專(zhuān)利名稱：磁粉樹(shù)脂混合物顆粒,生產(chǎn)這種混合物顆粒的方法以及由其形成的樹(shù)脂粘合稀土磁體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有良好的尺寸精度和較高磁性的樹(shù)脂粘合的稀土磁體，特別是涉及一種成薄和/或長(zhǎng)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體。本發(fā)明還涉及磁粉樹(shù)脂混合物顆粒，它適合生產(chǎn)薄和/或長(zhǎng)的樹(shù)脂粘合稀土磁體及生產(chǎn)這種磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的方法。
廣泛使用于樹(shù)脂粘合稀土磁體的磁粉一般是各向同性的磁粉，這種磁粉是以Nd2Fe14B型金屬間化合物為主要相，該磁粉是通過(guò)快速冷卻具有一組合物(這種組合物中含有作為主要相的Nd2Fe14B型金屬間化合物)的合金熔體以形成一非晶合金，如果需要的話，在其粉碎后將非晶合金進(jìn)行熱處理從而使Nd2Fe14B型金屬間化合物結(jié)晶。此外，具有上述組合物的合金可通過(guò)帶料鑄塑法(strip casting method)，高頻熔融法等進(jìn)行熔融和鑄塑，還可進(jìn)行粉碎并且在這之后可進(jìn)行加氫，相分解，脫氫以及再結(jié)晶處理(參見(jiàn)日本專(zhuān)利1,947,332)，于是，得到了一種各向異性的磁粉，這種磁粉具有細(xì)的再結(jié)晶結(jié)構(gòu)，它可用于樹(shù)脂粘合磁體。這種磁粉含有作為主要相的Nd2Fe14B型金屬間化合物?；贜d2Fe14B型金屬間化合物，具有細(xì)的再結(jié)晶結(jié)構(gòu)的各向異性的磁粉也可通過(guò)熱壓機(jī)等在高溫下對(duì)上述薄的，非晶合金條或片進(jìn)行壓制來(lái)生產(chǎn)，并將所得的薄的合金壓制品進(jìn)行諸如鐓頭等塑性加工。
近來(lái)要求樹(shù)脂粘合稀土磁體在具有高磁性和尺寸精度的情況下要盡可能的薄。當(dāng)其使用于例如可移動(dòng)的電信設(shè)備的電子蜂鳴器時(shí)，在磁體和振動(dòng)板間的間隙是可控的以調(diào)節(jié)音調(diào)的品質(zhì)。由于它們的組裝是在自動(dòng)生產(chǎn)線上進(jìn)行的，所以就必須提高包括樹(shù)脂粘合稀土磁體的電子蜂鳴器的尺寸精度以達(dá)到較高的性能。另外，樹(shù)脂粘合稀土磁體需要較高磁性，較小的厚度和嚴(yán)格的尺寸精度以使用在計(jì)算機(jī)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的主軸電機(jī)上和CD-ROM驅(qū)動(dòng)器電機(jī)上，進(jìn)一步可使用在未來(lái)的DVD(數(shù)字影像盤(pán)，digitalvideo disk)驅(qū)動(dòng)器的電機(jī)上等。此外，需要構(gòu)成整體的、長(zhǎng)的樹(shù)脂粘合稀土磁體，因?yàn)樗鼈兛刹槐赝ㄟ^(guò)粘合劑進(jìn)行連接，于是就消除了連接線，因此，在提高磁性的同時(shí)就減少了組裝步驟的數(shù)目。整體的、薄的、長(zhǎng)的樹(shù)脂粘合稀土磁體也是人們所要求的。
在這里使用的術(shù)語(yǔ)“長(zhǎng)的”指的是10mm長(zhǎng)或更長(zhǎng)，在這里使用的術(shù)語(yǔ)“薄的”指的是3mm厚或更薄。因此，最近已要求在增加磁性和尺寸精度的同時(shí)使樹(shù)脂粘合稀土磁體盡可能的薄和/或盡可能的長(zhǎng)。
薄和/或長(zhǎng)的樹(shù)脂粘合稀土磁體的磁性和尺寸精度主要取決于成型方法和磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的形狀。樹(shù)脂粘合稀土磁體的成型方法包括壓塑成型法，注射成型法，擠出成型法等。
