專利名稱：：一種各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種各向異性柔性粘結(jié)稀土永磁材料及其制造方法，具體地，涉及一種各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體及其制造方法。
背景技術(shù)：
：在永磁材料的大家族中，上世紀(jì)80年代問世的以Nd2Fe14B為基體的釹鐵硼永磁體具有最優(yōu)異的磁性能。上世紀(jì)卯年代以來，隨著計算機為主體的信息產(chǎn)業(yè)的強勁需求，以快淬釹鐵硼為代表的各向同性剛性粘結(jié)釹鐵硼磁體得到廣泛的應(yīng)用。以往的各向同性粘結(jié)釹鐵硼磁體加工方法多采用硬質(zhì)塑料、樹脂等作為粘結(jié)劑和釹鐵硼磁粉混煉造粒后模壓、注塑或者擠出成型，所制得的磁體都是剛性、易脆、不能彎曲的，而且采用模壓、注塑成型工藝生產(chǎn)不同規(guī)格的產(chǎn)品則需要不同的模具，開發(fā)成本較高，周期較長。同時剛性磁體雖然具有較高的磁性能和一定的形狀自由度，但是存在運輸、裝配不便等缺點，而且制作成超薄厚度(小于0.6mm)，超大長度(大于500mm)的磁體非常困難。為此人們設(shè)計開發(fā)出柔性粘結(jié)磁體，其不同于剛性粘結(jié)磁體，它以橡膠為粘結(jié)劑，采用橡膠加工工藝生產(chǎn)，不需要大量的模具開發(fā)費用、生產(chǎn)效率高、可自由彎曲不開裂、制品尺寸可任意變更、厚度可小于0.6mm、便于客戶裝配使用，已廣泛應(yīng)用于家電、汽車、辦公自動化等領(lǐng)域，需求量很大。但現(xiàn)有大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)中，所采用的磁粉多數(shù)為鐵氧體，此類鐵氧體粘結(jié)磁體雖然具有一定的抗氧化腐蝕性能和較好的機械性能，但是磁性能較低。為了解決以上問題，采用各向同性快淬釹鐵硼磁粉代替鐵氧體，可以使柔性磁體的最大磁能積由18kJ/m3提高到68kJ/m3，這項技術(shù)已在申請人的專利ZL200410052150.3中得到揭示。隨著應(yīng)用領(lǐng)域?qū)υ骷粩嗵岢龀?、超輕、穩(wěn)定、大功率的要求，比如音樂廳、廣場、家庭等需要面積更大、厚度更薄、聲音傳得更遠(yuǎn)的高保真平面喇叭；手提電腦中需要更薄、更大功率的風(fēng)扇馬達(dá)以滿足高速處理芯片的散熱要求；洗衣機、風(fēng)扇等家電中也需要更平穩(wěn)、更大力矩的直驅(qū)電機；手機、MP3、MP4等多媒體設(shè)備用需要超薄、超輕的柔性傳感器等，而柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體可滿足這種使用要求。近年來，隨著信息產(chǎn)品進(jìn)一步薄型化和高效化的迫切需求，對磁性材料的性能又提出了更高的要求，人們又研究和開發(fā)了具有更高永磁性能的各向異性釹鐵硼材料。其中，制備各向異性釹鐵硼粘結(jié)磁4分最為成功的方法就是采用HDDR工藝(Hydrogenation-氫化、Disproportionation-歧化、Desorption-脫氬、Recombinatio-再復(fù)合,簡稱為HDDRX目前研發(fā)和市場的重點都放在用HDDR各向異性釹鐵硼磁粉為原料制備剛性粘結(jié)磁體。根據(jù)相應(yīng)的物理狀態(tài)不同，粘結(jié)磁體可分為剛性粘結(jié)磁體和柔性粘結(jié)磁體，不同類型的粘結(jié)磁體又根據(jù)成型方式分為模壓、注塑、擠出、壓延、注射等。為獲得合乎需要的磁體，利用不同成型方法時，對原材料的選擇也不一樣。其中，模壓成型HDDR各向異性剛性釹鐵硼粘結(jié)磁體的最大磁能積最高達(dá)200kJ/m3,是各向同性剛性釹鐵硼粘結(jié)磁體磁性能的兩倍以上；塑料注塑成型HDDR各向異性剛性釹鐵硼粘結(jié)磁體的最大磁能積最高亦有125kJ/m3，而國內(nèi)外尚未見各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體產(chǎn)口Oe
