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        粘结剂对注射成型钦铁硼粘结磁体性能的影响

        来源:河南丰韬工程材料有限公司 浏览次数: 日期:2012年10月7日 09:10

              为了制备出高性价比的注射成型粘结钦铁硼永磁材料,本文系统地研究了粘结剂对注射成型磁体的加工性能、磁性能和力学性能等的影响规律,并从微观上揭示了其机理。用国产的快淬钦铁硼磁粉和尼龙6粘结剂制备出了磁性能为Br: 0.5158t, HCb: 321 kA/m, Hcj: 730kA/m,(BH)P,: 40kJ/m3的注射钦铁硼磁体,其性能与日本Mate公司的RNI-50产品性能相”It,而价格却低得多。
             关键词:注射成型粘结磁体粘结剂稀上
        一、刚舀
               随着全球信息电子化的不断发展,磁性材料己成为重要的基础产业,粘结稀土永磁作为整个磁性产业的重要组成部分,在稀土永磁材料领域中所占的比例越来越大。注射成型磁体是粘结磁体的一种,自从80年代初问世以来,成功克服了传统永磁材料易损、易碎,难于制成复杂形状,尺寸外观精度不高等缺点,具有高磁性能和良好的可加工性,以及易实现多极磁化和一体化成型,成木低等优点,很快受到了各国普遍的重视,得到了长足的发展,已广泛用于汽车和HDD, CD-ROM, DVD-ROM及其他家用电器等领域〔1][7]。我国磁性塑料的研制开始于1984年[[g],随着冰箱生产的发展,粘结铁氧体永磁的注射技术发展较快,己具备较大的生产与开发能力。但在粘结稀土磁体的注射成型的研究与生产方而还一,一分落后,一方而要克服稀土磁粉在棍炼、注射成型过程中的氧化、流动性差等问题,另一方面又必须减轻稀土金属粉末对导料杆和模腔磨损,加上注射机生产技术以及模具制备精度跟不上,导致注射成型的工艺难度大增,我国尚处于起步阶段[19]一【12]。目前,国内在注射成型钱铁硼粘结磁体方面的研究报道很少,木文主要研究了粘结剂对注射成型铁硼粘结磁体性能的影响规律,并从微观上揭示其机理。
        二、实验方法
        NdFeB注射成型磁体的制备
              国产的快淬NdFeB磁粉经丙酮或者无水乙醇稀释的偶联剂偶联处理后,再加入一定量的润滑剂A和尼龙6,在Z型捏合机中混合均匀,经KCK双螺杆挤出造粒,由国产S-150X型注射机制备出磁体标样(国标GB/T3217-92)a
        2.分析测试
                外墙保温材料用排水法测量磁体标样的密度;用国产AMT-4磁特性自动测量仪测试磁体标样磁性能:用熔融指数测试仪测量混合物的熔融指数;用日木岛津电子万能材料实验机测试磁体标样的抗压强度;用日木生产的JSM-5600LA型扫描电镜观察磁体标样的形貌。
        三、结果与讨论
            1.粘结剂的含量对物料的流动性的影响
              图1为不同粘结剂含量的注射成型NdFeB母粒料的熔融指数MI曲线图。由图可以看出,随着粘结剂含量的增加,熔融指数逐渐增加,磁粉的填充量不断减小,混合物的流动性得到改善。当粘结剂的含量低于7% (Wt)时,混合物的熔融指数会更低,流动性差,注射成型困难。
        2.粘结剂的含量对磁体的磁性能的影响
             图2为不同尼龙6含量相同条件注射成型的磁体的磁性能随粘结剂含量变化的曲线图。由图可知,最大磁能积、剩磁、磁感矫顽力都随粘结剂含量的增加而下降,而内票矫顽力略有升高。这是因为,若设dp为磁粉密度,VP为磁粉体积百分比,db为粘结剂密度,Vb为粘结剂体积百分比,da为空气密度,Va为粘结磁体中孔隙的体积百分比,则粘结NdFeB磁体的密度d可表示为:                                   