在壓塑成型法的情況中，用于樹(shù)脂粘合稀土磁體的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒裝入一成型模頭腔中并在壓力下進(jìn)行壓塑。之后，進(jìn)行熱固化以生產(chǎn)具有高機(jī)械強(qiáng)度和高尺寸精度的樹(shù)脂粘合稀土磁體。壓塑成型技術(shù)例如機(jī)械壓制和旋轉(zhuǎn)壓制的最新發(fā)展已實(shí)現(xiàn)了高速模制成型?？墒?，當(dāng)樹(shù)脂粘合磁體變得較薄和/或較長(zhǎng)時(shí)，將磁粉裝入模頭腔中是很困難的，特別是在深度方向(擠壓方向)上不能施加充分的壓塑力。其結(jié)果，所得的樹(shù)脂粘合磁體具有不均勻的密度分布以致于壓塑力直接施加在端部處具有較高的密度而中心部位具有較低的密度。這種不均勻的密度分布導(dǎo)致在制品中不均勻的磁性和尺寸精度。
注射成型法的好處在于它能很容易地提供各種形狀的模制品，但是這些模制品就象壓塑成型生產(chǎn)的模制品一樣具有相對(duì)不均勻的密度分布。在注射成型法中，模制生產(chǎn)的節(jié)拍是很重要的，上面所描述的壓制技術(shù)的進(jìn)步已使得注射成型法失去了傳統(tǒng)所認(rèn)為的優(yōu)勢(shì)，即可同時(shí)生產(chǎn)許多模制品的較高的模制成型效率。由于磁粉樹(shù)脂混合物顆粒要具有良好的可塑性(流動(dòng)性)，所以它們必須含有高比例的粘結(jié)劑樹(shù)脂。因此，通過(guò)注射成型法形成的樹(shù)脂粘合稀土磁體比通過(guò)壓塑成型法或擠出成型法形成的稀土磁體的磁性要低。
當(dāng)使用擠出成型法時(shí)，在磁粉樹(shù)脂混合物顆粒中磁粉的比例要高于由注射成型法生產(chǎn)的磁粉的比例，但是要比由壓塑成型法生產(chǎn)的磁粉比例低。因此，通過(guò)擠出成型法形成的樹(shù)脂粘合稀土磁體的磁性是介于注射成型法和壓塑成型法生產(chǎn)的稀土磁體的磁性之間。雖然擠出成型法適合于生產(chǎn)長(zhǎng)的模制品，但是其模制品就象由壓塑成型法形成的模制品一樣具有相對(duì)不均勻的密度分布。
稀土磁粉與粘結(jié)劑樹(shù)脂的混合(在本發(fā)明中相當(dāng)于預(yù)混)一般是在雙螺桿擠出機(jī)等中進(jìn)行，之后進(jìn)行造粒以生產(chǎn)磁粉樹(shù)脂混合物顆粒。傳統(tǒng)的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒含有相當(dāng)多的細(xì)孔并且成參差不齊的不規(guī)則形狀，顯示出較差的流動(dòng)性(可塑性)。當(dāng)這種傳統(tǒng)的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒進(jìn)行壓塑成型時(shí)，所得的薄和/或長(zhǎng)的樹(shù)脂粘合稀土磁體在它們密度的分布上具有較大的不均勻性，因而造成這樣的問(wèn)題在施加擠壓力的兩個(gè)端部中的密度要高于在中心部位處密度。當(dāng)樹(shù)脂粘合稀土磁體為固體圓柱形的情況下，它們的外徑具有較差的圓度。此外，在樹(shù)脂粘合稀土磁體成環(huán)形的情況下，它們的內(nèi)外徑具有較差的圓度。當(dāng)環(huán)形的具有較差圓度的樹(shù)脂粘合稀土磁體用于轉(zhuǎn)子上時(shí)，轉(zhuǎn)子具有較大的偏心率，這樣就會(huì)導(dǎo)致在轉(zhuǎn)子和定子間的間隙具有很大的不均勻性。另外，為防止轉(zhuǎn)子與定子產(chǎn)生接觸，在設(shè)計(jì)空氣間隙時(shí)要考慮到轉(zhuǎn)子的偏心率。這就使得建造高效率的電機(jī)變得很困難。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有良好尺寸精度和較高磁性的樹(shù)脂粘合稀土磁體，特別是提供一種薄和/或長(zhǎng)的樹(shù)脂粘合稀土磁體。
