一種鐵氧體-釹鐵硼複合注射成形顆粒料及其製作方法與流程

2024-03-10 21:06:15 2

本發明涉及粘結永磁體，更為具體的是涉及一種鐵氧體-釹鐵硼複合注射成形顆粒料及其製作方法。

背景技術：

將磁粉、高分子粘結劑、添加劑按一定的比例進行混煉、造粒，然後再將粒料通過注塑機在適當的工藝下注射成型的方法製備出的磁體被稱為注塑磁體。此類磁體作為粘結磁體的一個重要分支，由於具有尺寸精度高、機械性能好、可製備形狀複雜多極取向的磁體；具有可與其它部件整體注射成形、易於大規模化生產等優點，廣泛應用於汽車、家用電器、通信設備、檢測儀表、計算機等領域。

注塑磁體在汽車上的應用要求磁體具有較高的耐熱性，而注塑磁體的耐熱性主要取決於粘結劑。聚苯硫醚PPS作為一種綜合性能優異的熱塑性特種工程塑料，其突出特點是耐高溫、耐腐蝕、不燃、無毒、機械性能和電性能優異，所以採用這種材料製備的磁性顆粒料具有耐熱性能好、化學穩定性高、尺寸精度高、具有優良的電器特性。永磁鐵氧體材料是繼鋁鎳鈷系硬磁金屬材料後出現的第二種主要的硬磁材料，它是以BaFe12O19相、SrFe12O19相和它們的固溶體為基礎的永磁材料。它的出現不僅節約了鎳、鈷等大量戰略物資，而且為硬磁材料在高頻段的應用開闢了新的途徑。

而採用聚苯硫醚PPS作為粘結劑的磁性複合材料製備的注塑磁體存在脆性大，抗衝擊性能差的缺點，雖然目前已針對該缺點進行多次改進，但改進後往往容易導致其他性能下降，無法滿足標準要求。因此，亟需在保持原有注塑磁 體的其他性能的基礎上提高磁性顆粒料的整體力學性能。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術中磁性顆粒料力學性能不佳的缺陷，提供了一種具有良好的力學性能的鐵氧體-釹鐵硼複合注射成形顆粒料以及該注射成形顆粒料的製備方法。

本發明的技術方案為：

一種鐵氧體-釹鐵硼複合注射成形顆粒料，其配方中各組分重量百分比如下：

鐵氧體-釹鐵硼複合磁粉 80～92wt％

粘結劑 7～19wt％

添加劑 0.5～2wt％

其中，鐵氧體-釹鐵硼複合磁粉中鐵氧體磁粉與釹鐵硼磁粉的混合比例為25～55wt％：45～75wt％，粘結劑採用纖維材料改性的聚苯硫醚PPS，而添加劑中包括偶聯劑，鐵氧體-釹鐵硼複合磁粉通過所述偶聯劑進行表面改性。

纖維材料選自玻璃纖維、碳納米管、碳纖維中至少一種。

上述的偶聯劑為矽烷偶聯劑，添加劑中除了包括偶聯劑外，還包括有高溫潤滑劑、分散劑中至少一種。

進一步，高溫潤滑劑選自石墨、石墨烯和硫化物中至少一種，抗氧化劑選自1010抗氧化劑、168抗氧化劑中至少一種，而分散劑為TAF-A分散劑。

一種鐵氧體-釹鐵硼複合注射成形顆粒料的製備方法，其包括以下步驟：

(1)改性鐵氧體-釹鐵硼複合磁粉的製備：按比例將鐵氧體磁粉和釹鐵硼磁粉進行混合形成複合磁粉，將添加劑中包括的偶聯劑用有機溶劑溶解，然後加入複合磁粉中並混合均勻，在80～150℃的溫度條件下烘乾，得到改性鐵氧體-釹鐵硼複合磁粉；

(2)改性粘結劑的製備：將纖維材料按比例添加到聚苯硫醚PPS中，得到改性聚苯硫醚PPS；

(3)混合工序：將改性鐵氧體-釹鐵硼複合磁粉、改性聚苯硫醚PPS及添加劑中除偶聯劑外的其他組分放入高速混合機中混合均勻形成混合物；

(4)混煉造粒工序：將混合物放入混煉機中混煉、擠出、切粒，最終獲得鍶鐵氧體注射成型顆粒料。

本發明的有益效果：

本發明提供的鍶鐵氧體注射成形顆粒料的磁能積(BH)m可控制在3.0～6.0MGOe範圍內，彎曲強度超過130MPa，熱變形溫度超過190℃。

具體實施方式

下面將結合實施例對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例1

本實施例的配方中各組分的重量百分比如下：

其中，鐵氧體/釹鐵硼複合磁粉中鐵氧體磁粉與釹鐵硼磁粉的比例為50：50wt％，而玻璃纖維改性的PPS中玻璃纖維的比例為20wt％。

製備方法如下：

鐵氧體-釹鐵硼複合磁粉的製備、改性：按比例將鐵氧體磁粉和釹鐵硼磁粉進行混合形成複合磁粉，將配方中所包括偶聯劑用有機溶劑乙醇或丙酮進行溶解，然後加入混合好的複合磁粉，並混合均勻，在80～150℃的溫度條件下烘乾，得到改性鐵氧體-釹鐵硼複合磁粉；

