[发明专利]采用保压固化工艺制备各向异性粘结磁体的方法

说明书

技术领域

本发明属于各向异性模压粘结磁体的制备方法，具体涉及一种高取向、高密度、高表面平整性的各向异性粘结磁体的保压固化技术。

背景技术

采用热固性树脂制备模压各向异性粘结磁体的基本工艺流程为：

磁粉与粘结剂、添加剂混炼得到复合磁粉→磁场取向→成型/温压成型→退磁→固化→防腐处理→性能检测，其中添加剂是指润滑剂、偶联剂等；粘结剂一般采用环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂。在一定的温度范围内对环氧树脂粘结剂加热，其粘度随保温时间的变化曲线如图1所示。在保温的过程中，首先环氧树脂粘结剂受热而软化、液化，表现为粘度急剧降低，流动性大大提高；随着保温时间的进一步延长，将发生交联固化，环氧树脂失去流动性，成为固体。保温温度不同，软化时间和交联固化时间将不同。一般情况下，提高加热温度会导致软化和固化所需时间的缩短。

成型工艺可以采用室温成型或温压成型。温压取向成型是指磁粉在一定的温度下，进行取向和成型的过程。在温压成型过程中，复合磁粉受热，其中的粘结剂将软化、液化，随后取向压制，这样能够利用粘结剂软化后粘度降低所起的润滑作用，达到降低磁粉间及磁粉与模壁间转动及摩擦阻力的目的，进而提高磁体的取向度和密度。由于粘结磁体的最大磁能积（BH）max正比于剩磁(Br)的平方，而剩磁可以表示为：

其中，——磁性粉末的剩磁；

d——磁体的实际密度；

d₀——粘结磁体的理论密度；

——非磁性相在磁体中所占的体积分数；

——取向度。

 

因此，取向度和磁体实际密度的提高将有利于提高各向异性粘结磁体的磁性能。

采用室温模压成型工艺制备的磁体的固化过程及采用温压成型工艺制备磁体的温压和固化过程中，磁体中的环氧树脂类热固性树脂都将经历升温和保温的过程。由于常规的取向压制过程的时间都比较短（一般不会超过1min），因此，即便采用温压成型，粘结剂仅发生了软化，来不及交联固化，在随后的固化工艺过程中，粘结剂均要经历先软化后固化的过程。

取向成型后磁体要经退磁处理，以减小取向磁粉间的磁排斥作用对磁体结构完整性和磁体表面平整性的不利影响。

然而，由于NdFeB材料的居里温度超过了粘结磁体所用的环氧树脂类粘结剂的承受极限，因此，对于取向成型后的各向异性NdFeB粘结磁体，不能采用热退磁技术，而目前的非热退磁技术，特别是实际生产中多采用的交流退磁、反向脉冲退磁技术难于实现没有剩磁的理想完全退磁状态。由于取向成型后磁体内部粉末颗粒的易磁化方向将趋于同向排列，因此，退磁不净的磁粉颗粒之间具有很大的磁排斥作用。

在随后的固化阶段，当粘结剂软化时，其润滑作用使得粉末颗粒间的机械咬合力大大降低，在取向粉末颗粒之间的磁相互排斥作用下，使得部分取向粉末颗粒能够挣脱粉末间的机械咬合力，造成颗粒转动、移位，特别是对于处在磁体表面和棱角处的粉末颗粒，这种现象就更明显，从而使得磁体表面变得粗糙、产生毛刺，造成磁体的取向度和密度下降，从而降低了磁体的磁性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模压各向异性粘结磁体的制备方法，解决现有粘结磁体固化过程中，由于粘结剂软化造成的磁体密度降低，取向度变差等问题，从而制备高性能的各向异性粘结磁体。

本发明的技术方案为：一种采用保压固化技术制备各向异性粘结磁体的方法，其特征在于包括如下的工艺过程：

步骤（1）原料：

原料为各向异性磁性粉末、热固性树脂粘结剂、偶联剂和润滑剂。

各向异性磁性粉末为钕铁硼、钐钴、钐铁氮、铝镍钴、铁氧体等各类永磁材料；热固性树脂粘结剂为环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂；偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯等；润滑剂为石蜡、硬质酸盐、硅油等。

粘结剂的重量含量为磁粉的0.5%-5%，优选2%-3.0%。偶联剂的重量含量为磁粉的0.005%-2%，优选0.1%-0.5%。润滑剂的重量含量为磁粉的0.05%-2%，优选0.5%-1.5%。

步骤（2）混料：

将上述步骤计量好的偶联剂溶于相应的有机溶剂中，然后与各向异性磁性粉末混合均匀，待有机溶剂挥发去除后，偶联剂就均匀地包覆于各向异性磁性粉末表面；随后将计量好的粘结剂、润滑剂溶于相应的溶剂中，然后与包覆偶联剂的各向异性磁性粉末混合均匀，待有机溶剂去除后，即可得到制备粘结磁体所用的磁粉—树脂复合粉，即复合磁粉。

步骤（3）取向成型：