本發(fā)明的另一目的是提供磁粉樹(shù)脂混合物顆粒，用它來(lái)生產(chǎn)樹(shù)脂粘合稀土磁體。
本發(fā)明的又一目的是提供一種生產(chǎn)這種磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的方法。
發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)具有高密度(無(wú)細(xì)孔)的細(xì)的圓形的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒可通過(guò)如下方式來(lái)生產(chǎn)將預(yù)先共混好的磁粉樹(shù)脂顆粒裝入配有噴嘴孔(每孔的直徑為300μm或更小)的擠出機(jī)中，通過(guò)噴嘴孔將其擠出以形成高密度擠出物顆粒，之后將擠出物顆粒加入一修圓裝置中，在該裝置中，同時(shí)進(jìn)行擠出物顆粒的切割和修圓。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)這種細(xì)的、圓形的磁粉樹(shù)脂混合物顆?？蛇M(jìn)行壓塑成型從而形成樹(shù)脂粘合稀土磁體，這種稀土磁體在具有高磁性和良好的尺寸精度的情況下能有效地消除密度的不均勻性。本發(fā)明是基于這些發(fā)現(xiàn)而完成的。
因此，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)用于樹(shù)脂粘合稀土磁體的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的方法，它包括如下步驟將基本上由稀土磁粉和粘結(jié)劑樹(shù)脂組成的混合物裝入一配有噴嘴孔(每個(gè)孔的直徑為300μm或更小)的擠出機(jī)中；在壓力下混合的同時(shí)將混合物從噴嘴孔中擠出以形成基本上成圓柱形的細(xì)的顆粒并通過(guò)旋轉(zhuǎn)將顆粒修圓。
由噴嘴孔擠出的磁粉樹(shù)脂混合物大致上為圓柱形的，細(xì)的顆粒的形式，它們基本上具有與每個(gè)噴嘴孔相同的直徑。然后在Marumerizer或一干噴射裝置等中，在剪切力和離心力的作用下將顆粒形成細(xì)的，圓形顆粒。當(dāng)細(xì)的，圓形的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒進(jìn)行壓塑成型時(shí)，所得的薄和/或長(zhǎng)的樹(shù)脂粘合磁體在密度分布上具有極小的不均勻性，比傳統(tǒng)的樹(shù)脂粘合磁體具有更好的磁性和尺寸精度。
本發(fā)明還提供一種樹(shù)脂粘合稀土磁體，該稀土磁體基本上是由R-T-B合金粉末組成的，其中R為含有Y的至少一種稀土元素，T為Fe或Fe+Co，以及一種粘結(jié)劑樹(shù)脂，所說(shuō)的R-T-B合金粉末含有作為主要相的R2T14B-型金屬間化合物，其平均晶粒尺寸為0.01～0.5μm，其中，樹(shù)脂粘合稀土磁體成薄和/或長(zhǎng)的環(huán)形，由(外徑-內(nèi)徑)/2定義的厚度為0.3-3mm，高度為50mm或者更低，樹(shù)脂粘合稀土磁體的外邊緣偏離圓15μm或更小。
本發(fā)明還提供一種樹(shù)脂粘合稀土磁體，該磁體基本上是由R-T-B合金粉末組成，其中R為含有Y的至少一種稀土元素，T為Fe或Fe+Co，以及一種粘結(jié)劑樹(shù)脂，所說(shuō)的R-T-B合金粉末含有作為主要相的R2T14B-型金屬間化合物，并且其平均晶粒尺寸為0.01～0.5μm，其中，樹(shù)脂粘合稀土磁體成固體的圓柱形狀，其外徑為50mm或更小，高度為50mm或者更低，其中樹(shù)脂粘合稀土磁體的密度分布為兩端的密度高于中心部位的密度。最高密度和最低密度之間的差為0.3g/cm3或更小，并且樹(shù)脂粘合稀土磁體的外邊緣偏離圓15μm或更小。


