本发明专利技术涉及用于铁基稀土粉末上的有机钝化层的涂料配方和应用，其目的是在暴露于侵蚀性环境时用于抗腐蚀和/或氧化。该涂料配方优选包含环氧粘结剂、固化剂、加速剂、和润滑剂。通过将偶联剂和任选的其它特定添加剂与磁性粉末和有机环氧组分掺合，能获得额外的抗氧化和抗腐蚀性、在填料和基体相之间的增强的粘性和分散性。本发明专利技术涉及通过快速凝固制备的所有这些稀土-过渡金属-硼(RETM-B)粉末，本发明专利技术包括含上述材料组合的粘结磁体产物和应用方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于稀土 -过渡金属-硼(RE-TM-B)磁体材料，如用快速凝固工艺(rapid solidification processes)制得的钕-铁-硼型磁性粉末的涂料配方,其目的是在暴露于侵蚀性环境时用于抗腐蚀和/或氧化或用于钝化。本专利技术还涉及将涂料配方应用到稀土 -过渡金属-硼(RE-TM-B)磁体粉末上的方法。
技术介绍
各向同性聚合物粘结的稀土永磁体已被用于各种高级发动机和电子设备中。随着发动机和电子设备的小型化，必需减小所用磁体的尺寸。为了实现有效的小型化和有效的能量或信号输出，这些应用必定需要具有高通量密度的磁体。决定各向同性聚合物粘结磁体的通量密度的因素可以分成两部分:所用磁体材料的类型和这些聚合物粘结磁体中磁体材料的体积分数。选择磁性材料类型的标准受给定应用所需的操作条件的强烈影响。用于制备聚合物粘结磁体的聚合物粘结剂必须能够提供足够的机械强度，以在高至所需的操作温度时将磁体粉末保持在一起，并维持设定的形状规格，并经受该操作温度而不会软化、变形或破裂。该磁性材料必须提供足够的通量以在操作温度下维持所需的性质，而基本上没有磁损失。磁体材料的通量老化损失为磁体材料的热稳定性和抗腐蚀和氧化环境的能力提供了指征，它能反应磁性材料在给定温度下随时间保持磁通量的能力。粘结磁体的通量老化损失最终决定了磁体在各种用途中的效用，如果粘结磁体被用于高温用途，则应该将通量老化损失最小化。应该将组成材料的氧化或腐蚀降解和总体磁性的改变最小化，以增强粘结磁体的效用。有机材料和磁性材料的组合和数量应该可以使前述的所需性质最优化并获得这些性质。聚合物粘结磁体中磁体粉末的量典型地用质量分数或体积分数表示，该量取决于聚合物粘结剂类型、聚合物粘结剂的分子量、和有效组合所述材料所用的方法。根据成型方法，可以利用各种聚合物来制备各向同性粘结磁体。压制成型、注射成型、挤出和滚压是制备工业量聚合物粘结磁体的公知方法。压制成型或挤压磁体能使磁体达到获得强磁性所需要的理想的高体积分数(大于83%)。典型地，热固聚合物如环氧树脂、酚醛树脂、和其它可交联树脂与它们各自的固化剂可用于制备如下磁体的方法中:该磁体与未涂布的粉末相比较少受热或化学攻击的影响。这些材料最初是低分子量物质，可以容易地用作磁性粉末的涂料。可以将这些组分成型并固化，以制备抗高温(典型地不高于250°C )和化学溶剂的磁体。热固粘结剂的交联程度或交联密度控制着涂料对氧化和腐蚀的总体抗性以及最终磁体的机械强度。在固体填料的加载量高时，由于有机保护的程度低，磁性粉末的氧化潜能增加并变得对磁性有害，其中工业术语“加载量”是指最终磁体产物中磁体粉末的比例。为了减轻对金属填料粒子的氧化作用，向所述的粘结磁体体系中添加化学添加剂。授予Ikuma等人的美国专利5，888，416公开了将各种螯合剂和抗氧化剂用于聚苯硫(PPS)、尼龙12 (聚酰胺)、和聚醚腈(液晶高分子)热塑粘结剂的稀土粘结磁体中，用于将磁体组合物挤出成型。授予Shain等人的美国专利5，395，695公开了将抗氧化剂、环氧线型树脂、和聚苯乙烯的连续层结合到磁体材料上，用于改进抗氧化性，并使所述组分相继成层。Xiao等人和Guschl等人描述了将氨基硅烷偶联剂用聚苯硫粘结剂结合到粉末上的益处。