法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2016-12-28
专利权有效期届满 IPC(主分类):H01F1/08 授权公告日:20040121 申请日:19961105
专利权的终止
2004-01-21
授权
授权
1997-10-22
公开
公开
1997-10-01
实质审查请求的生效
实质审查请求的生效
本发明是关于用粘结树脂(粘合剂)将稀土类磁粉粘结而成的稀土类粘结磁体、用于制造该稀土粘结磁体的稀土类粘结磁体用组合物以及使用稀土类粘结磁体用组合物的稀土类粘结磁体的制造方法。
稀土类粘结磁体是使用稀土类磁粉和粘结树脂(有机粘结剂)的混合物(compound)、将其加压成形成所希望的磁体形状而制成的磁体,其成形方法采用压缩压形法、注射成形法和挤出成形法。
压缩成形法是将上述混合物填充在压力机的金属模型中,加压压缩,得到成形体,然后加热使作为粘结树脂的热固性树脂固化制成磁体的方法。与其它方法相比,这种方法使用较少量的粘结树脂就可以成形,因此所得到的磁体中的树脂量较少,有利于提高磁性能,但磁体的形状自由度较小,另外有生产率比较低的缺点。
注射成形法是将上述混合物加热熔化,使之具有充分的流动性,在这种状态下将该熔融物注入金属模型内、使之形成规定的磁体形状的方法。采用这种方法时,磁体的形状自由度大,特别是可以容易地制成异形的磁体。但成形时要求熔融物具有较高的流动性,因此粘结树脂的添加量必须较多,致使所得到的磁体中的树脂量增多。有磁性能降低的缺点。
挤出成形法是将供入挤出成形机内的上述混合物加热熔化,将该混合物从挤出成形机的金属模具中挤出,同时冷却固化,将所得到的长尺寸的成形体切断成所要求的长度、制成磁体的方法。该方法兼有上述压缩成形法的优点和上述注射成形法的优点。即,押出成形法通过选择金属模具、在一定程度上可以自由设定磁体的形状,能容易地制造薄壁、长尺寸的磁体,同时,对于熔融物的流动性的要求不像注射成形那样高,因此,与注射成形法相比,粘结树脂的添加量较少,有助于提高磁性能。
如同日本专利公报特公昭56-31841、特公昭56-44561中所述,上述混合物中的粘结树脂一般采用环氧树脂之类的热固性树脂,另外,由于热固性树脂的特性,其添加量可以达到0.5-4%重量的较低值。
但是,在使用热固性树脂作为粘结树脂的场合,对于与上述各成形法相应的适宜的条件、特别是稀土类磁粉的添加量与成形法、磁性能、机械性能等的关系并未加以阐明。
本发明的第一个目的是,充分利用上述挤出成形的优点,使用少量的由热塑性树脂构成的粘结树脂,提供具有良好的成形性和磁性能且机械强度高的稀土类粘结磁体,用于制造该磁体的稀土类粘结磁体用组合物以及稀土类粘结磁体的制造方法。
本发明的第二个目的是,充分利用上述注射成形的优点,使用少量的由热塑性树脂构成的粘结树脂,提供具有良好的成形性和磁性能且机械强度高的稀土类粘结磁体,用于制造该磁体的稀土类粘结磁体用组合物以及稀土类粘结磁体的制造方法。
为了实现上述第一个目的,本发明提供了一种稀土类粘结磁体,它是使用含有稀土类磁粉和热塑性树脂的稀土类粘结磁体用组合物、通过挤出成形制成的稀土类粘结磁体,其特征是,稀土类粘结磁体中的上述稀土类磁粉的含量是78.1-83%(体积)(权利要求1)。
为了实现上述第二个目的,本发明提供了一种稀土类粘结磁体,它是使用含有稀土类磁粉和热塑性树脂的稀土类粘结磁体用组合物、通过注射成形制成的稀土类粘结磁体,其特征是,稀土类粘结磁体中的上述稀土类磁粉的含量是68-76%(体积)(权利要求2)。
根据上述的本发明,在挤出成形或注射成形中,使用少量的热塑性树脂即可得到具有良好成形性和磁性能、机械强度高并且耐蚀性良好的稀土类粘结磁体。
这些稀土类粘结磁体的空隙率最好是在2%(体积)以下,这样可以提高稀土类粘结磁体的机械强度和耐蚀性。