圖1是一個(gè)流程圖，顯示的是生產(chǎn)本發(fā)明磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的步驟；圖2是實(shí)施例1中擠出的基本上為圓柱形的，細(xì)的顆粒的掃描電子顯微照片；圖3是實(shí)施例1中被修圓的，細(xì)的、磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的掃描電子顯微照片；圖4是比較例1中顆粒的掃描電子顯微照片(相當(dāng)于實(shí)施例1中的預(yù)先共混顆粒)；圖5是比較例2中擠出的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的掃描電子顯微照片；圖6(a)為實(shí)施例3和比較例4中最大能量積(BH)max和長(zhǎng)度之間的關(guān)系圖；圖6(b)為一透視圖，它顯示出長(zhǎng)的、樹(shù)脂粘合稀土磁體樣品的切割位置用以測(cè)量密度分布；圖7為實(shí)施例4和比較例5中薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體的高度分布與模制品數(shù)量之間的關(guān)系圖；圖8(a)是在實(shí)施例4薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體中最高樣品的外邊緣的圓度圖；圖8(b)是在實(shí)施例4薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體中最低樣品的外邊緣的圓度圖；圖9(a)是在比較例5薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體中最高樣品的外邊緣的圓度圖；圖9(b)是在比較例5薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體中最低樣品的外邊緣的圓度圖；圖10(a)是在實(shí)施例4薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體中最高樣品的內(nèi)邊緣的圓度圖；圖10(b)是在實(shí)施例4薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體中最低樣品的內(nèi)邊緣的圓度圖；圖11(a)是在比較例5薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體中最高樣品的內(nèi)邊緣的圓度圖；圖11(b)是在比較例5薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體中最低樣品的內(nèi)邊緣的圓度圖；圖12(a)是實(shí)施例7和比較例6中薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體沿其長(zhǎng)度方向的密度分布圖；圖12(b)為一透視圖，它顯示出薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體樣品的切割位置用以測(cè)量其密度分布；圖13(a)是本發(fā)明一典型的擠出機(jī)實(shí)例的截面圖，該擠出機(jī)裝備有一模頭用于形成大致成圓柱形的，細(xì)的顆粒；圖13(b)是一典型的旋轉(zhuǎn)式切粒機(jī)實(shí)例的截面圖，該旋轉(zhuǎn)式切粒機(jī)用于將基本上成圓柱形的，細(xì)的顆粒弄圓成細(xì)的，圓形的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒；圖13(c)是一典型的旋轉(zhuǎn)盤(pán)實(shí)例的平面圖，在該旋轉(zhuǎn)盤(pán)上，將大體上為圓柱形的，細(xì)的顆粒進(jìn)行分割和修圓；圖13(d)顯示的是圖13(c)中旋轉(zhuǎn)盤(pán)上一典型的溝槽實(shí)例的放大截面圖13(e)顯示的是以特殊角度安裝在旋轉(zhuǎn)式切粒機(jī)外殼上的一對(duì)擋板葉片典型實(shí)例的示意圖；圖14是定義樹(shù)脂粘合稀土磁體顆?？v向尺寸和橫向尺寸的示意圖。