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種新型高性能各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體，以滿足高性能微特電機、超薄傳感器、電聲器材等應(yīng)用需求。本發(fā)明的另一目的在于提供上述高性能各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體的制造方法。本發(fā)明提供的一種高性能各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體，其組分及重量含量為各向異性HDDR釹4失硼磁粉87-97%;改性橡膠類粘結(jié)劑1-8%;加工助劑0-5%。本發(fā)明所采用的磁粉主要是各向異性HDDR釹鐵硼(NdFeB)磁粉，含有Nd2Fe14B的基本成分，經(jīng)HDDR處理而制得。磁體的磁性能與磁粉的密度的平方及取向度的乘積正相關(guān)。磁粉的粒徑對磁體的密度和取向度都有影響，在本發(fā)明的實施方式中選用粒徑250|nm以下的磁粉，優(yōu)選選用粒徑75~180jam的磁粉。同時為了獲得良好的加工流動性，磁粉的粒徑分布最好是在一定范圍內(nèi)呈分散狀態(tài)。本發(fā)明在需要時，各向異性HDDR釹鐵硼磁粉還可以含有一定比例的其他稀土永磁類或者永磁鐵氧體類磁4分中的一種或者幾種。磁粉的含量對磁體的密度和取向度都有影響，當(dāng)磁粉含量提高時，密度也提高，但磁粉顆粒之間及與粘結(jié)劑之間的粘滯阻力增大，磁粉轉(zhuǎn)動困難，取向度降低。所以磁粉含量的選取要兩者兼顧，在本發(fā)明的實施方式中，磁粉含量選用87-97wt%,在更優(yōu)選的實施方式中選用90-95wt%。本發(fā)明對所述的各向異性HDDR釹鐵硼磁粉要進(jìn)行表面處理，表面處理的方法選自有機或者無機膠包覆、化學(xué)或者物理沉積鍍、反應(yīng)#^匕和它們的組合。不同的高分子材料由于內(nèi)聚能、加工粘度、密度等的不同，對無機材料的填充性是相差很大的，在柔性稀土磁體的開發(fā)中，如何選擇粘結(jié)劑以及對粘結(jié)劑進(jìn)行改性以期在保證取向度的前提下獲得的盡可能高的磁粉填充性是一個關(guān)鍵的工作。本發(fā)明所采用的橡膠類粘結(jié)劑選自氯化聚乙烯、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氯丁橡膠、順丁橡膠、聚氨酯橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、聚異丁烯橡膠、聚疏橡膠、硅橡膠、氫化丁腈橡膠、聚異戊烯橡膠、熱塑性聚合物和它們的組合。在優(yōu)選的實施方式中選用丁腈橡膠、聚異丁烯橡膠和熱塑性聚合物中的一種或者幾種。為了使橡膠與磁粉有較好的親和性以提高磁粉在磁體中的填充比例，橡膠需經(jīng)過改性處理。橡膠改性的方法包括了以下的一種或幾種與加工助劑混煉法、熱塑煉法、幾種橡膠共混法、溶劑溶解法、功能基團接枝法等。加工助劑混煉法是指橡膠在加工助劑條件下混煉容易獲得較好的塑性和填充特性，熱塑煉法是指橡膠在加熱的情況下獲得塑性，橡膠共混是利用了多種橡膠各自特性在混合均勻情況下有功能協(xié)和加強作用，溶劑溶解法是在利用溶劑將橡膠融解，而功能基團接枝法是為了使橡膠具有某種特定功能而將具有功能的基團分子接枝在橡膠分子主鏈上以獲得所需的性能要求，是比較常用的方法。本發(fā)明所采用的加工助劑包括抗氧劑、交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、增塑劑、潤滑劑、溶解劑和防老劑中的一種或幾種。