另外,用作粘结树脂的热塑性树脂的溶点在400℃以下为宜。用作粘结树脂的热塑性树脂最好是选自聚酰胺、液晶聚合物、聚苯硫醚中的任意一种。
所使用的稀土类磁粉最好是下列3种组成中的至少一种:即,以Sm为主的稀土类元素和以Co为主的过渡金属作为基本成分的第一种组成;以R(R是包括Y在内的稀土元素中的至少一种)、以Fe为主的过渡金属和B作为基本成分的第二种组成;以及以Sm为主的稀土元素、以Fe为主的过渡金属、和以N为主的间隙元素作为基本成分的第三种组成。这样可以得到具有更好的磁性能的稀土类粘结磁体。
另外,所使用的稀土类磁粉最好是组成和/或平均粒径不同的2种以上的磁粉的混合物。使用2种以上的不同磁粉的混合物时,可以兼有混合的各种磁粉的优点,容易得到更好的磁性能。另外,使用平均粒径不同的2种以上的磁粉的混合物时,通过充分混合、混炼,可以提高粒径小的磁粉进入粒径大的磁粉之间的几率,提高在混合物内的磁粉填充率。
使用2种以上各向异性的磁粉的混合物时,可以进一步提高磁体的取向性。
用挤出成形制造的稀土类粘结磁体,在无磁场的情况下成形时的磁能积(BH)max在8MGOe以上,在磁场中成形时的磁能积(BH)max在12MGOe以上是理想的。
用注射成形制造的稀土类粘结磁体,在无磁场的情况下成形时的磁能积(BH)max在6MGOe以上,在磁场中成形时的磁能积(BH)max在10MGOe以上是理想的。
为了实现上述第一个目的,本发明还提供了一种稀土类粘结磁体用组合物,它是含有稀土类磁粉和热塑性树脂、供挤出成形用的稀土类粘结磁体用组合物,其特征是,该稀土类粘结磁体用组合物中的上述稀土类磁粉的含量为77.6-82.5%(体积)(权利要求17)。
使用该组合物,可以充分发挥挤出成形方法形状自由度大、生产率高的优点,容易制造具有良好磁性能且机械强度高的稀土类粘结磁体。
另外,为了实现上述第一个目的,本发明还提供了一种稀土类粘结磁体用组合物,它是含有稀土类磁粉和热塑性树脂及防氧化剂、供挤出成形用的稀土类粘结磁体用组合物,其特征是,该稀土类粘结磁体用组合物中的上述热塑性树脂和防氧化剂的合计含量为15.0-22.4%(体积)(权利要求22)。
使用该组合物,在挤出成形时有助于材料的流动性、成形性、防止磁粉等的氧化,可以得到低空隙率、高机械强度、高磁性能的磁体。
另外,为了实现上述第二个目的,本发明还提供了稀土类粘结磁体用组合物,它是含有稀土类磁粉和热塑性树脂、供注射成形用的稀土类粘结磁体用组合物,其特征是,该稀土类粘结磁体用组合物中的上述稀土类磁粉的含量是67.6-75.5%(体积)(权利要求24)。
使用该组合物,可以充分发挥注射成形的形状自由度比挤出成形更大的优点,可以容易制造具有良好磁性能且机械强度高的稀土类粘结磁体。
另外,为了实现上述第二个目的,本发明还提供了一种稀土类粘结磁体用组合物,它是含有稀土类磁粉和热塑性树脂及防氧化剂、供注射成形用的稀土类粘结磁体用组合物,其特征是,该稀土类粘结磁体用组合物中的上述热塑性树脂和防氧化剂的合计含量是24.5-32.4%(体积)(权利要求29)。
使用该组合物,有利于注射成形时的材料流动性、成形性、防止磁粉等的氧化。可以得到低空隙率、高机械强度、高磁性能的磁体。
在这些稀土类粘结磁体用组合物中,最好是还含有防氧化剂。这样,在磁体的制造过程中可以防止稀土类磁粉和热塑性树脂的氧化,采用更少的热塑性树脂添加量,提高混炼性、成形性。防氧化剂最好是使磁粉表面钝化的螯合剂,这种螯合剂的防氧化效果特别高。
另外,稀土类粘结磁体用组合物中的防氧化剂含量在2.0-12.0%(体积)为宜。
此外,稀土类粘结磁体用组合物中最好是还含有使上述热塑性树脂塑化的增塑剂、润滑剂中的至少一方。添加增塑剂或润滑剂可以提高稀土类粘结磁体用组合物在混炼时和成形时的材料流动性,因此使用更少的热塑性树脂添加量就可以得到同样的性能,有助于提高磁性能。