在本發(fā)明中，用于樹(shù)脂粘合稀土磁體的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒是通過(guò)如下方式生產(chǎn)的將基本上由稀土磁粉和粘結(jié)劑樹(shù)脂組成的混合物裝入一配有噴嘴孔(每個(gè)孔的直徑為300μm或更小)的擠出機(jī)中；在壓力下混合的同時(shí)將混合物從噴嘴孔中擠出以形成基本上成圓柱形的細(xì)的顆粒并通過(guò)旋轉(zhuǎn)將顆粒修圓。
顆粒的修圓優(yōu)選由圖13(b)-(e)中所示的旋轉(zhuǎn)式切粒機(jī)來(lái)完成。如圖13(b)所示，旋轉(zhuǎn)式切粒機(jī)包括一旋轉(zhuǎn)盤(pán)11用于分割和修圓基本上成圓柱形的，細(xì)的顆粒P，一中心軸11a與旋轉(zhuǎn)盤(pán)11和電機(jī)13相連接，由外殼14支撐的一對(duì)擋板葉片12。外殼14上有一個(gè)槽16，該槽配有一閥門(mén)16a用于將已修圓的細(xì)的混合物顆粒R從旋轉(zhuǎn)盤(pán)11中撤出。
旋轉(zhuǎn)盤(pán)11有許多溝槽21，這些溝槽以如圖13(c)所示棋盤(pán)的樣式延伸。在如圖13(d)所示的典型實(shí)施例中，每個(gè)溝槽21的寬度W為0.4-1.2mm，特別為約0.8mm，其深度D為0.6-1.0mm，特別是大約0.8mm。在鄰近溝槽21間的距離I為0.4-2mm，特別是約0.8mm。在這些范圍之外，就不能對(duì)顆粒P進(jìn)行有效的分割和修圓。
一對(duì)擋板葉片12相對(duì)于旋轉(zhuǎn)盤(pán)11的直徑以30-70°角進(jìn)行固定，優(yōu)選為40-50°，特別是約45°，以便旋轉(zhuǎn)顆粒P如圖13(e)所示能頻繁的撞擊到它們。當(dāng)每個(gè)擋板葉片12的角度小于30°時(shí)，顆粒P就會(huì)聚集在擋板葉片12處，從而導(dǎo)致在分割和修圓的效率上急劇地下降。另一方面，當(dāng)每個(gè)擋板葉片12的角度超過(guò)70°時(shí)，加速顆粒P的螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)的效果就會(huì)消失。
將基本上成圓柱形的，細(xì)的顆粒P裝入旋轉(zhuǎn)式切粒機(jī)中以便它們?cè)谛D(zhuǎn)盤(pán)11上旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，顆粒P通過(guò)落入溝槽21中并與擋板葉片12進(jìn)行撞擊來(lái)實(shí)現(xiàn)分割和修圓。這種分割和修圓運(yùn)動(dòng)發(fā)生的原因被認(rèn)為是這樣的由于大體上成圓柱形的，細(xì)的顆粒P是很重的，因此它們就趨向于夾在旋轉(zhuǎn)盤(pán)11邊緣處的溝槽21中，在該旋轉(zhuǎn)盤(pán)11的邊緣處具有最高的圓周速度。如果發(fā)生了這種情況的話，就不能進(jìn)行充分的分割和修圓。如果在大體上成圓柱形的，細(xì)的顆粒P上施加一扭力，即如果顆粒P進(jìn)行如圖13(c)S所示的螺旋運(yùn)動(dòng)，顆粒P的分割和修圓就能進(jìn)行。為了得到有效螺旋運(yùn)動(dòng)，重要是防止顆粒P夾在溝槽21中。這可通過(guò)安裝在外殼14上的擋板葉片12來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)顆粒P與擋板葉片12撞擊時(shí)，動(dòng)能、離心力和夾持力(trappingforce)的結(jié)合會(huì)使得顆粒P在沒(méi)有陷在溝槽21中的情況下經(jīng)受螺旋運(yùn)動(dòng)S。
