專利名稱：粘結(jié)型釤鐵氮、釹鐵氮、鐵氧體永磁粉復(fù)合永磁材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于粘結(jié)永磁材料，特別涉及三種永磁合金粉末復(fù)合而成的粘結(jié)永磁材料。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)90年代，我國的楊應(yīng)昌教授報(bào)道了我國擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的NdFe12Nx型稀土永磁材料，因其具有稀土含量少，又不含鈷等價(jià)格昂貴的摻雜金屬，單位產(chǎn)品的原材料成本比釹鐵硼低(約低30％)；剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁能積高以及更強(qiáng)的抗氧化和抗腐蝕能力等特點(diǎn)，因而被受國內(nèi)外關(guān)注。2001年，NdFe12Nx型稀土永磁粉相繼實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，由于其由于燒結(jié)工藝會(huì)導(dǎo)致氮脫離晶格，因此只能用于制作各種粘結(jié)磁體，包括注射成型、模壓成型、壓延成型、擠出成型磁體，其性能都大大高于鐵氧體。
目前采用NdFe12Nx取代NdFeB制備的粘結(jié)磁體，以及由NdFe12Nx與鐵氧體復(fù)合制備成的復(fù)合粘結(jié)磁體，雖然在抗氧化、耐腐蝕以及價(jià)格等方面有較大的改善，但由于NdFe12Nx永磁粉末的矯頑力偏低(約400kA/m)，鐵氧體永磁的矯頑力更低，由它們制備粘結(jié)磁體及其復(fù)合磁體的在抗外磁場干擾等能力不強(qiáng)，因而限制了它的應(yīng)用。為了提高其內(nèi)稟矯頑力，擴(kuò)大這一高性價(jià)比的新型永磁材料的工業(yè)上應(yīng)用領(lǐng)域，雖然可采用在NdFe12Nx與鐵氧體復(fù)合永磁材料中加入NdFeB磁粉的辦法，但是從物理特性上看，NdFeB磁粉存在易于氧化，易于腐蝕等缺陷，要獲得良好的使用性能不得不在制備過程中增加防腐、防氧化等工序，從而導(dǎo)致附加成本上升；另外目前的快淬NdFeB磁粉多呈鱗片狀，顆粒粗大，難以同NdFe12Nx與鐵氧體復(fù)合永磁粉末混合均勻，這會(huì)給后續(xù)的工藝帶來種種問題，制備的磁體往往存在許多技術(shù)缺陷。
1990年Coey等人發(fā)現(xiàn)Sm2Fe17Nx型化合物具有優(yōu)異的永磁性能，具有和NdFe12Nx型稀土永磁粉相似的特點(diǎn)，且NdFe12Nx型永磁粉相比它具有更高的內(nèi)稟矯頑力(HDDR法制備的各向同性的Sm2Fe17Nx磁粉的矯頑力可達(dá)1600kA/m)。由于Sm2Fe17Nx型稀土永磁粉耐腐蝕和抗氧化的能力同NdFe12Nx磁粉相當(dāng)，如用其替代NdFeB磁粉添加到NdFe12Nx與鐵氧體復(fù)合永磁材料中，可在不降低復(fù)合磁體的耐腐蝕和抗氧化能力的同時(shí)，解決NdFe12Nx與鐵氧體復(fù)合永磁材料矯頑力低的問題；另外2∶17型氮化物磁粉的粒度與NdFe12Nx磁粉以及鐵氧體永磁粉相當(dāng)，它們極易實(shí)現(xiàn)均勻混合，這為后續(xù)的工藝奠定了良好的基礎(chǔ)，可有效的減少制備的復(fù)合磁體的缺陷。
可見由NdFe12Nx、鐵氧體和Sm2Fe17Nx型永磁粉組成的復(fù)合永磁材料不僅具有優(yōu)異的內(nèi)稟性能，而且價(jià)格相對(duì)低廉，又具有耐高溫，抗腐蝕和氧化的能力，特別是通過調(diào)整混合磁粉的配比，可實(shí)現(xiàn)性能與價(jià)格的可調(diào)，適用范圍廣泛，是一種具有的廣闊市場前景的復(fù)合永磁材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種新的粘結(jié)永磁復(fù)合材料及其制備方法，這種方法制備的永磁復(fù)合材料不僅具有優(yōu)異的內(nèi)稟性能，而且價(jià)格低廉，又具有耐高溫、抗腐蝕和氧化的能力。
本發(fā)明的技術(shù)方案是釤鐵氮稀土永磁粉、釹鐵氮永磁粉以及鐵氧體永磁粉的混合磁粉經(jīng)充分機(jī)械攪拌、混合后，用偶聯(lián)劑進(jìn)行包覆處理，然后加入粘結(jié)劑及添加劑混合均勻，并最終成型為復(fù)合永磁體。
上述粘結(jié)復(fù)合永磁材料的成型方法包括模壓成型、注射成型、擠出成型以及壓延成型。
上述粘結(jié)復(fù)合永磁材料的制備過程中采用的偶聯(lián)劑為硅烷系列或鈦酸酸脂系列，其含量在0.1-1％(重量百分?jǐn)?shù))。