此外,为了实现上述第一个目的,本发明还提供了稀土类粘结磁体的制造方法,其特征是包括下列工序,即将含有稀土类磁粉和热塑性树脂且稀土类磁粉的含量为77.6-82.5%(体积)的稀土类粘结磁体用组合物混炼的工序;以及使用上述混炼物、采用挤出成形法加工成磁体形状的工序(权利要求31)。
采用该方法,可以充分发挥挤出成形法的优点,容易制造空隙率低、磁性能良好、机械强度高的稀土类粘结磁体。
另外,为了实现上述第二个目的,本发明还提供了稀土类粘结磁体的制造方法,其特征是包括下列工序,即将含有稀土类磁粉和热塑性树脂、稀土类磁粉的含量为67.6-75.5%(体积)的稀土类粘结磁体用组合物混炼的工序;以及使用上述混炼物、采用注射成形法加工成磁体形状的工序(权利要求34)。
采用该方法,可以充分发挥注射成形法的优点,容易制造空隙率低、磁性能良好、机械强度高的稀土类粘结磁体。
在上述稀土类粘结磁体的制造方法中使用的稀土类粘结磁体用组合物,最好是含有上述防氧化剂,若还含有上述增塑剂、润滑剂中的至少一方则更好,这样可以获得添加防氧化剂、增塑剂、润滑剂所产生的上述效果。
此时,稀土类粘结磁体用组合物中的防氧化剂含量在2.0-12.0%(体积)为宜。
在本发明的稀土类粘结磁体制造方法中,稀土类粘结磁体用组合物的混炼最好是在所使用的热塑性树脂的热变形温度或软化温度以上的温度下进行。在这样的温度下混炼可以提高混炼的效率,在更短的时间内混炼均匀,同时,所得到的稀土类粘结磁体中的空隙率更小。
本发明的其它目的、构成和效果,读了下述实施例后就可明了。
附图的简要说明
图1是表示本发明的稀土类粘结磁体的实施例的立体图。
优选的实施方案
下面,参照附图详细地说明本发明的稀土类粘结磁体、稀土类粘结磁体用组合物和稀土类粘结磁体的制造方法。另外,在本说明书中,如果没有特别说明,磁体的成形方法是针对挤出成形和注射成形两者进行说明。
首先说明本发明的稀土类粘结磁体。本发明的稀土类粘结磁体例如可以是图1(A)所示的圆柱状稀土类粘结磁体1、图1(B)所示的圆筒状稀土类粘结磁体2、或者图1(C)所示的横断面为圆弧状的稀土类粘结磁体3。
这些本发明的稀土类粘结磁体1、2、3,含有下述稀土类磁粉和热塑性树脂,根据需要还含有防氧化剂。
1、稀土类磁粉
稀土类磁粉优先选用由含有稀土元素和过渡金属的合金构成的磁粉,特别是下列(1)-(5)的磁粉。
(1)以Sm为主的稀土元素和以Co为主的过渡金属作为基本成分的磁粉(以下简称Sm-Co系合金)。
(2)以R(R是包括Y在内的稀土元素中的至少一种)、和以Fe为主的过渡金属、以及B作为基本成分的磁粉(以下简称R-Fe-B系合金)。
(3)以Sm为主的稀土元素、以Fe为主的过渡金属和以N为主的间隙元素为基本成分的磁粉(以下简称Sm-Fe-N系合金)。
(4)以R(R是包括Y在内的稀土元素中的至少一种)和Fe等过渡金属作为基本成分、具有毫微米级的磁性相的磁粉(纳米晶磁体)。
(5)将上述(1)-(4)中的至少2种混合而成的磁粉。在这种情况下,可以兼有所混合的各种磁粉的优点,特别是磁性能方面的优点,可以容易得到更好的磁性能。特别是使用2种以上各向异性的磁粉的混合物时,可以进一步提高磁体的取向度。
作为Sm-Co系合金的代表,可以举出SmCo5、Sm2TM17(其中,TM是过渡金属)。
作为R-Fe-B系合金的代表,可以举出Nd-Fe-B系合金、Pr-Fe-B系合金、Nd-Pr-Fe-B系合金、Ce-Nd-Fe-B系合金、Ce-Pr-Nd-Fe-B系合金、用Ni、Co等其它过渡金属取代上述合金中的一部分Fe而形成的合金等。
作为Sm-Fe-N系合金的代表,可以举出将Sm2Fe17合金氮化而制成的Sm2Fe17N3。
