斥作用對磁體結構完整性和磁體表面平整性的不利影響。

然而，由于NdFeB材料的居里溫度超過了粘結磁體所用的環氧樹脂類粘結劑的承受極限，因此，對于取向成型后的各向異性NdFeB粘結磁體，不能采用熱退磁技術，而目前的非熱退磁技術，特別是實際生產中多采用的交流退磁、反向脈沖退磁技術難于實現沒有剩磁的理想完全退磁狀態。由于取向成型后磁體內部粉末顆粒的易磁化方向將趨于同向排列，因此，退磁不凈的磁粉顆粒之間具有很大的磁排斥作用。

在隨后的固化階段，當粘結劑軟化時，其潤滑作用使得粉末顆粒間的機械咬合力大大降低，在取向粉末顆粒之間的磁相互排斥作用下，使得部分取向粉末顆粒能夠掙脫粉末間的機械咬合力，造成顆粒轉動、移位，特別是對于處在磁體表面和棱角處的粉末顆粒，這種現象就更明顯，從而使得磁體表面變得粗糙、產生毛刺，造成磁體的取向度和密度下降，從而降低了磁體的磁性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種模壓各向異性粘結磁體的制備方法，解決現有粘結磁體固化過程中，由于粘結劑軟化造成的磁體密度降低，取向度變差等問題，從而制備高性能的各向異性粘結磁體。

本發明的技術方案為：一種采用保壓固化技術制備各向異性粘結磁體的方法，其特征在于包括如下的工藝過程：

步驟（1）原料：

原料為各向異性磁性粉末、熱固性樹脂粘結劑、偶聯劑和潤滑劑。

各向異性磁性粉末為釹鐵硼、釤鈷、釤鐵氮、鋁鎳鈷、鐵氧體等各類永磁材料；熱固性樹脂粘結劑為環氧樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂；偶聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯等；潤滑劑為石蠟、硬質酸鹽、硅油等。

粘結劑的重量含量為磁粉的0.5%-5%，優選2%-3.0%。偶聯劑的重量含量為磁粉的0.005%-2%，優選0.1%-0.5%。潤滑劑的重量含量為磁粉的0.05%-2%，優選0.5%-1.5%。

步驟（2）混料：

將上述步驟計量好的偶聯劑溶于相應的有機溶劑中，然后與各向異性磁性粉末混合均勻，待有機溶劑揮發去除后，偶聯劑就均勻地包覆于各向異性磁性粉末表面；隨后將計量好的粘結劑、潤滑劑溶于相應的溶劑中，然后與包覆偶聯劑的各向異性磁性粉末混合均勻，待有機溶劑去除后，即可得到制備粘結磁體所用的磁粉—樹脂復合粉，即復合磁粉。

步驟（3）取向成型：