上述粘結(jié)復(fù)合永磁材料的制備過程中采用的添加劑包括潤滑劑和抗老化劑等，其中潤滑劑為硬脂酸或硬脂酸鹽。
上述粘結(jié)復(fù)合永磁材料的制備過程中采用的粘結(jié)劑為高分子粘結(jié)劑可以選用環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、鈦酸二烯丙酯、天然及人工合成橡膠、尼龍系列等中的至少一種，其含量為1-15％(重量百分?jǐn)?shù))。
上述粘結(jié)復(fù)合永磁材料的中的釤鐵氮稀土永磁粉為自制或市售的任意一種SmFeN永磁粉、釹鐵氮永磁粉為自制或市售的任意一種NdFeN永磁粉，鐵氧體永磁粉為自制或市售的任意一種鐵氧體永磁粉，釤鐵氮、釹鐵氮、鐵氧體復(fù)合永體的混合磁粉的配方(按重量百分?jǐn)?shù)計(jì))為釤鐵氮稀土永磁粉2％～96％釹鐵氮稀土永磁粉2％～96％鐵氧體永磁粉2％～96％本發(fā)明由于采用釤鐵氮稀土永磁粉、釹鐵氮永磁粉和鐵氧體永磁粉作為原料，復(fù)合磁體具有良好的抗外磁場的干擾能力；而且價(jià)格低廉，又具有耐高溫，抗腐蝕和氧化的能力，特別是通過調(diào)整混合磁粉的配比，可實(shí)現(xiàn)性能與價(jià)格的可調(diào)。總之，本發(fā)明適用于汽車制造、家用電器、微特電機(jī)、儀器儀表等領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1本實(shí)施例中混合磁粉的配方為各向同性Sm2Fe17Nx(x≤3)磁粉80％(重量百分?jǐn)?shù))，鋇鐵氧體永磁粉(其分子式為BaO.6Fe2O3)10％(重量百分?jǐn)?shù))，各向同性NdFe12Nx(x≤3)稀土永磁粉10％(重量百分?jǐn)?shù))；粘結(jié)劑選用環(huán)氧樹脂，含量為1.5％(重量百分?jǐn)?shù))，混合磁粉的含量為98.4％(重量百分?jǐn)?shù))；混合磁粉用硅烷進(jìn)行包覆處理，然后加入環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑及硬脂酸潤滑劑混合均勻，在壓機(jī)上壓制成型，成型壓力選為8T，成型體都為φ10×10mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣。復(fù)合永磁材料的密度為5.75g/cm3，磁性能為剩磁Br＝0.57T，磁感矯頑力Hcb＝380kA/m，內(nèi)稟矯頑力Hcj＝870kA/m，最大磁能積(BH)m＝58kA/m3。
實(shí)施例2本實(shí)施例中混合磁粉的配方為重量百分?jǐn)?shù)為50％的各向異性NdFe12Nx(x≤3)磁粉、20％的各向異性的Sm2Fe17Nx(x≤3)磁粉和鍶鐵氧體永磁粉(分子式為SrO.6Fe2O3)30％(重量百分?jǐn)?shù))；粘結(jié)劑選用環(huán)氧樹脂，含量為1.3％(重量百分?jǐn)?shù))，混合磁粉的含量為98.5％(重量百分?jǐn)?shù))；混合磁粉用鈦酸脂進(jìn)行包覆處理，然后加入環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑及硬脂酸鋅潤滑劑混合均勻，取向后再在壓機(jī)上壓制成型，成型壓力選為8T，成型體都為φ10×10mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣。復(fù)合永磁材料的密度為6.07g/cm3，磁性能為剩磁Br＝0.73T，磁感矯頑力Hcb＝289kA/m，內(nèi)稟矯頑力Hcj＝634kA/m，最大磁能積(BH)m＝74kJ/m3。
實(shí)施例3本實(shí)施例中，采用重量百分比為80％的鍶鐵氧體永磁粉(分子式為SrO.6Fe2O3)、5％各向異性的NdFe12Nx(x≤3)磁粉和15％的各向異性的Sm2Fe17Nx(x≤3)磁粉的混合磁粉，放入Z型捏合機(jī)中混合，重量比0.3％的硅烷經(jīng)丙酮稀釋后，以噴灑的方式加入，最后加入重量百分?jǐn)?shù)為9％尼龍6和0.2％抗老化劑RD(2二氫化喹啉聚合體)，混合均勻，混合磁粉的含量為90.5％(重量百分?jǐn)?shù))?；旌衔锝?jīng)雙螺桿擠出造粒后，最終在250℃，120Mpa條件下注射成型出磁體。復(fù)合永磁體的磁性能為剩磁Br＝0.38T，磁感矯頑力Hcb＝270kA/m，內(nèi)稟矯頑力Hcj＝525kA/m，最大磁能積(BH)m＝38kJ/m3。