作为磁粉中的上述稀土元素,可以举出Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、混合稀土合金等,可以含有其中的1种或2种以上。另外,上述的过渡金属可以举出Fe、Co、Ni等,可以使用其中的1种或2种以上。为了提高磁性能,根据需要在磁粉中还可以含有B、Al、Mo、Cu、Ga、Si、Ti、Ta、Zr、Hf、Ag、Zn等。
磁粉的平均粒径没有特别的限制,一般是0.5-50μm,优选的是1-30μm。磁粉的粒径例如可以采用F·S·S·S·(FischerSub-Sieve Sizer)法测定。
此外,为了以下面所述的少量粘结树脂在注射成形、挤出成形时获得良好的成形性,磁粉的粒径分布最好是具有某种程度的分散(波动),这样,还可以减小所得到磁体的空隙率。
另外,在上述(5)的场合,所混合的每种磁粉的平均粒径也可以是不同的。使用平均粒径不同的2种以上的磁粉的混合物时,通过充分混合、混炼,可以提高粒径小的磁粉进入粒径大的磁粉之间的几率,提高在混合物内的磁粉填充率,有助于提高粘结磁体的磁性能。
磁粉的制造方法没有特别的限制,例如可以通过熔化、铸造制成合金锭,将该合金锭粉碎成适当的粒度(进一步分级),得到磁粉,或者,也可以采用制造非晶态合金所使用的急冷薄带制造装置制成带状的急冷薄片(微细的多晶集合),将该薄片(薄带)粉碎成适当的粒度(进一步分级)得到磁粉等都可以。
这些磁粉在磁体中的含量,可根据磁体的成形方法选择适宜的范围。
即,用挤出成形制造的稀土类粘结磁体,稀土类磁粉的含量是78.1-83%(体积),优选的是79.5-83%(体积),最好是81-83%(体积)。磁粉的含量过少时,不能达到提高磁性能(特别是磁能积)的目的,反之,磁粉的含量过多时,粘结树脂的含量相对较少,挤出成形时流动性差,难以成形或者根本不能成形。
另外,用注射成形制造的稀土类粘结磁体,稀土类磁粉的含量是68-76%(体积),优选的是70-76%(体积),最好是72-76%(体积)。磁粉的含量过少时,不能达到提高磁性能(特别是磁能积)的目的,反之,磁粉的含量过多时,粘结树脂的含量相对较少,因此注射成形时流动性差,难以成形或者根本不能成形。
2、粘结树脂(粘结剂)
粘结树脂采用热塑性树脂。使用以往所使用的诸如环氧树脂之类的热固性树脂时,挤出成形、注射成形时流动性差,因而成形性不良,磁体的空隙率增大,机械强度和耐蚀性低,而使用热塑性树脂时,这些问题迎刃而解。
适用的热塑性树脂例如可以举出:聚酰胺(例如尼龙6、尼龙46、尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙11、尼龙12、尼龙6-12、尼龙6-66)、热塑性聚酰亚胺、芳香族聚酯等液晶聚合物;聚苯醚、聚苯硫醚、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃;改性聚烯烃、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚、聚醚酮、聚醚酰亚胺、聚缩醛等;或者以它们为主的共聚物、共混物、聚合物合金等,可以使用其中的1种,或者2种以上混合使用。
其中,以聚酰胺、液晶聚合物或聚苯硫醚为主的树脂,由于与磁粉的混炼性好、成形性优良且机械强度高,因而首先选用。另外,聚酰胺可以进一步提高成形性,液晶聚合物、聚苯硫醚可以提高耐热性,因而优选加以选用。
这些热塑性树脂的优点是,通过其种类、共聚合等,可以在宽的范围内进行选择,从而可以侧重量于成形性或者侧重量于耐热性、机械强度。
所使用的热塑性树脂的熔点在400℃以下为宜,最好是300℃。熔点超过400℃时,成形时的温度上升,磁粉等容易产生氧化。
为了进一步提高与磁粉的混炼性、流动性和成形性,所使用的热塑性树脂的平均分子量(聚合度)在10000-60000为宜,优选的是12000-30000。
3、防氧化剂