本發(fā)明提供的高性能各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體的制造方法是將己經(jīng)改性處理過的橡膠類粘結(jié)劑和表面處理過的各向異性HDDR釹4失硼磁粉及加工助劑按比例混合均勻，混合方法采用密煉法、開煉法、攪拌法或螺桿混煉法，然后將混合均勻后的膠料采用壓制、注射或者擠出成型制成一定厚度的柔性磁體；在該磁體成型時施加磁場取向，所用取向磁場包括靜磁場、交變磁場或者脈沖磁場中的一種或者幾種。通常情況下，橡膠制品的強度較低，在很多的使用條件下是不能滿足的，為此柔稀性釹鐵硼磁體在有強度使用要求的情況下，要對磁體進(jìn)行交聯(lián)處理，使橡膠形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)以獲得更高的強度。交聯(lián)方式可以采用以下的一種電子束輻射、紅外輻射、熱空氣加熱、沸騰床、微波輻射、放射線輻射、平板加熱等，在更優(yōu)選的實施方式中選用平板或者熱空氣加熱法。本發(fā)明高性能各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體的制造方法，還包括所制得的磁體進(jìn)行表面防護處理，處理方法有噴涂、氣相沉積、涂布防護漆中的一種或者幾種。與現(xiàn)有的柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體相比，利用各向異性HDDR釹鐵硼磁粉采用壓制或者擠出或者橡膠注塑成型制成一定厚度的柔性磁體，具有磁性能高、可撓性好、信賴性好、生產(chǎn)效率高、成本低等特點，同時其兼具有很好的柔性和磁性能，磁體可以巻繞在其厚度IO倍的軸上不斷，不開裂，磁體最高磁性能可達(dá)到130kJ/m3,最高使用溫度達(dá)120°C。本發(fā)明將具有更高磁性能的各向異性釹鐵硼磁粉用于柔性粘結(jié)磁體的制備之中，使其磁性能進(jìn)一步提高到超過剛性各向同性粘結(jié)釹鐵硼磁體的水平，從而進(jìn)一步擴大柔性磁體的應(yīng)用領(lǐng)域，滿足全球市場需求，填補國內(nèi)外空白，改變中國稀土永磁行業(yè)現(xiàn)狀。具體實施方式實施例1選用粒徑小于250pim的市售HDDR各向異性釹鐵硼磁粉(標(biāo)稱最大磁能積320kJ/m3)。磁體配方比例(重量比)為HDDR各向異性釹鐵硼磁粉100g,丁腈橡膠3.5g,乙烯-醋酸乙烯共聚物0.5g，硅烷偶聯(lián)劑0.3g,有機過氧化物0.9g,硬脂酸鋇0.3g，防老劑O.lg,增粘劑0.3g,流動排氣劑0.3g制造工藝將磁粉與硅烷偶聯(lián)劑混合均勻—在開煉機上將磁粉和其它原料混煉成片狀(反復(fù)開煉20次)—把片狀坯料破碎成3~6mm的粒料—在平板石克化才幾上裝料預(yù)熱(100。C*20min)—在2T的靜磁場下取向，壓制成厚度為2.0mm的磁片—在150。C條件下熱交聯(lián)20min,磁片繞在<D20的圓棒上不出現(xiàn)裂紋，測試磁體的性能如下<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實施例2篩選粒徑60-180pm的市售HDDR各向異性釹鐵硼磁粉(標(biāo)稱最大磁能積320kJ/m3)。磁體配方比例(重量比)為HDDR各向異性釹鐵硼磁粉100g,氯化聚乙烯3.5g，乙烯-醋酸乙烯共聚物0.5g，硅烷偶聯(lián)劑0.3g，有機過氧化物0.9g，硬脂酸鋇0.3g，防老劑O.lg,增粘劑0.3g，流動排氣劑0.3g，制造工藝將磁粉與硅烷偶聯(lián)劑混合均勻—在開煉機上將磁粉和其它原料混煉成片狀(反復(fù)開煉20次)—把片狀坯料破碎成3~6mm的粒料—把粒料裝入擠出機(?？跍囟仍O(shè)置70°C)—在3T的靜磁場和60Hz、0.5T的交變磁場共同作用下取向，擠出寬度為25mm、厚度為2.0mm的磁片—在140。