一種耐高溫各向異性粘結NdFeB磁體及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本專利發明了一種耐高溫各向異性粘結NdFeB磁體及其制備方法，屬于功能材料
技術領域。
【背景技術】
[0002] 永磁材料是一類可以儲存磁能量的強磁性材料，已制作成多種功能器件，在現代 工業和日常生活中應用廣泛。稀土鐵硼永磁材料，以NdFeB為代表，具有優異的內稟性質 (飽和磁化強度、居里溫度、各向異性場），引起了人們的廣泛興趣。然而要使優異的內稟 性質體現為優異的外稟性質（剩磁、矯頑力和磁能積），則需要妥善控制材料的微觀結構。 NdFeB磁體有燒結和粘結兩種成型方式，其中燒結NdFeB磁體多為各向異性，磁性能是永磁 之冠，應用日益廣泛，而粘結NdFeB磁體易于制造薄壁、形狀復雜、精確尺寸的磁體，從而得 到了廣泛的推廣。
[0003] 目前常用的粘結NdFeB磁體大多是各向同性磁體，磁性能較低，難以滿足越來越 高性能的磁性器件的使用要求。為了進一步提高NdFeB粘結磁粉的性能，研究者們開展了 多種工藝研究。其中，HDDR(氫化-歧化-脫氫-再結合）工藝制備的NdFeB磁粉在微觀 結構上具有織構，呈各向異性，這大大提高了磁粉的磁能積，被人們寄予厚望。使用高矯頑 力HDDR磁粉制備的粘結NdFeB磁體，保留了磁粉的尚矯頑力，同時具有遠遠超過各向同性 磁體的高磁能積。
[0004] 在粘結NdFeB永磁體的制備中，一般選用環氧樹脂作為粘結劑，其具有突出的耐 堿性和低固化收縮率，用量一般不超過磁體質量的3%。采用環氧樹脂作為粘結劑的NdFeB 粘結磁體，受環氧粘結劑本身的耐溫性影響，其工作環境限制在ll〇°C以下（李飛.粘結釹 鐵硼磁體開發應用現狀[J].稀土，1999,63-66)。為了提高粘結NdFeB磁體的耐溫性，開發 耐高溫粘結劑體系用以提高粘結磁體的工作溫度成為研究的一個重要方向。本發明的耐高 溫各向異性粘結NdFeB磁體以硅酸鈉為主粘結劑，以耐高溫環氧樹脂為輔助粘結劑，可有 效提高磁體的耐溫性，其工作環境溫度可達到200°C。
[0005] 日本專利報道了一種采用硅酸鈉作為粘結劑與磁粉混合后模壓制備粘結磁體 部件的方法，制得的部件可以在電動機、發電機等稍高溫環境中正常工作，但是磁體部 件存在吸濕大的問題，需要進行必要的表面處理才能使用（Minami Tadashi, Nakamura Katsuya, Odakane Masaaki. Manufacture of bond magnet. Japan, HOlF 41/02, 1997. )〇 如 果將硅酸鈉與環氧樹脂同時用于粘結磁體，則所得磁體會結合環氧粘結磁體和硅酸鈉粘結 磁體的各項優點，在耐高溫、增強增韌、抗滲透吸濕、耐腐蝕等方面有著獨特的優勢。硅酸 納具有良好的耐熱性和強度，可彌補環氧樹脂不耐尚溫的缺憾，并提尚磁體的強度性能；同 時，環氧樹脂以分子尺度滲入硅酸鈉體系，交聯固化后形成硅酸鈉與環氧樹脂的互穿網絡 結構，將很好地改善磁體的抗滲透性能和耐腐蝕性，并進一步降低其吸濕性。
[0006] 本發明以各向異性NdFeB磁粉為磁性物質，以硅酸鈉為主粘結劑，以耐高溫環氧 樹脂為輔助粘結劑，制得的各向異性粘結NdFeB磁體不僅具有較高的磁性能，其耐溫性也 得到大幅提高，工作環境溫度可達到200°C，且具有抗滲透、耐腐蝕等優點。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是提供一種耐高溫各向異性粘結NdFeB磁體及其制備方法，原材料 易獲得、可大規模生產且成本低。
[0008] 本發明的一種耐高溫各向異性粘結NdFeB磁體是以各向異性NdFeB磁粉和粘結劑 為主要組成原料，再加入適量表面活性劑和潤滑劑而制得的粘結磁體。磁體的各主要組成 原料的質量比分別為：各向異性NdFeB磁粉90~96%、硅酸鈉粘結劑3~6. 5%、環氧粘結 劑0. 5~3. 3 %，表面活性劑0. 1-0. 3 %，潤滑劑0. 1~0. 3 %。