防氧化剂是将下面所述的稀土类粘结磁体用组合物混炼时、为了防止稀土类磁粉的氧化(劣化、变质)和粘结树脂的氧化(据推测是由于稀土类磁粉的金属成分起到催化剂作用而引起的)而添加到该组合物中的添加剂。添加防氧化剂可以得到下面所述的效果。
第一,防止稀土类磁粉和粘结树脂氧化,使粘结树脂对于稀土类磁粉的表面保持良好的润湿性、从而提高磁粉与粘结树脂的混炼性。
第二,防止稀土类磁粉氧化,有助于提高磁体的磁性能,同时,在稀土类磁体用组合物的混炼时和成形时有助于提高热稳定性,使用少量的粘结树脂就可以确保良好的成形性。
这些防氧化剂在稀土类粘结磁体用组合物混炼和成形等中间工序中挥发或变质,因而只有一部分残留在制成的稀土类粘结磁体中。因此,稀土类粘结磁体中的防氧化剂的含量,相对于稀土类粘结磁体用组合物中的防氧化剂的添加量来说,是10-90%,尤其是20-80%。
如上所述,这些防氧化剂不仅可以防止磁体制造过程中稀土类磁粉和粘结树脂的氧化,而且还有助于提高所得到的磁体的耐蚀性。
上述的防氧化剂,只要是能防止或抑制稀土类磁粉等的氧化均可使用,例如可以使用胺类化合物、氨基酸类化合物、硝基羧酸类化合物、肼化合物、氰基化合物、硫化物等使磁粉表面钝化的螯合剂。这些螯合剂的防氧化效果特别高。当然对于防氧化剂的种类和组成等没有特别的限制。
另外,在本发明的稀土类粘结磁体中,根据需要还可以含有各种添加剂,例如使粘结树脂塑化的增塑剂(例如硬脂酸盐、脂肪酸)、润滑剂(例如硅油、各种蜡、脂肪酸、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛等无机润滑剂)、以及其它助剂等。添加增塑剂、润滑剂中的至少一方时,可以进一步提高稀土类粘结磁体组合物混炼时及粘结磁体成形时的材料流动性。
在本发明的稀土类粘结磁体中,空隙率在2%(体积)以下为宜,优选的是1.5%(体积)以下。空隙率过高时,取决于热塑性树脂的组成、含量、磁粉的组成、粒径等其它条件,磁体的机械强度和耐蚀性可能会降低。
本发明的稀土类粘结磁体,根据磁粉的组成、磁粉含量的多少等,不用说各向异性的磁性,即使是各向同性的磁体也具有良好的磁性能。
即,用挤出成形制成的本发明的稀土类粘结磁体,在没有磁场的情况下成形时,磁能积(BH)max可以达到8MGOe以上,特别是9.5MGOe以上,在磁场中成形时,磁能积(BH)max可以达到12MGOe以上,特别是14MGOe以上。
另外,用注射成形制成的本发明的稀土类粘结磁体,在没有磁场的情况下成形时,磁能积(BH)max可以达到6MGOe以上,特别是7MGOe以上,在磁场中成形时,磁能积(BH)max可以达到10MGOe以上,特别是12MGOe以上。
本发明的稀土类粘结磁体的形状、尺寸等没的特别的限制,例如形状可以是图1中所示的圆柱状、圆筒状、横断面为圆弧的形状,除此以外例如还可以是空心或实心的棱柱状、平板状等形状,其大小可以是从大型直至超小型。
下面说明本发明的稀土类粘结磁体用组合物。
本发明的稀土类粘结磁体用组合物,主要由上述稀土类磁粉和热塑性树脂构成。另外,最好是还含有上述的防氧化剂。
稀土类粘结磁体用组合物中的稀土类磁粉的添加量,可以根据所得到的稀土类粘结磁体的磁性能和成形时该组合物的熔融物的流动性加以确定。
即,供挤出成形用的稀土类粘结磁体用组合物的场合,该组合物中的稀土类磁粉的含量(添加量)是77.6-82.5%(体积),优选的是79-82.5%(体积),最好是80.5-82.5%(体积)。磁粉的含量过少时,不能达到提高磁性能(特别是磁能积)的目的,反之,磁粉的含量过多时,粘结树脂的含量相对较少,因此挤出成形时流动性差,难以成形,或者根本不能成形。
另外,供注射成形用的稀土类粘结磁体用组合物的场合,该组合物中的稀土类磁粉的含量(添加量)是67.6-75.5%(体积),优选的69.5-75.5%(体积),最好是71.5-75.5%(体积)。磁粉的含量过少时,不能达到提高磁性能(特别是磁能积)的目的,反之,磁粉的含量过多时,粘结树脂的含量相对较少,因此注射成形时流动性差,难以成形,或者根本不能成形。
