[發明專利]一種各向異性粘結磁體及其生產工藝

有效

• 申請號: 201510022995.6
• 申請日: 2015-01-17
• 公開（公告）號: CN104616882B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 李俊;胡立江;方志財
• 申請（專利權）人: 浙江和也健康科技有限公司
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02;H01F1/09
• 代理公司: 北京青松知識產權代理事務所(特殊普通合伙)11384
• 代理人: 鄭青松

技術領域

本發明涉及磁性材料領域，更具體地，涉及一種各向異性粘結磁體及其生產工藝。

背景技術

釹鐵硼稀土永磁體屬于第三代稀土永磁材料，其原料成本相對較低，并且具有優良的磁性能。目前，釹鐵硼稀土永磁材料已經成為工業生產和日常生活當中不可缺少的重要材料，在計算機、通訊、儀表、家電等行業中有著廣泛的應用。

釹鐵硼稀土永磁體的開發在磁療保健方面也具有重要的作用。大量的醫學研究表明，利用磁場作用于人體組織可以調節神經系統和血液循環，具有鎮痛、化淤的效果，對于神經性疼痛、關節炎、心腦血管疾病、肌肉勞損等疾病來說是一種積極的體外理療手段。而釹鐵硼稀土永磁體的磁能積可以達到10MGO_e以上，能夠達到對人體具有治療作用的磁場強度，而且其原料生產和產品加工工藝都比較簡單，原料成本也可以滿足產品普及化的要求。目前基于釹鐵硼稀土永磁體生產的磁療床墊、衣物、佩飾在市場上受到比較廣泛的歡迎。

釹鐵硼稀土永磁體可以分為燒結和粘結兩種形式。燒結工藝生成的釹鐵硼稀土永磁體的磁能積更高，可達50MGO_e以上，而粘結工藝生產的永磁體一般只能達到20MGO_e以內。但是，粘結工藝在永磁體的尺寸精確度、形狀自由度、機械強度等多個方面具有更為明顯的優勢，可一次成型加工，因而更加受到關注和重視，特別是在磁療保健產品的生產中，粘結形式的釹鐵硼稀土永磁體的性能優勢表現得更為明顯。

粘結磁體是由稀土磁粉與粘結劑按一定比例相互混合粘結后再通過成型加工而制造的一種永磁體結構。在成型過程中，如果施加定向磁場，從而影響磁粉的易磁化方向都處于同一方面上，則形成各向異性粘結磁體。與之相對的是，如果沒有定向磁場影響，則會生成各向同性粘結磁體。各向異性粘結磁體的磁能積高于各向同性粘結磁體。

生成各向異性粘結磁體所應用的磁粉原料為各向異性稀土磁粉。可采用HDDR法、熱鐓鍛法等。HDDR法的主要工藝依次包括稀土原料真空熔煉、均勻處理、破碎成粉和氫化-歧化-脫氫-重組處理等。而熱鐓鍛法是將快淬磁粉原料裝入金屬容器后在750至850攝氏度條件下進行熱鐓鍛后粉碎，通過形變織構產生各向異性。生產各向異性稀土磁粉的方法還包括快淬法、氣體霧化法、機械合金法等。

以具有各向異性的磁粉為原料，將其與粘結劑及助劑進行混合處理后，通過定型加工形成各向異性粘結磁體。以定型工藝的不同來區分，各向異性粘結磁體又可以分為壓延定型、模壓定型、擠出定型以及注射定型。壓延定型采用熱塑性樹脂、硫化成份、丁腈橡膠、炭黑等作為粘結劑與磁粉實現混煉，然后經過切片、貼合、硬化等步驟制成高撓性的磁條，是比較早期的定型工藝。擠出定型將磁粉與粘結劑相混合，經過混煉和造粒形成粒料，然后將粒料放入雙螺桿擠出機并加熱，將所擠出的熔融態粒料擠入模具定型，經冷卻形成剛性產品。擠出定型適于生產管狀、棒狀產品，目前用于性能要求比較低的粘結磁體產品的加工。模壓定型將磁粉與粘結劑按比例混合，使粘結劑均勻包覆于磁粉表面，然后進行干燥造粒并加入潤滑劑，再在模具中壓制定型，對壓制形成的胚體固化和表面處理后形成成品。模壓定型是目前應用最廣泛的粘結磁體生產方式，產品具有比較良好的磁性能和穩定度，市場份額很高。

但是，從形狀自由度和尺寸精細度來看，注射成型能夠利用樹脂的流動性制得各種形態復雜的磁體，適用于薄層狀產品的加工，批量生產也更為容易實現，因而近年來得到了快速的發展。對于磁療保健產品的研發來說，注射成型的粘結磁體也更適用于生成符合人體工程曲線的復雜外形，是這一領域的首先產品材料。

注射成型的粘結磁體的生產流程依次包括：將磁粉與高分子樹脂粘結劑和助劑按比例混合；在防氧化環境下混煉造粒形成粒料；加熱粒料并注射至模具成型，冷卻固化后形成產品。在對各向異性磁體的注射成型生產中，需要采用具有各向異性磁特性的磁粉，并且在磁場中執行注射成型，之后還要進行消磁等處理。由于磁粉已經在混煉過程中被高分子樹脂粘結劑所包覆，因此不再需要專門的耐氧化表面處理。

對于各向異性粘結磁體產品來說，磁粉與粘結劑是其性能的兩大決定性因素。注射成型粘結磁體的磁性能與磁粉含量有關，而其力學性能和機械加工性能則受到粘結劑的成份、含量、性能的制約。為了提高磁體的磁能積，應當盡量提高磁粉含量，但粘結磁體中包含的粘結劑也必須達到一定比例，因為粘結劑通過填充磁粉之間的空隙和粘合磁粉而形成磁體，如果粘結劑含量過低，會使磁體微觀上呈現空洞，降低產品機械強度，因而要求粘結劑必須至少能夠填充磁粉之間的空隙。一般來說，粘結劑含量的體積比例不低于13％，有時可達20％至30％。