通過(guò)設(shè)置旋轉(zhuǎn)盤(pán)11的旋轉(zhuǎn)速度以及溝槽21的形狀、位置和大小等最佳修圓條件，就將基本上成圓柱形的、細(xì)的化合物顆粒P分割成基本上與其直徑相同的長(zhǎng)度并且通過(guò)盤(pán)11的旋轉(zhuǎn)形成圓的、細(xì)的具有較小的比表面積的顆粒R?；旧铣蓤A柱形的，細(xì)的化合物顆粒P的修圓可在5分鐘之內(nèi)完成，但是修圓的時(shí)間可在上面的范圍內(nèi)變動(dòng)，這主要取決于旋轉(zhuǎn)盤(pán)11的轉(zhuǎn)速和溝槽21的形狀、位置和大小。
當(dāng)例如硬脂酸鈣等0.01-0.5重量％的潤(rùn)滑劑加到100重量％的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒中時(shí)，就能得到良好的流動(dòng)性和壓力傳輸性。當(dāng)潤(rùn)滑劑的加入量小于0.01重量％時(shí)，就不能得到充分的潤(rùn)滑效果。另一方面，當(dāng)潤(rùn)滑劑的加入量超過(guò)0.5重量％時(shí)，并不能實(shí)現(xiàn)在潤(rùn)滑效果上的進(jìn)一步提高。
對(duì)于磁粉樹(shù)脂混合物顆粒、磁粉顆粒和噴嘴孔，在這里縱向尺寸定義為每個(gè)顆粒的最大長(zhǎng)度或在其照片中的最大橫截部分。另外，這里將橫向尺寸定義為垂直于縱向尺寸方向上的最大長(zhǎng)度。圖14示意性地指示出縱向尺寸141和橫向尺寸142。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，用于樹(shù)脂粘合稀土磁體的每個(gè)磁粉樹(shù)脂混合物顆?；旧鲜怯上⊥链欧酆驼辰Y(jié)劑樹(shù)脂組成的，它們成一圓形，其縱向尺寸a與橫向尺寸b的比(a/b)大于1.00和小于等于3，平均顆粒尺寸定義為(a/b)/2，其值是50-300μm。
當(dāng)100重量％的稀土磁粉顆粒與大于等于0.5重量％和小于20重量％的粘結(jié)劑樹(shù)脂相結(jié)合時(shí)，在一磁粉樹(shù)脂混合物顆粒中具有橫向尺寸b為3-40μm的稀土磁粉顆粒的平均數(shù)目為10或更多。由于本發(fā)明的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒在軟化狀態(tài)穿過(guò)噴嘴孔(每個(gè)噴嘴孔的直徑為300μm或更小)時(shí)要經(jīng)受較高的擠壓力，所以稀土磁粉與粘結(jié)劑樹(shù)脂緊密地混合在一起。因此，具有橫向尺寸b為3-40μm的10個(gè)或更多的稀土磁粉顆粒平均包含在每個(gè)磁粉樹(shù)脂混合物顆粒中。當(dāng)包含在一個(gè)磁粉樹(shù)脂混合物顆粒中的稀土磁粉顆粒的平均數(shù)目小于10時(shí)，提供一改進(jìn)其磁性和尺寸精度的薄和/或長(zhǎng)的，樹(shù)脂粘合稀土磁體是很困難的。
磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的形狀可通過(guò)掃描式電子顯微鏡(SEM)來(lái)確定。當(dāng)(a/b)超過(guò)3時(shí)，磁粉樹(shù)脂混合物顆粒是成細(xì)長(zhǎng)的形狀，從而導(dǎo)致其流動(dòng)性急劇的降低，這樣就會(huì)影響磁粉供給的容易性。順便說(shuō)一下，在工業(yè)上生產(chǎn)(a/b)為1.00的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒是極端困難的。