稀土类粘结磁体用组合物中的热塑性树脂和防氧化剂的含量(添加量),随着热塑性树脂、防氧化剂的种类、组成、成形温度、压力等成形条件、成形物的形状、尺寸等各种条件而有所不同。为了提高所得到的稀土类粘结磁体的磁性能,稀土类粘结磁体用组合物中的热塑性树脂的添加量在可以进行混炼和成形的范围内应尽可能地少。
稀土类粘结磁体用组合物中的防氧化剂的添加量是2.0-12.0%(体积),优选的是3.0-10.0%(体积)。在这种情况下,防氧化剂的添加量相对于粘结树脂的添加量在10-150%为宜,优选的是25-90%。
在本发明中,防氧化剂的添加量也可以在上述范围的下限值以下,或者也可以不添加。
稀土类粘结磁体用组合物中的热塑性树脂的添加量如果过少,将稀土类粘结磁体用组合物混炼时,混炼物的粘度增高,混炼转矩增大,由于发热而造成促进磁粉等氧化的倾向,因此,防氧化剂的添加量较少时,不能充分抑制磁粉等的氧化,同时,由于混炼物(树脂熔融物)的粘度上升,致使成形性恶化,不能得到低空隙率、高机械强度的磁体。反之,如果热塑性树脂的添加量过多,虽然成形性好,但所得磁体中的粘结树脂含量增多;磁性能低下。
另一方面,如果稀土类粘结磁体用组合物中的防氧化剂的添加量过少,防氧化的效果较低,在磁粉含量多的情况下,不能充分抑制磁粉的氧化。反之,如果防氧化剂的添加量过多,树脂含量相对减少,成形体的机械强度趋于降低。
如上所述,如果热塑性树脂的添加量较多,则防氧化剂的添加量可以适当减少,反之,如果热塑性树脂的添加量较少,则防氧化剂的添加量必须增多。
因此,在供挤出成形用时,稀土类粘结磁体用组合物中的热塑性树脂和防氧化剂的合计添加量在15.0-22.4%(体积),优选的是15.0-20.5%(体积),最好是15.0-18.5%(体积)。另外,在供注射成形用时,稀土类粘结磁体用组合物中的热塑性树脂和防氧化剂的合计添加量在24.5-32.4%(体积)为宜,优选的是24.5-30.5%(体积),最好是24.5-28.0%(体积)。在上述范围内,有助于提高挤出成形或注射成形时的流动性、成形性、防止磁粉等氧化。可以得到低空隙率、高机械强度、高磁性能的磁体。
另外,在稀土类粘结磁体用组合物中,根据需要可以添加上述的各种添加剂。
添加增塑剂可以提高成形时的流动性,因此添加较少量的粘结树脂就可以得到同样的性能。润滑剂的添加也是如此。增塑剂的添加量在0.1-2.0%(体积)为宜,润滑剂的添加量在0.2-2.5%(体积)为宜。在这样的添加量范围内,尤其可以有效地发挥增塑剂、润滑剂的作用。
稀土类粘结磁体用组合物的形态可以举出如下:将稀土类磁粉和热塑性树脂混合而成的混合物;向其中进一步添加防氧化剂和其它添加剂,然后混合而形成的混合物;此外还有将这些混合物混炼而形成的混炼物;将该混炼物压丸制成的颗粒(例如粒径1-12mm)等。使用这样的混炼物或其颗粒时,可以进一步提高挤出成形和注射成形的成形性。另外,颗粒的使用还有助于提高操作性。
上述混合物的混炼例如可以使用辊式混炼机、捏合机、双螺杆挤出混炼机等进行。
此时,混炼温度可以根据所使用的热塑性树脂的组成和特性适当加以确定,但最好是在热塑性树脂的热变形温度或软化温度(软化点或玻璃转化点)以上的温度下进行。另外,所使用的热塑性树脂熔点较低时,混炼温度应在该热塑性树脂的熔点附近或熔点以上的温度。
在这样的温度下进行混炼可以提高混炼的效率,在更短的时间内混炼均匀,同时,由于是在热塑性树脂的粘度下降的状态下进行混炼,容易形成热塑性树脂包覆在稀土类磁粉周围的状态,从而有助于减少所得稀土类粘结磁体中的空隙率。
下面说明本发明的稀土类粘结磁体的制造方法的合适例子。
