[发明专利]一种采用两步成型工艺制备各向异性粘结磁体的方法

说明书

技术领域

本发现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、高磁性能的各向异性粘结磁体的两步成型工艺。

背景技术

粘结永磁体具有良好的加工性能，其形状自由度大，尺寸精度高，无需二次加工，已成为现代高新技术产品不可或缺的重要元器件，被广泛地应用于电子信息、计算机、电机、汽车等领域。而各向异性的粘结磁体由于具有更加优异的磁性能，能够有力地促进电子产品的小型化、高效化、节能化、轻量化，而成为粘结永磁的发展方向。

粘结永磁体的成型方式有模压成型、压延成型、注射成型和挤压成型，其中模压成型磁体由于具有最高的磁性能而应用最为广泛。

采用热固性树脂，模压成型制备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→取向压制→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。取向成形工艺可以采用三种方式，室温成型、温压成型和多步成型。室温成形制备各向异性粘结磁体，由于磁体密度低，取向度差，磁性能较低。1996年日本的松永秀树等人在《NdFeB各向异性粘结永磁的压制成型开发技术》中，首次报道了温压成形技术在粘结磁体制备领域的应用。由于在温压成形过程中，高温使粘结剂软化，并熔融为粘流态，其低粘度起到一定的润滑作用，达到降低取向时磁粉颗粒转动阻力及磁粉与模壁间摩擦阻力的目的，进而有效提高磁体的取向度和密度。因此目前，温压成型技术被广泛的应用于各向异性粘结磁体的制备。之后，针对一次成型的大压制压力对模具损伤大、生产效率低等问题，爱知制钢在专利（CN1173028）中提出了两步温压成形工艺，既温压磁场取向成型和温压密实化成型，有效提高了模具寿命和磁体磁性能，但在工业化生产中，该发明直接用磁粉形式向高温磁场模腔填料，模腔中磁粉高度较高，容易造成沿高度方向，磁场取向的不均匀；另一方面，采用容积法给模腔填料，由于模具的高温，填料时混合磁粉受热，其中粘结剂软化，容易造成磁粉粘壁现象，难以保证填料均一，从而影响到磁体磁性能的均一性和尺寸精度；同时，在压制过程中摩擦阻力增大，损伤模具。

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，解决现有技术在模压各向异性粘结磁体成型过程存在的填料不均一、模具损伤大、磁场高度分步不均匀、取向效果差等问题，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：采用两步成型工艺，即室温预成型和取向密实化温压成型工艺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、偶联剂和润滑剂等。

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各向异性磁性粉末的0.5%-5%，优选2%-3.0%。偶联剂的重量含量为各向异性磁性粉末的0.005%-2%，优选0.1%-0.5%。润滑剂的重量含量为各向异性磁性粉末的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，然后与各向异性磁粉混合均匀，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粉混合均匀，待有机溶剂去除后，即可得到制备粘结磁体所用的复合磁粉。

步骤（3）室温预成型：

将干燥后的复合磁粉，置于模腔中加压成型，得到预成型坯体，其中所述压制压力为50-300MPa，其中，所述成型的温度为室温；

考虑到预成型坯体的强度随密度降低而降低，当密度低于一定值时，坯体不再具有足够的强度，使其在搬运过程中不能保持完整，因此，预成型密度一般不低于3.6g/cm³；若预成型密度过高，不利于在接下来的磁场取向过程中获得高的取向度，故预成型坯体的密度不超过5.0g/cm³。

步骤（4）取向密实化温压成型：