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粘结永磁体及其应用

来源: 本站原创 日期:2009-01-20 加入收藏

一、粘结永磁体的制造工艺

?? 粘结永磁体是指用永磁粉末混入一定比例的粘结剂,按一定的工艺制成的一种磁体。按其最终的形态可分为柔性磁体和刚性磁体,按其生产工艺可分为4种:压延成型(又称辊轧成型)、注射成型、挤压成型和模压成型。

??1.压延成型(Calendering) 压延成型是出现较早的一种粘结方法,其工艺过程大致为:将磁粉和粘结剂按大约7:3(体积比)的比例混合均匀,在柔软状态下通过两个对轧的轧辊轧制成所需的厚度,然后经过团化处理制成产品。所使用的粘结剂为丁睛橡胶和乙烯类树脂,制成的产品是柔性的磁板,厚度为O.3—6mm,宽度约lm,长度几十米,一般使用铁氧体磁粉,为了提高磁性能,可加入少量的钕铁硼磁粉。磁板表面不需要涂层保护,一般进行表面贴膜作为装 饰。

??2.注射成型(1njection Moulding) 注射成型是从制造注射塑料制品演变而来的。首先将磁粉和粘结剂混合均匀,经过混炼和造粒,制成干燥的粒料,然后把粒料用螺旋式导料杆送到加热室加热,注射进模具成型,冷却后即得产品。所用粘结剂一般为尼龙6、聚酰胺、聚脂和PVC等,加入量为20%~30%(体积百分数)。这种工艺可制成各种复杂形状的粘结磁体,且磁体是刚性的。所用磁粉一般为铁氧体、钕铁硼及钐钴磁粉,用后两种磁粉由于硬度较大对导料杆和模腔磨损严重,是目前较为关注的问题之一。由于磁体表面已有一层粘结剂薄膜,不需进行表面涂层保护。

??3.挤压成型(Extrusion) 其工艺过程和注射成型基本相同,唯一区别是这种工艺是将加热后的粒料通过一个孔洞挤入模具中成型,所得产品也是刚性的,所用粘结剂与注射成型相同,加入量为20%(体积)左右。这种工艺一般用来生产其它粘 结工艺较难实现的薄片状或薄壁环状磁体。

??4.模压成型(Compression) 模压成型是借鉴粉末冶金工艺的一种粘结方法,首先将磁粉和粘结剂按比例混合,使得粘结剂均匀地涂覆在每一个磁粉颗粒表面,经过简单造粒并加入一定量的添加剂,把混合粉放入模具中在压机上成型,成型压力 一般为7—10t/cm2,最后将压坯放入烘箱中在120—150 ℃下固化得到最终产品。所用粘结剂一般是热固型环氧类树脂或酚醛类树脂,加入量为10%~20%(体积)。由于加入的粘结剂量少,这种工艺制成的粘结磁体的 磁性能最好,是目前发展最快的一种工艺。特别是钕铁硼永磁材料出现以后,粘结钕铁硼永磁体几乎全部采用这种工艺,已逐渐形成了产业化。粘结磁体表面需进行涂层保护,一般采用阴极电泳、喷涂或其它表面防护方法。

二、粘结永磁体的磁性能及应用

??压延工艺制成的粘结磁体为保持其柔韧性,一般使用粉末粒度为1—1.5μ m的磁粉,加入的粘结剂量也较多,因此这种工艺大部分使用铁氧体磁粉,产品全部是各种厚度的板状物,然后再用刀具切割成其它形状。由于易于弯曲,可很容易地制成多极磁环,原材料和制造成本较低,用途很广泛,可用于微型电机、打印机压板、大型广告牌和儿童玩具等。这种工艺制成的粘结磁体的最大磁能积 (BH)max=4—6.4kJ/m3(各向同性),为提高磁性能,可加入适量的钕铁硼磁粉,获得实用的粘结磁体(BH)max=9.6—11.2kJ/m3,与该工艺制成的各向异性粘结磁体的磁性能相同。

??对于注射成型工艺,为保证磁粉的流动性和磁体的强度,也需加入较多的粘结剂,因此,其粘结磁体的磁性能与压延工艺的基本一样。注射成型工艺可生产各向异性磁体,即在将粒料注入模具时加一定的恒磁场或脉冲磁场,以提高粘结磁体的磁性能。产品主要用于仪器仪表中,如汽车、轮船、飞机的速度表、燃油表和电流电压表等。

??挤压工艺适于制造很薄的片状或高度较高的薄壁环状粘结磁体。加入的粘结剂用量较压延和注射工艺的少,磁性能一般为(BH)max=3.2—4.8kJ/m3(各向同性),产品主要用于垫圈、小型广告标牌以及电机中。 由于工艺和生产设备的限制,压延、注射和挤压成型工艺大多用于铁氧体磁粉,产品磁性能均比较低。模压成型是目前应用最广泛的一种工艺,特别是快淬钕铁硼永磁粉出现以后,得到了飞速发展。由于加入粘结剂量很少,对于同一种材料来说,用模压成型获得的磁体的磁性能最好。粘结钴铁硼永磁体几乎全部使用快淬磁粉作为原材料(少量用HDDR工艺生产的磁粉),工艺基本上采用模压成型,磁性能最高。(BH)max=64—96kJ/m3(各向同性),应用市场十分广阔。

三、粘结磁体的市场及发展前景

??据有关统计,1995年全球永磁体市场为36亿美元,其中粘结磁体为10亿美元,约占28%,工业用粘结磁体74%是铁氧体,22%是钕铁硼,其余为粘结钐钴永磁体。从1990年至1995年,粘结钕铁硼永磁体的市场发展 很快,逐渐占据了主导地位,平均年增长率为35%,1996年和l997年增长率为20%左右,尽管受亚洲金融危机的影响,l998年和l999年仍将保持15%的增长率。如上所述,粘结钕铁硼永磁体主要使用快淬磁粉,1995年和1997年生产这类磁粉分别为1400吨、2050 吨。相应的粘结钕铁硼永磁体分别为l 300吨和1800吨,总销售额为2.04亿美元和1.87亿美元。可以看到,尽管市场每年都在增加,粘结钕铁硼永磁体的价格却在下降。

??PC机(个人电脑)行业是粘结钕铁硼永磁体的最大市场,l997年HDD(硬盘驱动器)主轴电机、CD—ROM、FDD(软盘驱动器)主轴电机和FDD步进电机所用粘结磁体中,56%用的是粘结钻铁硼永磁体,预计2000年将生产2亿台HDD主轴电机。另外,汽车行业是粘结永磁体一个最大的潜在市场。

??用快淬磁粉只能生产各向同性粘结磁体,近几年逐渐研制出各向异性磁体、主要使用HDDR氢裂钕铁硼磁粉或Sm2Fe17Nx磁粉。但要进行工业化规模生产,还需在工艺设备方面进行深入的研究工作。值得注意的是 近年来开发的低放双相藕合(又称交换弹簧作用)磁粉,用于做粘结磁体,这类磁体的特点是剩磁很高,Br=O.7~O.9T,内禀矫顽力较低,jHc=160~280kA/m,适于做细长的磁体或多极充磁磁体,成本较快淬钕铁硼磁 粉便宜很多,是一种廉价实用的稀土快淬磁粉。

 

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