本发明的稀土类粘结磁体的制造方法,是使用上述稀土类粘结磁体用组合物、通过下面所述的挤出成形或注射成形进行。
(1)挤出成形
使用上述混炼机将含有稀土类磁粉和热塑性树脂、必要时还含有防氧化剂的稀土类粘结磁体用组合物(混合物)充分混炼,得到混炼物。此时,混炼温度根据上述条件加以确定,例如150-350℃。另外,混炼物也可以进一步制成颗粒后使用。
将上面得到的稀土类粘结磁体用组合物的混炼物(混合物)装入挤出成形机的料筒内,加热到热塑性树脂的熔化温度以上使之熔化,在磁场中或没有磁场的条件下(取向磁场例如是10-20KOe)将上述熔融物从挤出成形机的挤压模中挤出。此时,料筒内的材料温度在20-330℃为宜,挤出速度在0.1-10mm/S为宜,金属模的温度在200-350℃为宜。
成形体例如在从挤压模中挤出时冷却、固化。然后将挤出的长尺寸的成形体适当切断,得到所希望的形状和尺寸的稀土类粘结磁体。
稀土类粘结磁体的横断面形状,可以通过选择挤出成形机的模具(内模和外模)的形状来确定,可以容易制成薄壁或异形断面的磁体。另外,通过调整成形体的切断长度,还可以制造长尺寸的磁体。
采用以上所述的方法,磁体的形状自由度大,用少量的树脂就可以连续地制造流动性和成形性良好、尺寸精度高、适合于批量生产的稀土类粘结磁体。
(II)注射成形
使用上述混炼机将含有稀土类磁粉和热塑性树脂、必要时还含有防氧化剂的稀土类粘结磁体用组合物(混合物)充分混炼,得到混炼物。此时,混炼温度根据上述条件加以确定,例如150-350℃。另外,混炼物也可以进一步制成颗粒后使用。
将上面得到的稀土类粘结磁体用组合物的混炼物(混合物)装入注射成形机的注射料筒内、加热到热塑性树脂的熔化温度以上使之熔化;在磁场中或没有磁场的条件下(取向磁场例如是6-18KOe)将上述熔融物注入该注射成形机的金属模内。此时,注射料筒内的温度在220-350℃为宜,注射压力在30-100kgf/cm2为宜,金属模的温度在70-100℃为宜。
然后使成形体冷却固化,得到所希望的形状和尺寸的稀土类粘结磁体。此时,冷却时间最好是5-30秒。
稀土类粘结磁体的形状取决于注射成形机的金属模的形状,通过选择该金属模的型腔的形状,可以容易地制造薄壁或异形的磁体。
采用上述方法,磁体的形状自由度比挤出成形的场合还要大,使用少量的树脂就可以制造流动性和成形性良好、尺寸精度高、成形周期短、适合于批量生产的稀土类粘结磁体。
不言而喻,在本发明的稀土类粘结磁体的制造方法中,混炼条件、成形条件等不限于上述的范围。
下面说明本发明的具体实施例。
实施例1-13、比较例1、2
制备下列组成①、②、③、④、⑤、⑥、⑦的7种稀土类磁粉、下列A、B、C 3种热塑性树脂(粘结树脂)、N,N-二苯醚(防氧化剂:螯合剂)、金属皂(增塑剂)、和脂肪酸(润滑剂),将它们按下表1中所示的组合进行混合。
然后,用螺杆式混炼机、按下面表2和表3中所示的条件将上述混合物混炼,使用所得到的稀土类粘结磁体用组合物(混合物),在表2和表3所示的成形条件下成形,得到稀土类粘结磁体。所得磁体形状、尺寸、组成、外观(目视观察)及各种性能列于下面的表4、表5和表6中。①、急冷Nd12Fe82B6粉末(平均粒径18μm)②、急冷Nd8Pr4Fe82B6粉末(平均粒径17μm)③、急冷Nd12Fe78Co4B6粉末(平均粒径19μm)④、Sm(Co0.604Cu0.06Fe0.32Zr0.016)8.3粉末(平均粒径21μm)⑤、Sm2Fe17N3粉末(平均粒径2μm)⑥、用HDDR法制成的各向异性Nd13Fe69Co11B6Ga1粉末(平均粒径28μm)⑦、纳米晶Nd5.5Fe66B18.5Co5Cr5粉末(平均粒径15μm)
A、聚酰胺(尼龙12),熔点:175℃
B、液晶聚合物,熔点:180℃
C、聚苯磁醚(PPS),熔点280℃