實(shí)施例4本實(shí)施例中混合磁粉的配方為重量百分?jǐn)?shù)為50％鋇鐵氧體永磁粉(其分子式為BaO.6Fe2O3)，30％的各向同性Sm02Fe17Nx(x≤3)磁粉和20％的各向同性的NdFe12Nx(x≤3)磁粉；粘結(jié)劑選用酚醛樹脂，含量為1.5％(重量百分?jǐn)?shù))，混合磁粉的含量為98.4％(重量百分?jǐn)?shù))；混合磁粉用硅烷進(jìn)行包覆處理，然后加入酚醛樹脂粘結(jié)劑及硬脂酸鋅潤滑劑混合均勻，在壓機(jī)上壓制成型，成型壓力選為10T，成型體都為φ10×10mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣。復(fù)合永磁材料的密度為5.8g/cm3，磁性能為剩磁Br＝0.51T，磁感矯頑力Hcb＝350kA/m，內(nèi)稟矯頑力Hcj＝740kA/m，最大磁能積(BH)m＝47kJ/m3。
實(shí)施例5本實(shí)施例中，采用重量百分比為5％鋇鐵氧體永磁粉(其分子式為BaO.6Fe2O3)，80％的各向異性的NdFe12Nx(x≤3)磁粉和15％的各向異性的Sm2Fe17Nx(x≤3)磁粉的混合磁粉5公斤，放入Z型捏合機(jī)中混合，0.03公斤的硅烷經(jīng)丙酮稀釋后，以噴灑的方式加入，最后加入0.6公斤氯化聚乙烯橡膠、0.02公斤抗老化劑SPH(苯乙烯化苯酚)和0.02公斤的硬脂酸鋅潤滑劑，混合均勻。再在100℃下用密煉機(jī)混煉，再用雙輥煉混煉，混煉上片后采用雙輥壓延機(jī)壓制成型。復(fù)合永磁材料的磁性能為剩磁Br＝0.58T，磁感矯頑力Hcb＝362kA/m，內(nèi)稟矯頑力Hcj＝713kA/m，最大磁能積(BH)m＝52kJ/m3。
權(quán)利要求
1.一種粘結(jié)型釤鐵氮、釹鐵氮和鐵氧體永磁粉復(fù)合永磁材料，其特征在于該復(fù)合永磁材料由釤鐵氮永磁粉、釹鐵氮永磁粉、鐵氧體永磁粉和高分子粘結(jié)劑及助劑組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)釤鐵氮永磁粉、釹鐵氮永磁粉和鐵氧體永磁粉復(fù)合永磁材料，其特征在于混合磁粉與高分子粘結(jié)劑及助劑的配方(按重量百分?jǐn)?shù)計(jì))為混合磁粉 83％～98.9％高分子粘結(jié)劑 1％～15％助劑 0.1-2％
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的粘結(jié)型釤鐵氮、釹鐵氮和鐵氧體永磁粉復(fù)合永磁材料，其特征在于釤鐵氮永磁粉為自制或市售的任意一種SmFeN永磁粉、釹鐵氮永磁粉為自制或市售的任意一種NdFeN永磁粉，鐵氧體永磁粉為自制或市售的任意一種鐵氧體永磁粉，混合磁粉的配方(按重量百分?jǐn)?shù)計(jì))為釤鐵氮永磁粉 2％～96％釹鐵氮永磁粉 2％～96％鐵氧體永磁粉 2％～96％
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的粘結(jié)型釤鐵氮、釹鐵氮和鐵氧體永磁粉復(fù)合永磁材料，其特征在于粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、鈦酸二烯丙酯、氯化聚合乙烯、天然及人工合成橡膠、尼龍系列等中至少一種；助劑由偶聯(lián)劑、潤滑劑，抗老化劑等組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求3、權(quán)利要求4所述的粘結(jié)型釤鐵氮、釹鐵氮和鐵氧體永磁粉復(fù)合永磁材料的制備方法包括模壓成型、注射成型、擠出成型以及壓延成型。
全文摘要
一種粘結(jié)型釤鐵氮、釹鐵氮和鐵氧體永磁粉末的復(fù)合永磁材料，由重量百分?jǐn)?shù)為83％～98.9％釤鐵氮永磁粉、釹鐵氮永磁粉和鐵氧體永磁粉末的混合磁粉、1％～15％的高分子粘結(jié)劑及0.1－2％的助劑組成?；旌洗欧鄣呐浞?按重量百分?jǐn)?shù)計(jì))為釤鐵氮永磁粉2％～96％，釹鐵氮永磁粉2％～96％，鐵氧體永磁粉2％～96％。復(fù)合永磁材料制備方法包括模壓成型、注射成型、擠出成型以及壓延成型。該產(chǎn)品具有內(nèi)稟性能優(yōu)異，價(jià)格低廉，耐高溫，抗腐蝕和氧化性能良好，特別是通過調(diào)整混合磁粉的配比，可實(shí)現(xiàn)性能與價(jià)格可調(diào)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01F1/113GK1956109SQ20051002194
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者劉穎, 葉金文, 張龍鳳, 朱國麗, 涂銘旌 申請(qǐng)人:四川大學(xué)