磁取向各向异性压延粘结磁体及其制备方法和磁性压延机技术

本发明专利技术提供了一种磁取向各向异性压延成型的粘结磁体及其制备方法和采用的磁性压延机，该方法包括将物料进行造粒和成型的过程，物料包括磁粉、粘结剂、偶联剂和配合剂，其中成型包括将造粒后的物料在磁性压延机上进行磁取向轧制，该磁性压延机的至少一个辊筒为中空结构且内置电磁铁以产生取向磁场；此方法尤其适用于以廉价铁磷为原料的铁氧体粉末制备压延成型磁取向粘结磁体，产品磁性能得到了很大提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于粘接永磁材料领域，涉及磁取向各向异性压延成型的粘结磁体的制备方法和所采用的磁性压延机，以及该方法得到的粘结磁体，尤其适用于铁氧体粉末(BaO·6Fe2O3或SrO·6Fe2O3)来制备压延成型磁取向各向异性粘结磁体，同时也适用于NdFeB、NdFeN、SmCo等的各向异性磁粉，同样能达到良好效果。
技术介绍
压延成型是出现较早的一种粘结方法，压延是一种在不封闭状态下的粉料连续轧制的过程，位于辊缝上方的物料(粉料)，在颗粒自身质量和颗粒与旋转辊面摩擦力的带动下，不断流向压紧状态下的辊缝之间，并被辊压碾成具有一定强度的板材、带材，其轧件性能比原始粉料性能有很大变化，由松散状态变为具有一定抗压、抗拉、抗变形、抗剪切强度的板材。目前国内外的压延成型法所采用制备工艺通常是将磁粉和粘结剂按大约7∶3(重量比约为9∶1)的体积比混合均匀，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。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1-1.5μm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，所使用的粘结剂为橡胶和聚乙烯类树脂，制成的产品是柔性磁板，厚度为0.3-10mm，宽度约1m，长度几十米，由于含有一定比例的粘结剂，因而这种材料的磁性能比相应的非粘结永磁材料显著降低，现有技术中理论上也可采用加入少量的钕铁硼磁粉的手段来提高磁性能，加入钕铁硼磁粉的好处在于增加了产品的磁性能，但是由于钕铁硼磁粉是稀土磁粉，颗粒远大于原料磁粉，造成成本高且产品成型后不可避免地发生掉粉现象，因此实际操作上可行性较差。压延成型磁性材料产品按照原料又分为各向同性和各向异性产品。压延磁性材料的磁性能主要取决于磁粉的性能，各向同性粘结磁体的最大磁能积(BH)max＝4-6.4kJ/m3，主要用于具有一定空间立体结构的粘结磁体的领域。由于Ba或Sr铁氧体的各晶粒具有单轴各向异性的特点，所以将这些粉末加外磁场H，外磁场方向与铁氧体使用时的磁场方向相同，任何能够自由转动的晶粒的易磁化轴必须要转到与外磁场一致的方向，这样就在材料中产生一种与单晶体磁状态相近似的现象。若想提高磁性能，除了在每一个环节上寻找最佳的工艺条件并加以严格控制之外，最可行的办法是制备各向异性磁体。利用压延成型工艺制造各向异性粘结磁体，其核心在于利用压延时的机械应力使磁粉定向排列，从而产生各向异性，所以磁粉的形貌和平均粒度及其分布直接影响粘结磁体的性能，优化制粉工艺尤显重要。现有技术中的橡塑永磁压延成型机，一般都采用橡胶压延机的结构，主要由轧辊、轧辊轴承、机架调距装置、传动系统、润滑系统、轴温调节装置、安全装置和控制系统等组成。对于粘度要求比较高的压延机增加了一套提高压延精度的装置，如用钻孔辊筒、辊筒轴承交叉装置、予负荷装置以及反弯装置等。对压延成型橡胶磁体而言，由于仅仅是在成型过程中依靠轧制的作用使得磁粉被碾入粘结剂当中，故而磁粉无法在某一方向顺序排列，即磁体对外显示不出各向异性，进而无法充分发挥磁粉的磁性能。当然，片形度很好的磁粉在压延过程中可以借助轧制力达到机械取向的目的，但是仍然不能达到更高的磁性能。另外，在粘结永磁材料内由于含有一定比例的粘结剂，甚至现有的各向异性压延磁性材料产品中粘结剂占产品体积可达40％，因而这种材料的磁性能比相应的非粘结永磁材料显著降低。在注射、模压、挤出等成型方法中，为了获得更好的磁性能，磁场取向技术纷纷被引入，其目的就是通过提高磁粉的取向度来提高磁体的磁性能，并且在实际生产中已顺利实施，而在压延成型的工艺中却一直没有真正将该技术引为使用，若能将磁场取向技术引入到压延成型当中则可大大提高柔性粘结磁体的磁性能，而且取向与成型同步完成，可以实现规模化生产。
技术实现思路