另外,表4-表6中的机械强度,是另外在无磁场条件下、按表2和表3所示的条件挤出成形,制成外径15mm,高3mm的试片,使用该试片,用剪断冲切法评价的。
表4-表6中的耐蚀性,是用恒温恒湿槽在80℃、90%RH的条件下对所得稀土类粘结磁体进行加速试验,根据开始产生锈蚀的时间,按由长到短的顺序◎、○、△、×4个等级进行评价。
比较例3
将上述组成①的磁粉和环氧树脂(热固性树脂)按表1所示的比例混合,在室温下混炼该混合物,按下面表3中所示的条件,将所得到的混炼物压缩成形,将该成形体在150℃下热处理1小时使树脂固化,得到稀土类粘结磁体。
所得磁体的形状、尺寸、组成、外观(目视观察)及各种性能示于下列表6中。
表6中的机械强度,是另外在无磁场条件下、按表3所示的条件压缩成形,制成外径15mm、高3mm的试片,使用该试片、用剪断冲切法评价的。另外,耐蚀性的评价与上面所述的同样进行。
表1
表1(续)
表1(续)
表1(续)
表2
表3
表4
表5
表6
实施例14-26、比较例4-6
制备下列组成①、②、③、④、⑤、⑥、⑦的7种稀土类磁粉、上述A、B、C 3种热塑性树脂(粘结树脂)、肼系防氧化剂(螯合剂)、硬脂酸锌(增塑剂)、和硅油(润滑剂),将它们按下面表7中所示的组合进行混合。
然后,用螺杆式混炼机,按下面表8和表9中所示的条件将上述混合物混炼,使用所得到的稀土类粘结磁体用组合物,按表8和表9中所示的成形条件下成形,得到稀土类粘结磁体。所得磁体形状、尺寸、组成、外观(目视观察)及各种特性示于下面的表10、表11和表12中。①、急冷Nd12Fe82B6粉末(平均粒径19μm)②、急冷Nd8Pr4Fe82B6粉末(平均粒径18μm)③、急冷Nd12Fe78Co4B6粉末(平均粒径20μm)④、Sm(Co0.604Cu0.06Fe0.32Zr0.016)8.3粉末(平均粒径22μm)⑤、Sm2Fe17N3粉末(平均粒径2μm)⑥、用HDDR法制成的各向异性Nd13Fe69Co11B6Ga1粉末(平均粒径30μm)⑦、纳米晶Nd5.5Fe66B18.5Co5Cr5粉末(平均粒径15μm)
另外,表10-表12中的机械强度,是另外在无磁场条件下、按表8和表9所示的条件注射成形,制成外径15mm、高3mm的试片,使用该试片,用剪断冲切法评价的。另外,耐蚀性的评价与上面所述的同样进行。
表7
表7(续)
表7(续)
表7(续)
表8
表9
表10
表11
表12
下面分析上述结果。
表4-6和表10-12中所示的结果证实,实施例1-26的所有稀土类粘结磁体都具有良好的成形性,空隙率低,机械强度高,磁性能(磁能积)和耐蚀性良好。
相比之下,比较例1和4的稀土类粘结磁体由于含有稀土类磁粉过多,因此稀土类粘结磁体用组合物不能进行混炼。
比较例2和5由于添加了防氧化剂和润滑剂,因而稀土类粘结磁体用组合物可以混炼,但由于稀土类磁粉的含量过多,因而不能成形。
比较例3出现了树脂渗到磁体的外面的异常现象。
另外,比较例6的稀土类粘结磁体虽然成形性良好,但由于稀土类磁粉的含量过少,磁性能(磁能积)差。
从以上所述可知,采用本发明时,可以发挥挤出成形方法的磁体形状和尺寸的自由度大,尺寸精度高,生产率高,适合于批量生产的优点,用少量的粘结树脂就可以提供具有良好成形性和耐蚀性、机械强度高、磁性能良好的稀土类粘结磁体。
另外,采用本发明可以发挥注射成形方法的磁体形状和尺寸的自由度大,尺寸精度高,成形周期短的优点,用少量的粘结树脂就可以提供具有良好成形性和耐蚀性、机械强度高、磁性能良好的稀土类粘结磁体。
机译: 耐氧化稀土类磁铁磁体粉末及其制造方法,稀土类粘结磁体用化合物,稀土类粘结磁体及其制造方法
机译: 经表面处理的稀土类磁性颗粒,包含该类稀土磁性颗粒的用于粘结磁体的树脂组合物和包含该类稀土类磁性颗粒的粘结磁体
机译: 复合稀土类各向异性粘结磁体,复合稀土类各向异性粘结磁体的化合物及其制造方法