一种注塑永磁铁氧体磁体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及注塑永磁材料生产技术领域，为解决现有水泵转子磁体易开裂而导致冷却液泵失效、发动机过热的问题，提供了一种注塑永磁铁氧体磁体及其制备方法，所述注塑永磁铁氧体磁体，由以下重量百分比的组分制成：永磁铁氧体磁粉75～90％，聚苯硫醚9～22％，偶联剂0.2～2.0％，增韧增强剂0.2～1.5％，分散剂0.2～1.0％，所述聚苯硫醚的熔体粘度控制在22～75Pa.S。本发明专利技术的注塑永磁铁氧体磁体具有较高的拉伸强度和弯曲强度高，可以广泛应用于电子水泵转子、汽车电机转子、高端家电电机转子、感应磁环等领域；制备过程中磁粉流动性好，注塑温度低，能耗低，对模具要求低，产品外观好，生产成本低。

A permanent ferrite magnet for injection molding and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种注塑永磁铁氧体磁体及其制备方法
本专利技术涉及注塑永磁材料生产
，尤其涉及一种注塑永磁铁氧体磁体及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着涡轮增压汽车的大力发展以及新能源动力汽车的不断普及，作为涡轮增压器、电池包液冷系统用的微型电子水泵得到了迅速的发展。现阶段，该微型电子水泵主要采用永磁直流电机，其中电机转子采用了尺寸精度高、机械强度大、工作寿命长、耐高温(180℃以上)的注塑磁体。注塑磁体是磁性粉末(铁氧体、钕铁硼、SmFeN、SmCo等)与尼龙、聚苯硫醚等粘结剂均匀混合，造粒，然后用注射成型制成的聚合物基复合永磁材料，是永磁材料中的一个重要分支。所用的粘结剂材料主要有两类：尼龙(如尼龙6、尼龙12)和聚苯硫醚。注射成型法是将磁粉和树脂的粉料混炼、造粒，然后将造粒后颗粒料注入注塑机内加热熔化，使之具有良好的流动性，在这种状态下将该颗粒料以熔融状态注入具有取向磁场的金属模具内，冷却后形成所要求的复杂形状的磁体器件。相比于一般模压成型，注塑成型的优点有：1)颗粒料的树脂含量达7％～20％，且在颗粒料熔融状态下成型，流动性好、强度较高；2)成型自由度高，可制成形状复杂、形状不规则的器件，且一般不需喷涂等防氧化措施；3)可与轴等注塑成镶嵌类产品，而镶嵌类产品要求磁体强度很高；4)成型压力低，模具损耗低，注塑成型时在高于尼龙、PPS等树脂熔点的温度成型，而模压成型一般为常温，模具损耗较大。现阶段，注塑磁体一般分为注塑永磁铁氧体磁体(磁能积最高达2.3MGOe)、注塑各向同性钕铁硼磁体(磁能积最高达8.5MGOe)、注塑各向异性钕铁硼磁体、注塑SmFeN磁体、注塑SmCo磁体等。其中注塑永磁铁氧体磁体由于成本低、制备工艺简单、不易氧化无需防氧化措施，普遍应用于微电机电子转子、感应磁环、复印机磁辊等，特别适合应用于有水环境下的水泵转子领域。按照不同的树脂类别，注塑永磁铁氧体磁体可以分为注塑尼龙6-永磁铁氧体磁体、注塑尼龙12-永磁铁氧体磁体、注塑PPS(聚苯硫醚)-永磁铁氧体磁体。其中尼龙6吸水率最高，达4.4％(20℃、65％RH)，尼龙12的吸水率0.98％(20℃、65％RH)，而PPS(聚苯硫醚)的吸水率最低，仅0.02％(20℃、65％RH)。由于吸水会影响精度及强度，上述仅有注塑PPS(聚苯硫醚)-永磁铁氧体磁体可以应用于有水环境下的水泵转子领域，注塑尼龙6-永磁铁氧体磁体、注塑尼龙12-永磁铁氧体磁体都会出现不同程度的溶胀，而极大降低水泵转子磁体的精度及强度，从而无法正常工作。但现阶段生产的注塑PPS(聚苯硫醚)-永磁铁氧体水泵转子磁体还是有存在机械强度差、工作寿命短、安全隐患等问题，2018年5月16日，一汽-大众汽车向国家市场监督管理总局备案了召回计划，将自2018年6月6日起，召回共计659049辆奥迪车型，涉及2011年到2014年间生产的奥迪A4Allroad、奥迪A5、奥迪A6L、奥迪A4L、奥迪Q5共5款车型，此次召回中国区域涉及65.9万辆，但在全球范围奥迪共召回116万余辆。此次严重汽车召回事件公开原因是发动机辅助冷却液泵(电子水泵电机)存在故障，可能出现安全隐患。但真正核心原因是电子水泵电机内注塑转子磁体有开裂的隐患，从而会引起发动机辅助冷却液泵失效、发动机过热的风险。中国专利文献上公开了“含聚苯硫醚的注塑永磁复合材料及其制备方法”，其申请公布号为CN102504534A，该专利技术采用钕铁硼永磁粉、钐铁氮永磁粉和铁氧体永磁粉组成混合磁粉，同时以聚苯硫醚(PPS)为粘接剂，制备的注塑永磁复合材料具有优良的磁性能和抗腐蚀性能，但是该注塑永磁复合材料依然存在磁体易开裂的问题。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有水泵转子磁体易开裂而导致冷却液泵失效、发动机过热的问题，提供了一种高机械强度、工作寿命长、耐高温、耐酸碱、耐溶剂、磁性能优异的注塑永磁铁氧体磁体。本专利技术还提供了一种注塑永磁铁氧体磁体的制备方法，制备工艺中所用聚苯硫醚的粘度较低，制备过程中磁粉流动性好，造粒及注塑温度低，对模具要求低，产品外观好，能耗低，生产成本低。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种注塑永磁铁氧体磁体，由以下重量百分比的组分制成：永磁铁氧体磁粉75～90％，聚苯硫醚9～22％，偶联剂0.2～2.0％，增韧增强剂0.2～1.5％，分散剂0.2～1.0％，所述聚苯硫醚的熔体粘度(310℃、1200S-1)控制在22～75Pa.S。聚苯硫醚(PPS)，是分子链中含硫的芳香族聚合物，是一种耐热性工程塑料。纯的PPS为白色/米黄色粉末，密度1.34，是一种性能优异的特种工程塑料，属结晶性聚合物，具有优异的高温稳定性、阻燃性、耐化学腐蚀性及良好的力学和电学性能，可用多种方法加工成型，还可以进行精密成型，可广泛应用于汽车、电子电器、机械及化工领域。本专利技术限定聚苯硫醚的熔体粘度(310℃、1200S-1)控制在22～75Pa.S，聚苯硫醚的熔体粘度过高会明显提高磁体的注塑难度(流动性差无法打饱满而影响外观及强度)，但是，为了降低注塑难度，不可过于降低聚苯硫醚的熔体粘度，因为聚苯硫醚的熔体粘度过低会导致聚苯硫醚本征强度及磁体强度过低，从而无法通过冷热冲击试验。本专利技术的注塑磁体具有相对较低的黏度，制备过程中流动性好，注塑温度低，对模具要求低，生产成本低。本专利技术通过优选磁粉类型、磁粉平均粒度、聚苯硫醚粘度、磁粉偶联化处理、聚苯硫醚分散化处理、增韧增强剂处理，得到一种高机械强度、工作寿命长、耐高温(180℃以上)、耐酸碱、耐溶剂、磁性能优异且不易出现低温磁损等问题的注塑永磁铁氧体磁体，从而解决了现阶段水泵转子磁体易开裂而导致冷却液泵失效、发动机过热等问题。增韧增强剂能够提高永磁铁氧体磁粉的强度和粘度，所述分散剂为聚苯硫醚用分散剂，可以抑制聚苯硫醚粒子的团聚，达到在聚苯硫醚-磁粉熔体体系内均匀分散，从而得到提高强度的效果。作为优选，所述永磁铁氧体磁粉为各向异性Sr永磁铁氧体磁粉；所述永磁铁氧体磁粉的重量百分含量为80～86％；所述永磁铁氧体磁粉的平均粒径控制在1.5～1.76μm。永磁铁氧体磁粉粒径过小，比表面积增大，同样配比的聚苯硫醚含量形成的磁体强度降低；磁粉粒径过大，一方面会降低注塑磁体组合物的流动性，且会明显降低磁粉的内禀矫顽力；只有在上述区间才可以达到高强度、高磁性能的效果。作为优选，所述聚苯硫醚的重量百分含量为13～19％；所述聚苯硫醚的熔体粘度控制在25～60Pa.S。作为优选，所述偶联剂的重量百分含量为0.6～1.0％；所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。作为优选，所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH792中的一种；更优选为硅烷偶联剂KH550，由于硅烷偶联剂KH550具有氨丙基，其与聚苯硫醚的苯硫基基团结合力强，因此其与聚苯硫醚-磁粉体系相容性好、偶联化效果好。作为优选，所述钛酸酯偶联剂选自钛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种注塑永磁铁氧体磁体，其特征在于，由以下重量百分比的组分制成：/n永磁铁氧体磁粉75～90％，/n聚苯硫醚9～22％，/n偶联剂0.2～2.0％，/n增韧增强剂0.2～1.5％，/n分散剂0.2～1.0％，/n所述聚苯硫醚的熔体粘度控制在22～75Pa.S。/n