粘結劑的改性：按比例將玻璃纖維添加到PPS中，得到改性PPS；

混合工序：將上述步驟中的改性鐵氧體-釹鐵硼複合磁粉、改性PPS與添加劑一併放入高速混合機中混合均勻得到磁粉與粘結劑的混合物；

混煉造粒工序：將混合物放入混煉機中混煉、擠出、切粒，最終獲得鍶鐵氧體注射成型顆粒料。

最後，將製得的顆粒料放入注塑機中注射成所需的標準測試樣品，對磁體樣品進行檢測，磁能積(BH)max達到4.0MGOe，彎曲強度達到145.8MPa，熱變形溫度超過195℃。

實施例2

本實施例的配方中各組分的重量百分比如下：

其中，鐵氧體/釹鐵硼複合磁粉中鐵氧體磁粉與釹鐵硼磁粉的比例為45：55wt％，而碳纖維改性的PPS中碳纖維的比例為20wt％。

除上上述區別外，本實施例的其餘部分與實施例1相同。

最後，將製得的顆粒料放入注塑機中注射成所需的標準測試樣品，對磁體 樣品進行檢測，磁能積(BH)max達到3.4MGOe，彎曲強度達到155.6MPa，熱變形溫度超過195℃。

實施例3

本實施例的配方中各組分的重量百分比如下：

其中，鐵氧體/釹鐵硼複合磁粉中鐵氧體磁粉與釹鐵硼磁粉的比例為60：40wt％，而碳納米管改性的PPS中碳納米管的比例為20wt％。

除上上述區別外，本實施例的其餘部分與實施例1相同。

最後，將製得的顆粒料放入注塑機中注射成所需的標準測試樣品，對磁體樣品進行檢測，磁能積(BH)max達到4.5MGOe，彎曲強度達到181.6MPa，熱變形溫度超過195℃。

實施例4

本實施例的配方中各組分的重量百分比如下：

其中，鐵氧體/釹鐵硼複合磁粉中鐵氧體磁粉與釹鐵硼磁粉的比例為50：50wt％，而玻璃纖維改性的PPS中玻璃纖維的比例為10wt％。

除上上述區別外，本實施例的其餘部分與實施例1相同。

最後，將製得的顆粒料放入注塑機中注射成所需的標準測試樣品，對磁體樣品進行檢測，磁能積(BH)max達到3.0MGOe，彎曲強度達到136.9MPa，熱變形溫度超過195℃。

實施例5

本實施例的配方中各組分的重量百分比如下：

其中，鐵氧體/釹鐵硼複合磁粉中鐵氧體磁粉與釹鐵硼磁粉的比例為75：25wt％，而玻璃纖維改性的PPS中玻璃纖維的比例為10wt％。

除上上述區別外，本實施例的其餘部分與實施例1相同。

最後，將製得的顆粒料放入注塑機中注射成所需的標準測試樣品，對磁體樣品進行檢測，磁能積(BH)max達到5.2MGOe，彎曲強度達到146.1MPa，熱變形溫度超過195℃。

實施例6

本實施例的配方中各組分的重量百分比如下：

其中，鐵氧體/釹鐵硼複合磁粉中鐵氧體磁粉與釹鐵硼磁粉的比例為50：50wt％，而玻璃纖維改性的PPS中玻璃纖維的比例為10wt％。

除上上述區別外，本實施例的其餘部分與實施例1相同。

最後，將製得的顆粒料放入注塑機中注射成所需的標準測試樣品，對磁體樣品進行檢測，磁能積(BH)max達到3.1MGOe，彎曲強度達到137.2MPa，熱變形溫度超過195℃。

實施例7

本實施例的配方中各組分的重量百分比如下：

其中，鐵氧體/釹鐵硼複合磁粉中鐵氧體磁粉與釹鐵硼磁粉的比例為50：50wt％，而玻璃纖維改性PPS中玻璃纖維的比例為10wt％。

除上上述區別外，本實施例的其餘部分與實施例1相同。

最後，將製得的顆粒料放入注塑機中注射成所需的標準測試樣品，對磁體樣品進行檢測，磁能積(BH)max達到5.6MGOe，彎曲強度達到131.3MPa，熱變形溫度超過195℃。

比較例1

本比較例的配方中各組分的重量百分比如下：

其中，鐵氧體/釹鐵硼複合磁粉中鐵氧體磁粉與釹鐵硼磁粉的比例為50：50 wt％。

除上上述區別外，本比較例的其餘部分與實施例1相同。

最後，將製得的顆粒料放入注塑機中注射成所需的標準測試樣品，對磁體樣品進行檢測，磁能積(BH)max達到3.9MGOe，彎曲強度達到102MPa，熱變形溫度超過195℃。

由於高溫潤滑劑、抗氧化劑、分散劑只是作為本發明的配方體系中的添加劑，其添加的類型以及含量對最終力學性能的改變影響不大，因此，在上述實施例中將只以石墨+1010抗氧化劑+TAF-A分散劑進行試驗。

而根據上述實施例，本發明提供的鍶鐵氧體注射成形顆粒料的磁能積(BH)m可控制在3.0～6.0MGOe範圍內，彎曲強度超過130MPa，熱變形溫度超過190℃，與比較例相比，其彎曲強度有了很大的提高，並且其磁能積也能保持相對的穩定。