由每個(gè)噴嘴孔的內(nèi)徑限定的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的平均顆粒大小(a/b)/2優(yōu)選為50-300μm。當(dāng)(a/b)/2小于50μm時(shí)，擠出磁粉樹(shù)脂混合物顆?？赡苁呛芾щy的，在該磁粉樹(shù)脂混合物顆粒中，作為主要相的含有上面R2T14B型金屬間化合物的磁粉被分散。另一方面，當(dāng)(a/b)/2超過(guò)300μm時(shí)，磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的流動(dòng)性急劇地降低。
噴嘴孔實(shí)際上可通過(guò)鉆孔來(lái)形成。為了獲得較高的尺寸精度，每個(gè)具有300μm或更小直徑的噴嘴孔優(yōu)選可通過(guò)激光束或電子束來(lái)形成。每個(gè)噴嘴孔的直徑可限定在50-300μm的范圍內(nèi)，這主要取決于磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的平均顆粒大小。當(dāng)每個(gè)噴嘴孔的直徑小于50μm時(shí)，磁粉可能堵塞在噴嘴孔中，使得擠出變得很困難。另一方面，當(dāng)每個(gè)噴嘴孔的直徑超過(guò)300μm時(shí)，提高磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的流動(dòng)性和壓力傳輸性是很困難的，并且要想提高最終得到的樹(shù)脂粘合稀土磁體的磁性和尺寸精度也是很困難的。每個(gè)噴嘴孔可以是橢圓形、矩形或不規(guī)則的截面。在任何一種情況中，每個(gè)噴嘴孔的截面都必須有一300μm或更小的縱向尺寸a和50μm或更大的橫向尺寸b，這可提高磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的流動(dòng)性和壓力傳輸性。
在使用快速冷卻稀土磁體顆粒(該稀土磁體顆粒以R2T14B型金屬間化合物作為主要相)的情況下，在一磁粉樹(shù)脂混合物顆粒中的稀土磁體顆粒的平均數(shù)目?jī)?yōu)選為10個(gè)或更多，它們橫向尺寸b的上限優(yōu)選幾乎相當(dāng)于快速冷卻的薄的、非晶合金條的最大厚度(大約40μm)。它們橫向尺寸b的下限優(yōu)選為3μm。當(dāng)稀土磁粉顆粒的橫向尺寸b小于3μm時(shí)，它們的抗氧化性急劇地降低。
在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，提供一種樹(shù)脂粘合稀土磁體，該稀土磁體基本上是由R-T-B合金粉末組成，其中R為含有Y的至少一種稀土元素，T為Fe或Fe+Co，以及一種粘結(jié)劑樹(shù)脂，所說(shuō)的R-T-B合金粉末含有作為主要相的R2T14B型金屬間化合物并且其平均晶粒尺寸為0.01～0.5μm，其中，樹(shù)脂粘合稀土磁體成薄和/或長(zhǎng)的環(huán)形，由(外徑-內(nèi)徑)/2定義的厚度為0.3-3mm，高度為50mm或者更低，更加優(yōu)選為5-50mm，樹(shù)脂粘合稀土磁體的外邊緣偏離圓15μm或更小。這種樹(shù)脂粘合稀土磁體的內(nèi)邊緣偏離圓優(yōu)選為15μm或更小。樹(shù)脂粘合稀土磁體的內(nèi)外邊緣偏離圓更加優(yōu)選為10μm或更小。
樹(shù)脂粘合稀土磁體密度為6.0g/cm3或更大，在密度分布上其兩端部位的密度高于中心部位的密度。在一模制品(樹(shù)脂粘合稀土磁體)中最高密度與最低密度之間的差優(yōu)選為0.3g/cm3或更小，更加優(yōu)選為0.2g/cm3或更小。因此，本發(fā)明的樹(shù)脂粘合稀土磁體已大大地提高了密度分布的均勻性。當(dāng)這種薄和/或長(zhǎng)的環(huán)形樹(shù)脂粘合稀土磁體組裝到電機(jī)的轉(zhuǎn)子上時(shí)，空氣間隙可比傳統(tǒng)的間隙窄，這樣就能得到較高性能的電機(jī)。順便說(shuō)一下，在上面的環(huán)形之外，要實(shí)現(xiàn)高磁性和良好的尺寸精度可能是很困難的。