参见J.Xiao 和 J.U.0taigbe, “High Performance, Lightweight ThermopIatic/Rare EarthAlloy Magnets”，Mat.Res.S0.Symp.Proc., 577: 75-80 (1999) ; P.C.Guschl, H.S.Kim,和J.U.0taigbe, “Effect of a Nd-Fe-BMagnetic Filler on the Crystallization ofPoly (phenylene sulfide)”, J.Appl.Poly.Sc1.，83:1091-1102 (2002)。但是，在这些参考文献中公开的结果只是基于粉末加载量为约80%的磁体，这低于压制成型磁体中可获得的加载量(约90%或更高)。授予Mazany ( “Mazany”)的美国专利4，876，305描述了将氨基硅烷和环氧硅烷偶联剂与环氧树脂组合用于抗氧化的应用，同时比较了经处理和未处理的样品的氧化速度。Mazany所公开的磁体中磁性材料的浓度相当低，所得磁体的磁性如通量老化损失并没有被相应的考虑。授予Lin等人的美国专利5，087，302公开了一种方法，其中在研磨步骤中将有机钛酸酯添加到粗Nd-Fe-B粉末中，以制备具有改善的剩磁性、矫磁力和抗氧化性的烧结磁体。但是，由于为了制备烧结的NdFeB磁体，要将经研磨的磁体粉末-有机钛酸酯混合物在惰性环境中进行高温脱气，这会将有机钛酸酯从金属粉末中除去或“脱气”。近期公布的用于粘结磁体体系的偶联剂是有机钛酸酯和有机锆酸酯。几个日本专利描述了将这些试剂和NdFeB粉末主要地与尼龙12树脂、环氧树脂、PPS树脂、和其它这种热塑或热固粘结剂一起使用。参见授予T.Hitoshi等人的JP-03165504 ;授予M.Yoshihiko 的 JP-03222303 ;授予 M.Yoshihiko 的 JP-04011701 ;和授予 T.Hitoshi 等人的JP-04257203。这些公开都涉及到在注射成型和挤出制备的粘结磁体中的应用，因为其中公开的材料类型和成分的说明正好落入本专利技术公开的磁性粉末加载量内。Chen等人公开了将基于二氨基乙烯的钛酸酯结合到NdFeB-环氧粘结磁体体系中改善了所述组分的粘结和磁体的总比重。参见 Q.Chen、J.Asuncion、J.Land1、和 B.M.Ma, “The Effect of theCoupling Agent on the Packing Density and Corrosion Behavior of NdFeB and SmCoBonded Magents”，J.Appl.Phys.，85:8:5684-5686(1999)。但是，没有提到钛酸酯对磁体材料的通量老化损失的影响，或将钛酸酯结合到体系中的方法。通过在稀土-过渡金属-硼磁体粉末上进行液体涂布步骤，本专利技术提供了更有效的保护稀土 -过渡金属-硼磁性材料的技术。本专利技术可用于例如压制成型成磁体。专利技术概述在第一实施方案中，本专利技术提供了快速凝固的稀土 -过渡金属-硼磁体材料，该材料包括用涂料涂布的稀土 -过渡金属-硼磁体粉末，按磁体粉末的重量计，该涂料包括:约0.lwt%至约lwt%有机钛酸酯或有机错酸酯偶联剂、约0.18wt%至约4.46wt%环氧树脂、约0.01wt%至约0.27wt%基于胺的硬化剂、约0.004wt%至约0.09wt%加速剂、和约0.003wt%g至约0.27wt%润滑剂。该偶联剂的通式为:(R0-) n(Ti 或 Zr) (-0R，Y) 4_n其中R为新戊基(二烯丙基)、二辛基、或(2，2_烯丙氧基甲基)丁基，Ti或Zr的配位数为4，R’为亚磷酸酯基、焦磷酸酯基或环焦磷酸酯基片断，Y为二辛基或双十三烷基端基，其中I < η < 4。在第一实施方案的第一个方面，本文档来自技高网...