                由于咋+Vb+Va 1, Vb增加使吟和Va减少,而da< <db<咋,因而da Va对磁体密度的贡献不是很大,主要是因为VP的减小导致磁体密度减小。
                如果设A为正向畴体积分数,cos9为磁性粉末的取向因子,5。为真空磁导率,0为磁体内晶粒的易磁化轴与样品取向的夹角,D为相对密度,MM为饱和磁化强度,则粘结NdFeB磁体的Br.   Hcb和(BH)m可表示为:
               对于各向同性的粘结钱铁硼磁体来说,A取值为1,  cosO取值为0.5。由上述四式知,当Vb一定时,粘结NdFeB磁体的B,和Hcb与D成正比,(BH)ma、与D成平方关系。由于Vb增加使D和(1-凡)减小,因而引起磁体磁性能的「降。对于内票矫顽力而言,粘结剂含量低注射时,磁粉之间相互机械啮合而导致磁粉破碎几率增大,如图3所示,磁粉磁畴受到损伤,内察矫顽力略微降低。
               磁粉的装载量,可由磁粉的体积百分含量表示,若设Vf为磁粉的体积百分比,Xf为磁粉的质量百分含量,则磁粉的体积百分含量由公式(5)计算出。
               外墙保温材料Vh增加,Xf减小,相同工艺下,磁体密度d也减小,则磁粉的装载量也就下降,这在图
        4,图5中得到了很好的证实。图5中7%粘结剂的注射磁体较图4中8.5%粘结剂的注射磁体磁粉分布要致密得多,即磁粉的装载量要大得多。式是磁粉填充体积两个极限,其他填充方式下,磁粉填充体积介于两者之间,其填充的模型如图6所示,磁粉填充体积见表1。根据有关研究表明[[131,一般岭在54%-66%这个范围,如控制磁粉的粒度分布,可实现最密填充,上限为70%。木次实验中,当粘结剂的含量为7%时,磁粉的填充体积达到了62.9%,空隙率降到了很低,说明磁粉的装载量达到了一个较高水平。
        3.粘结剂的含量对磁体的力学性能的影响
               粘结剂对磁体的力学性能有着重要的影响,它基木决定了磁体的力学性能和使用性能。我们采用不同粘结剂含量双辊混炼的粒料,经注射成型制备成磁体,其力学性能随粘结剂含量变化的曲线如图7。从图中可知,随着粘结剂含量的增加,磁体的力学性能增加,当PA6含量在8.5%时,注射成型磁体的抗压强度可达到145.68MPaa
        4.高性价比注射成型钱铁硼磁体的制备
              将国产的快淬钱铁硼磁粉经偶联处理和润滑处理后,用7.5%的PA6作为粘结剂,再在210-275℃的温度下挤出,275'C, 120MPa条件下注射成型出磁体,其磁性能同日本Mate公司的注射成型产品比较,如表2所示。
               由表2可知木实验室产品的性能已经接近或达到日木Mate公司的RNI-50产品的性能,而价格却较其低得多,其退磁曲线如图8a
            四、结论
            I.物料的熔融指数随PA6含量的减小而减小,当PA6的含量低于7%时,注射困难。
            2.注射成型磁体的磁性能、磁粉装载量随PA6含量增加而减小,而内察矫顽力却略有上升。力学性能、加工性能随PA6增加而增加。当PA6含量在8.5%时,注射成型磁体的抗压强度可达到145.68MPa,
            3.将国产的快淬钦铁硼磁粉偶联处理和润滑处理后,用7.5%的PA6作为粘结剂,经双螺杆挤出造粒,粒料在2750C, 120MPa条件下注射成型,获得了B,: 0.5138t, Hcb: 321 kA/m,Hcj: 730kA/m, (BH),,,: 40.2kJ/m3,密度达5.33g/cm,的注射磁体。其性能己经接近或达到日木Mate公司的RNI-50产品的性能,而价格却较其低得多。

         

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