C條件下熱交聯(lián)15min，磁片繞在的圓棒上不出現(xiàn)裂紋，測試磁體的性能如下Br(T)Hcb(kA/m)Hcj(kA/m)BH(kJ/m3)密度(g/cm3)0.7813405.24902.5卯.155.35實施例3篩選粒徑60-150的市售HDDR各向異性釹鐵硼磁粉(標(biāo)稱最大磁能積320kJ/m3)。磁體配方比例(重量比)為HDDR各向異性釹鐵硼磁粉100g，聚異丁烯橡膠3.0g,丁基橡膠0.4g，硅烷偶聯(lián)劑0.3g，有機過氧化物0.8g，硬脂酸0.3g，防老劑O.lg，增粘劑0.3g,流動排氣劑0.3g，制造工藝將磁粉與硅烷偶聯(lián)劑混合均勻—在開煉機上將磁粉和其它原料混煉成片狀(反復(fù)開煉20次)—把片狀坯料裝入料桶加熱到140°C—將料壓注入模腔中保溫保壓lmin—在2T的靜磁場和峰值為2T的脈沖磁場共同作用下取向，壓制成厚度為2.0mm的磁片—在140。C條件下熱交聯(lián)15min,磁片繞在0>20的圓棒上不出現(xiàn)裂紋，測試磁體的性能如下BrHcbHcjBH密度(T)(kA/m)(kA/m)(kJ/m3)(g/cm3)0.8226481.84930.40111.855.47實施例4篩選粒徑75-150/am的市售HDDR各向異性釹鐵硼磁粉(標(biāo)稱最大磁能積320kJ/m3)。磁體配方比例(重量比)為HDDR各向異性釹鐵硼磁粉100g，聚異丁烯橡膠3.0g，丁基橡膠0.5g,硅烷偶聯(lián)劑0.3g,有才幾過氧化物0.8g,硬脂酸0.5g,防老劑O.lg,流動排氣劑0.3g，制造工藝用溶劑把粘結(jié)劑、助劑制成膠體—把磁粉加入膠體內(nèi)攪拌均勻—80。C烘烤5h去除所有溶劑形成坯料—把坯料石皮碎成l~3mm的粒料—在平板硫化機上裝料預(yù)熱(140°C*10min)—在3T的靜磁場和峰值為2T的脈沖磁場共同作用下取向，壓制成厚度為l.Omm的磁片—在140。C條件下熱交聯(lián)15min—在磁體表面氣相沉積一層對二曱苯樹脂的異構(gòu)體涂層(parylene處理)。該磁體進(jìn)行中性鹽霧實驗(5%的NaCl溶液/35。C^72h)后用5倍放大鏡觀察沒出現(xiàn)銹跡。磁片繞在010的圓棒上不出現(xiàn)裂紋，測試磁體的性能如下Br(T)Hcb(kA/m)Hcj(kA/m)BH(kJ/m3)密度(g/cm3)0細(xì)5514.48967.20126.085.60實施例5ii選用粒徑75-150pm市售HDDR各向異性釹鐵硼磁粉(標(biāo)稱最大》茲能積320kJ/m3)和粒徑180gm以下各向同性快淬釹4失硼磁粉(牌號XQP16-10)。磁體配方比例(重量比)為HDDR各向異性釹鐵硼磁粉80g，各向同性快淬釹鐵硼磁粉20g,聚異丁烯橡膠3.0g，丁基橡膠0.5g，硅烷偶聯(lián)劑0.3g，有機過氧化物0.8g，硬脂酸0.5g,防老劑O.lg,流動排氣劑0.3g，制造工藝用溶劑把粘結(jié)劑、助劑制成膠體—把磁粉加入膠體內(nèi)攪拌均勻—80。C烘烤5h去除所有溶劑形成坯料—把坯料破碎成l~3mm的粒料—在平板硫化機上裝料預(yù)熱(140°C*10min)—在3T的靜磁場和峰值為2T的脈沖磁場共同作用下取向，壓制成厚度為0.5mm的磁片。磁片繞在<D5的圓棒上不出現(xiàn)裂紋，測試磁體的性能如下<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>權(quán)利要求1、一種各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體，其組分及重量含量為HDDR各向異性釹鐵硼磁粉87-97％；改性橡膠類粘結(jié)劑1-8％；加工助劑0-5％。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體，其特征在于所述的橡膠類粘結(jié)劑選用氯化聚乙烯、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氯丁橡膠、順丁橡膠、聚氨酯橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、聚異丁烯橡膠、聚硫橡膠、硅橡膠、氫化丁腈橡膠、聚異戊烯橡膠和熱塑性聚合物中的一種或幾種。