[发明专利]一种高密度粘结磁体及其制备方法

说明书

本发明提供了高密度粘结磁体及其制备方法，所述高密度粘结磁体由粗颗粒粉末、1～25wt％的细颗粒粉末、0.5～5.0wt％有机粘结剂以及0.05～1.2wt％耐高温润滑剂组成，所述粗颗粒粉末为余量。本发明能以100MPa左右的低成形压强制备出常规工艺1000MPa下制备的样品密度，从而有效地降低了对模具材质、成形压机吨位的要求，提高了模具的寿命，降低了模具成本和设备投入，对于各向异性粘结磁体还可实现一次压制成形并提高了磁粉的取向度、磁体的磁性能及实现成本优化。

技术领域

本发明涉及一种高密度粘结磁体及其制备方法。

背景技术

粘结磁体具有尺寸精度高、磁性能一致性好、形状自由度大、易实现自动化、易于批量生产、原材料利用率高、电阻率高涡流损耗小等特点，因而在计算机、通讯、消费电子、办公自动化、工业自动化、节能家电、汽车工业等领域得到了广泛的应用。上世纪八十年代钕铁硼永磁材料的问世，使得粘结磁体进入了以粘结钕铁硼磁体为中心的快速发展时期，众所周知，钕铁硼永磁材料具有硬且脆的特点，在对钕铁硼粉末压制成形时需要施加很高的压强，才能将钕铁硼粉末压实成形具有实用价值的粘结磁体，如采用在钕铁硼粉末中添加2.0wt％环氧树脂粘结剂和0.4wt％硬脂酸锌润滑剂的原料配方，用1200MPa的成形压强在钢模中压制，制得的磁体密度也仅有约6.0g/cm³。而且较高的成形压强对成形模具材质要求高，对成形模具的寿命影响大，模具成本高，同时制备小尺寸的产品就需要大吨位的成形压机，投入大。

对于各向异性粘结磁体特别是各向异性粘结多极稀土磁环，由于稀土磁粉矫顽力高，使磁粉充分取向所需的磁场强度就很高，这就要求磁场源(无论是电磁场还是永磁体磁场)距离磁粉足够近，也就是成形模具的模壁厚度要很小，因此现行工艺在磁场取向时对磁粉施加的成形压制压强很小，在现有技术下，低成形压制压强意味着制备的成形压坯的密度很低，因此，现行的各向异性粘结磁体的成形工艺往往是采取将低密度取向成形压坯转移到壁厚较厚的模具内在无磁场取向下再次施加高压制压强成形到最终需要的密度，这不但增多了加工工序、提高了成本，而且再次高压强压制会使磁粉产生随机位移和塑性变形，破坏磁粉的取向度，使磁体的磁性能劣化。

中国专利CN 100568410C提出了一种温压成形制备粘结磁体的方法，即在模具内对原料粉末加温到80～220℃，然后再压制成形，但该方法与室温成形相比，获得同密度样品时成形压强的降低幅度或同成形压强下制备样品的密度提高幅度仍不够大，根据该专利说明书，相同成形压强下制备样品的磁性能或者说密度仅提高了不超过20％，仍不能彻底解决钕铁硼粉末成形压强较高的问题。

发明内容

为了解决粉末尤其是稀土粉末成形压制压强较高的问题，本发明将粉末粒度、成形温度场、成形振动场有机结合，以大幅度降低成形压制压强。其原理是利用温度场下软化的有机粘结剂和高温润滑剂的双重润滑作用，降低粉末移动、转动时粉末之间的摩擦力，通过振动场使粉末颗粒快速移动、转动并充分重排，达到细颗粒粉末有效地填充到粗颗粒粉末之间的间隙中的效果，从而大幅度降低成形压制压强，因此，粉末粒度的搭配就十分关键。粉末由流动性、模腔填充性具佳的粗颗粒粉末和用于填隙的细颗粒粉末按照一定的比例配成。粗颗粒粉末粒径分布要大体上符合正态分布，其粒度主要控制粒径小于38μm的粉末比例不能高于5wt％，为使粉末具有较好的流动性和小模腔填充性，最大粒径也应过大，粒径大于180μm的比例不高于5wt％，粗颗粒粉末的形貌不限于球形、近球形、多边体形、片形和针形。由于细颗粒粉末的主要作用在于填隙，因此细颗粒粉末的添加量和细颗粒粉末粒径的选择不但取决于粗颗粒粉末的粒径分布，还取决于粗颗粒粉末的形貌。根据粗颗粒粉末粒径分布和形貌可以依靠实践经验或相关模拟软件，估算或计算粗颗粒粉末内部粉末重排后的孔隙率，以确定细颗粒粉末的参数。细颗粒粉末的最佳添加量就是粗颗粒粉末间的孔隙率，细颗粒粉末的粒径不能太大，最大不能超过15μm，最好在5μm以下，考虑到制备工艺、成本等因素，细颗粒粉末的粒径也不应过小。