【技术特征摘要】
1.一种注塑永磁铁氧体磁体，其特征在于，由以下重量百分比的组分制成：
永磁铁氧体磁粉75～90％，
聚苯硫醚9～22％，
偶联剂0.2～2.0％，
增韧增强剂0.2～1.5％，
分散剂0.2～1.0％，
所述聚苯硫醚的熔体粘度控制在22～75Pa.S。


2.根据权利要求1所述的一种注塑永磁铁氧体磁体，其特征在于，所述永磁铁氧体磁粉为各向异性Sr永磁铁氧体磁粉；所述永磁铁氧体磁粉的重量百分含量为80～86％；所述永磁铁氧体磁粉的平均粒径控制在1.5～1.76μm。


3.根据权利要求1所述的一种注塑永磁铁氧体磁体，其特征在于，所述聚苯硫醚的重量百分含量为13～19％；所述聚苯硫醚的熔体粘度控制在25～60Pa.S。


4.根据权利要求1所述的一种注塑永磁铁氧体磁体，其特征在于，所述偶联剂的重量百分含量为0.6～1.0％；所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。


5.根据权利要求4所述的一种注塑永磁铁氧体磁体，其特征在于，所述永磁铁氧体磁粉的剩磁Br为2750～2950Gs；所述永磁铁氧体磁粉的内禀矫顽力为2555～3200Oe。


6.根据权利要求1所述的一种注塑永磁铁氧体磁体，其特征在于，所述增韧增强剂的重量百分含量为0.4～1.0％。


7.根据权利要求1所述的一种注塑永磁铁氧体磁体，其特征在于，所述增韧增强剂选自硅系增韧剂、丙烯酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：金志洪，胡江平，何国栋，李军华，丁卫卫，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33