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體，其特征在于橡膠改性的方法選用熱塑煉法、與加工助劑混煉法、橡膠共混法、溶劑溶解法和功能基團接枝法中的一種或幾種。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體，其特征在于所述HDDR各向異性釹鐵硼磁粉中含有其他稀土永磁材料磁粉或者永磁鐵氧體磁粉中的一種或者幾種。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體，其特征在于所述HDDR各向異性釹鐵硼磁粉的粒徑為250pm以下。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體，其特征在于所述HDDR各向異性釹鐵硼磁粉的重量含量為90-95%。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體，其特征在于所述HDDR各向異性釹鐵硼磁粉是經(jīng)過表面處理的，所述表面處理的方法選自有才幾或者無機膠包覆、化學(xué)或者物理沉積、反應(yīng)4屯化和它們的組合。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體，其特征在于所述的加工助劑包括抗氧劑、交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、增塑劑、潤滑劑、溶解劑和防老劑中的一種或幾種。9、一種權(quán)利要求1所述的各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體的制造方法，其包括以下步驟(1)將己經(jīng)改性處理過的橡膠類粘結(jié)劑和HDDR各向異性釹鐵硼磁粉及加工助劑按比例混合均勻得到膠料，所述混合的方法采用密煉法、開煉法、攪拌法或螺桿混煉法；(2)采用壓制、擠出或橡膠注射成型的方法，將所述膠料制成一定厚度的柔性磁體，并且在所述柔性磁體成型時施加取向磁場，所用取向磁場包括靜磁場、交變》茲場或者脈沖磁場中的一種或幾種。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體的制驟，所述交聯(lián)的方式采用電子束輻射、紅外輻射、熱空氣加熱、沸騰床、微波輻射、放射線輻射或平板加熱。11、根據(jù)權(quán)利要求9所述的各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體的制造方法，其特征在于該方法還包括對所述柔性磁體進(jìn)行表面防護處理的步驟，所述處理方法選自噴涂、氣相沉積、涂布防護漆中的一種或幾種。全文摘要本發(fā)明提供一種高性能各向異性柔性粘結(jié)釹鐵硼磁體，由經(jīng)改性處理過的橡膠類粘結(jié)劑與各向異性釹鐵硼磁粉及加工助劑按比例混合均勻，然后將混合均勻后的膠料在磁場取向下采用壓制或者擠出或者注射成型制成一定厚度的高性能柔性磁體，其中各組分的重量含量為HDDR各向異性釹鐵硼磁粉87-97％、改性橡膠類粘結(jié)劑1-8％、加工助劑0-5％。與其它剛性釹鐵硼磁體相比，本發(fā)明磁體特點是兼具有很好的柔性和磁性能，不易碎，便于運輸、裝配，使用方便；尺寸可通過裁切任意調(diào)整，產(chǎn)品形狀多樣化，可制成超薄、超長、超寬的片材、帶材和各種形狀的制品等；無需復(fù)雜模具，試樣快捷；生產(chǎn)流程短，效率高，加工成本低；邊料可回收，能耗低等。文檔編號H01F1/057GK101477866SQ20081019862公開日2009年7月8日申請日期2008年9月19日優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日發(fā)明者利富貴,戴雨蘭,楊應(yīng)彬,汪小明,毅羅,舒杰華,范保順申請人:廣州金南磁塑有限公司