[0009] 所述的硅酸鈉粘結劑是硅酸鈉水溶液，模數3. 1~3. 4,波美度39~4Γ。
[0010] 所述的表面活性劑優選KH-550、KH-560、KH-570、硬脂酸、鋁酸酯、鈦酸酯等。
[0011] 所述的潤滑劑優選為石蠟、丙三醇、硅酸酯、硅油等。
[0012] 本發明的一種耐高溫各向異性粘結NdFeB磁體的制備方法如下：
[0013] 第一步，將各向異性NdFeB磁粉與一定質量的表面活性劑混合，攪拌均勾，得粘結 磁粉A ;
[0014] 第二步，將第一步得到的粘結磁粉A與環氧粘結劑按一定質量比混合，攪拌均勾， 直至磁粉呈松散狀，得粘結磁粉B ;
[0015] 第三步，將第二步得到的粘結磁粉B與硅酸鈉粘結劑按質量比混合，攪拌均勻，直 至磁粉呈松散狀，得粘結磁粉C ;
[0016] 第四步，將第三步得到的粘結磁粉C與一定質量的潤滑劑混合，攪拌均勻，得粘結 磁粉D ;
[0017] 第五步，向第四步得到的粘結磁粉D中噴灑少許有機溶劑以增加粘結劑中水分揮 發，攪拌至磁粉松散，得粘結磁粉E ;
[0018] 第六步，將第五步得到的適量粘結磁粉E置于模具中振實，在取向模壓成型機中 先磁場取向，然后壓制成型，脫模得到初始磁體坯F ;
[0019] 第七步，將第六步得到的初始磁體坯F置于等靜壓設備中，使其致密化，得到致密 化磁體坯G ;
[0020] 第八步，將第七步得到的致密化磁體坯G置于真空或惰性氣體環境中固化，得到 耐高溫各向異性粘結NdFeB磁體，固化溫度為175~200°C，時間30~40min。
[0021] 所述的環氧粘結劑在使用前先用少量丙酮稀釋溶解，即溶即用。
[0022] 所述的有機溶劑是丙酮、甲醇、乙醇、乙酸乙酯中的一種或幾種的混合。
[0023] 常規的各向異性粘結NdFeB磁體易于批量生產、尺寸精確，是磁性材料常用的成 型方法。但常規各向異性粘結NdFeB磁體的長期使用溫度較低，一般不超過110°C，這限制 了粘結磁體在某些領域的使用。因此，開發耐高溫的各向異性粘結NdFeB磁體，不僅在永磁 材料領域有重要的應用前景，且具有非常大的經濟價值。
[0024] 本發明與現有技術相比具有以下有益效果。
[0025] 本發明的一種耐高溫各向異性粘結NdFeB磁體及其制備方法，不僅具有高的磁學 性能、較高的使用溫度（200°C )，同時，本發明在實施過程中設備簡單、操作簡便、成本較 低，易于大規模生產，經濟價值高。因此，本發明在永磁材料領域有著很大的應用前景。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合實施例對本發明做進一步說明，但本發明并不限于以下實施例。
[0027] 實施例1 :一種耐高溫各向異性粘結NdFeB磁體的制備方法，按以下步驟進行。
[0028] 第一步，將96g各向異性NdFeB磁粉與0. 3gKH_550混合，攪拌均勻，得粘結磁粉 Al ;
[0029] 第二步，將第一步得到的粘結磁粉Al與0. 5g環氧粘結劑混合，攪拌均勾，直至磁 粉呈松散狀，得粘結磁粉Bl ;
[0030] 第三步，將第二步得到的粘結磁粉Bl與3g硅酸鈉粘結劑（模數3. 1，波美度40° ) 混合，攪拌均勻，直至磁粉呈松散狀，得粘結磁粉Cl ;
[0031] 第四步，將第三步得到的粘結磁粉Cl與0. 2g石蠟混合，攪拌均勻，得粘結磁粉 Dl ；
[0032] 第五步，向第四步得到的粘結磁粉Dl中噴灑5ml丙酮，攪拌至磁粉松散，得粘結磁 粉El ;
[0033] 第六步，將第五步得到的適量粘結磁粉El置于模具中振實，在取向模壓成型機中 先用IOT磁場取向，然后壓制成型，脫模得到初始磁體坯Fl ;
[0034] 第七步，將第六步得到的初始磁體坯Fl置于等靜壓設備中，使其致密化，得到致 密化磁體坯Gl ;
[0035] 第八步，將第七步得到的致密化磁體坯Gl置于真空環境中固化，得到耐高溫各向 異性粘結NdFeB磁體，固化溫度為175°C，時間40min。
[0036] 采用本實施實例相同的工藝步驟，將硅酸鈉粘結劑