【技术保护点】
快速凝固的稀土?过渡金属?硼磁体材料，该材料包含具有稀土?过渡金属?硼磁体粉末和涂料配方的涂布的稀土?过渡金属?硼磁体粉末，其中该涂料配方包含环氧树脂和按涂布的磁体粉末的重量计约0.1wt%至约1wt%的有机钛酸酯或有机锆酸酯偶联剂的组合；其中偶联剂的通式为(RO?)n(Ti或Zr)(?OR′Y)4?n其中R为新戊基(二烯丙基)、二辛基或(2,2?二烯丙氧基甲基)丁基基团，Ti或Zr的配位数为4，R′为亚磷酸酯基、焦磷酸酯基或环焦磷酸酯基片段，Y为二辛基或双十三烷基端基，且1≤n≤4。
【技术特征摘要】
2003.11.25 US 60/524,6331.快速凝固的稀土-过渡金属-硼磁体材料，该材料包含具有稀土 -过渡金属-硼磁体粉末和涂料配方的涂布的稀土 -过渡金属-硼磁体粉末，其中该涂料配方包含环氧树脂和按涂布的磁体粉末的重量计约0.1被％至约lwt%的有机钛酸酯或有机锆酸酯偶联剂的组合； 其中偶联剂的通式为(RO-)n(Ti 或 Zr) (-OR' Y)4_n 其中R为新戊基(二烯丙基)、二辛基或(2，2- 二烯丙氧基甲基)丁基基团，Ti或Zr的配位数为4，R'为亚磷酸酯基、焦磷酸酯基或环焦磷酸酯基片段，Y为二辛基或双十三烷基端基，且I < η < 4。2.如权利要求1所述的快速凝固的稀土-过渡金属-硼磁体材料，其中所述涂料配方包含按涂布的磁体粉末的重量计约0.18wt%至约4.46wt%的环氧树脂。3.如权利要求1所述的快速凝固的稀土-过渡金属-硼磁体材料，其中所述涂料配方进一步包含硬化剂。4.如权利要求3所述的快速凝固的稀土-过渡金属-硼磁体材料，其中所述硬化剂是基于胺的硬化剂。5.如权利要求3或4任意一项所述的快速凝固的稀土-过渡金属-硼磁体材料，其中所述涂料配方包含按涂布的磁体粉末的重量计约0.01wt%至约0.27wt%的硬化剂。6.如权利要求1所述的快速凝固的稀土-过渡金属-硼磁体材料，其中所述涂料配方进一步包含加速剂。7.如权利要求6所述的快速凝固的稀土-过渡金属-硼磁体材料，其中所述涂料配方包含按涂布的磁体粉末的重量计约0.004wt%至约0.09wt%的加速剂。8.如权利要求1所述的快速凝固的稀土-过渡金属-硼磁体材料，其中所述涂料配方进一步包含润滑剂。9.如权利要求8所述的快速凝固的稀土-过渡金属-硼磁体材料，其中所述润滑剂是硬脂酸锌。10.如权利要求8或9任意一项所述的快速凝固的稀土-过渡金属-硼磁体材料，其中所述涂料配方包含按涂布的磁体粉末的重量计约0.003wt%至约0.27wt%的润滑剂。11.如权利要求1所述的快速凝固的稀土-过渡金属-硼磁体材料，其中所述稀土-过渡金属-硼磁体材料包含按磁体...
【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·克里斯多佛·古切尔，
申请(专利权)人：麦格昆磁有限公司，
类型：发明
国别省市：
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