本专利技术经过大量的科研试验，成功的将磁场取向技术应用到压延成型工艺之中，解决了现有技术存在的缺陷，研制成一种新型的高性能的磁取向各向异性压延成型粘结磁体的制备方法和用于该方法的磁性压延机，经过测试，该方法制得的粘结磁体的磁性能得到明显的提高。本专利技术的目的在于提供一种制备磁性能高的磁取向各向异性压延成型粘结磁体的工艺方法和设备。本专利技术提供了一种磁取向各向异性压延成型的粘结磁体的制备方法，包括将物料进行造粒和成型的过程，所述的物料包括磁粉、粘结剂、偶联剂和配合剂，其中所述的成型包括将造粒后的物料在磁性压延机产生的取向磁场作用下进行轧制，该磁性压延机的至少一个辊筒为中空结构且内置电磁铁以产生取向磁场，在取向磁场作用下，轧制过程中所述磁粉的易磁化轴沿磁场方向排列，可获得很好的取向度，以得到各向异性的粘结磁体。本专利技术的磁取向压延成型的制备方法主要是采用自主设计的磁性压延机进行轧制，即在取向磁场下制备各向异性的粘结磁体，使每一磁粉颗粒中存在的易磁化轴均沿磁场方向排列，垂直磁体压延表面，获得了很好的取向度。上述粘结磁体的制备方法，其中优选磁性压延机的两个辊筒均内置电磁铁；更优选所述的辊筒内置的电磁铁外还固定有至少一个永磁体。为了增强轧制后产品的磁性能，更优选在造粒过程中加入磁粉之后还可包括外加0.5-5kOe的恒磁场进行取向的步骤。在上述粘结磁体的制备方法中，所述的造粒为本领域熟知的操作工艺，包括将粘结剂和配合剂混合、塑炼、混炼，然后溶解，向溶解液中加入表面经偶联剂处理过的磁粉，再干燥和筛分，得到造粒后的物料，最后将造粒后得到的物料在磁性压延机的取向磁场作用下进行轧制以得到各向异性的粘结磁体。其中所述的用偶联剂对磁粉进行表面处理目的是使亲水性的磁粉可以均匀分散在疏水性的稀释剂溶解后的粘结剂和配合剂中，具体处理方法为公知常识，例如可以是将偶联剂和磁粉混合等。在上述粘结磁体的制备步骤中，当粘结剂选择为橡胶时，在成型过程中以及成型后，例如叠成所需的成品厚度之后，还包括硫化的步骤，所述的硫化可以为热空气硫化或有框硫化，硫化温度为140～170℃。在本专利技术的优选实施例中，制备粘结磁体的方法具体为首先造粒，将粘结剂和配合剂等本领域常规的配合体系按照常规的比例和方法混合，在压延机上进行塑炼、混炼，之后取出，加常规的稀释剂(例如丙酮、乙醇等有机溶剂)溶解，再将经偶联剂处理过的磁粉混入其中，然后优选还可在0.5-5kOe恒磁场(外加的磁场)中进行取向，定型干燥，待溶剂挥发后进行筛分(或者破碎造粒)；然后，将造粒后的物料在本专利技术的磁性压延机上进行轧制，同时磁性压延机的辊筒内因为内置有电磁铁，因此对压延的物料施加强磁场，一般为0.5-5万Oe的磁场，轧制成型后即可获得高性能的柔性粘结磁体。本专利技术的取向磁场的提供方式在于使用经过改良的磁性压延机，对一般的双辊压延机而言，可以是一侧磁性轧辊，另一侧非磁辊；也可以是两个磁性辊对轧，其中双磁辊对轧效果较好，其磁场来源在于轧辊内置永磁体及磁化电线圈产生的磁场。本专利技术的最大优势就是在不提高生产成本的同时提高粘结磁体的磁性能，即相同成分的磁体经过本专利技术的压延工艺后，磁性能得到明显提高。本专利技术还提供了一种由上述方法制得的磁取向各向异性压延成型的粘结磁体，其组分及含量均为本领域常规技术，例如组分和含量分别为80～98％磁粉、1.5～15％的粘结剂、0.1～0.8％的偶联剂和剩余量的配合剂，该含量百分比为各组分占物料总本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁取向各向异性压延成型的粘结磁体的制备方法，包括将物料进行造粒和成型的过程，所述物料包括磁粉、粘结剂、偶联剂和配合剂，其中所述的成型包括将造粒后的物料在磁性压延机产生的取向磁场作用下进行轧制，该磁性压延机轧辊的至少一个辊筒为中空结构且内置电磁铁以产生取向磁场。

【技术特征摘要】
1.一种磁取向各向异性压延成型的粘结磁体的制备方法，包括将物料进行造粒和成型的过程，所述物料包括磁粉、粘结剂、偶联剂和配合剂，其中所述的成型包括将造粒后的物料在磁性压延机产生的取向磁场作用下进行轧制，该磁性压延机轧辊的至少一个辊筒为中空结构且内置电磁铁以产生取向磁场。2.根据权利要求1所述粘结磁体的制备方法，其中所述的造粒包括将粘结剂和配合剂混合、塑炼、混炼，然后溶解，加入用偶联剂进行表面处理过的磁粉，再干燥和筛分，得到造粒后的物料，所述的成型包括将造粒后的物料在磁性压延机的取向磁场作用下进行轧制以得到各向异性的粘结磁体。3.根据权利要求1所述粘结磁体的制备方法，其中在造粒过程中还包括外加0.5-5kOe的恒磁场对磁粉进行取向。4.根据权利要求1所述粘结磁体的制备方法，其中成型采用的磁性压延机的两个辊筒均内置电磁铁的磁性轧辊。5.根据权利要求1或4所述粘结磁体的制备方法，其中成型采用的磁性压延机的磁性轧辊内置的电磁铁外还固定设有至少一个永磁体。6.根据权利要求1所述粘结磁体的制备方法，其中当粘结剂为橡胶时，在成型之后还包括硫化的步骤，所述的硫化为热空气硫化或有框硫化。7.一种用权利要求1-6的任一制备方法得到的磁取向各向异性压延成型的粘结磁体，其中包括占物料总重量的80-98％磁粉、1.5-15％的粘结剂、0.1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴立民，王文光，刘小平，蒋伟，黄可淼，李帅，
申请(专利权)人：北矿磁材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]