在另一實(shí)施方案中，樹(shù)脂粘合稀土磁體基本上是由R-T-B合金粉末組成的，其中R為含有Y的至少一種稀土元素，T為Fe或Fe+Co，以及一種粘結(jié)劑樹(shù)脂，所說(shuō)的R-T-B合金粉末含有作為主要相的R2T14B型金屬間化合物并且其平均晶粒尺寸為0.01～0.5μm，其中，樹(shù)脂粘合稀土磁體為圓柱形的固體，其外徑為50mm或更小，更加優(yōu)選為30mm或更小，進(jìn)一步優(yōu)選為25mm或更小，高度為50mm或更小，其中，樹(shù)脂粘合稀土磁體的密度分布為兩端部位的密度高于中心部位的密度，在一樹(shù)脂粘合稀土磁體中最高密度與最低密度之間的差為0.3g/cm3或更小，更加優(yōu)選為0.2g/cm3或更小，樹(shù)脂粘合稀土磁體的外邊緣偏離圓15μm或更小，更加優(yōu)選為10μm或更小。在上面的圓柱形固體尺寸范圍之外，要實(shí)現(xiàn)高磁性和良好的尺寸精度可能是很困難的。
在這里使用的術(shù)語(yǔ)“內(nèi)邊緣”指的是垂直于環(huán)形的或圓柱形的樹(shù)脂粘合磁體縱軸的環(huán)形橫截面中的內(nèi)圓，在這里使用的術(shù)語(yǔ)“外邊緣”指的是在一圓形橫截面中環(huán)形截面或外部圓的外圓。
在本發(fā)明中使用的稀土磁粉是R-T-B合金粉末，這種粉末是以R2T14B型金屬間化合物作為主要相，其中R是包含Y的至少一種稀土元素，T為Fe或Fe+Co。這種磁粉優(yōu)選由R-T-B合金形成，該合金包括8-16原子％的R和4-11原子％的B，剩余部分基本上為Fe和不可避免的雜質(zhì)，在剩余部分中，F(xiàn)e這部分可以用30原子％或更少的Co來(lái)替代。將R-T-B合金熔融并快速的冷卻以形成非晶合金，如果需要的話，再將這種非晶合金粉碎并進(jìn)行熱處理。熱處理優(yōu)選是在真空或惰性氣體環(huán)境中550～800℃下進(jìn)行1～5小時(shí)。在超過(guò)800℃×5小時(shí)的條件下，晶粒就要過(guò)分地生長(zhǎng)。熱處理可使非晶R-T-B合金粉末合金轉(zhuǎn)變成各向同性的，細(xì)的多晶稀土磁粉，其平均晶粒大小為0.01-0.5μm，它是以R2T14B型金屬間化合物作為主要相，這種磁粉適合用于樹(shù)脂粘合稀土磁體。當(dāng)平均晶粒尺寸為0.01μm或更小，或者大于0.5μm時(shí)，所得的樹(shù)脂粘合磁體具有極低地矯頑力iHc和不可改變的磁通損失。主要相定義為由電子顯微鏡或光學(xué)顯微鏡對(duì)磁粉的橫截面進(jìn)行拍攝的相片中結(jié)晶結(jié)構(gòu)占據(jù)50％或更多的相。為了提高磁性，磁粉可以含有基于R-T-B合金組合物為0.001-5原子％的至少一種附加的元素M，該元素選自Nb,W,V,Ta,Mo,Si,Al,Zr,Hf,P,C和Zn。當(dāng)M的量小于0.001原子％時(shí)，M充分的作用就不能得到。另一方面，當(dāng)M的用量超過(guò)5原子％時(shí)，剩余的磁通密度Br和/或矯頑力iHc就會(huì)降低。
此外，在本發(fā)明中可使用基于Sm2Tm17的稀土磁粉，其中，Tm包括作為必不可少的元素Co,Fe和Cu并且可進(jìn)一步含有Zr,Hf和Ti中的至少一種和/或SmCo5。另外，Sm-Tn-N合金粉末是以Th2Zn17,Th2Ni17或TbCu7型結(jié)晶結(jié)構(gòu)相作為主要相，其中可以使用的Tn為Fe或Fe+Co。此外，Nd-Tn′-N合金粉末是以Th-Mn12型結(jié)晶結(jié)構(gòu)相作為主要相，其中可使用的Tn′為Fe或Fe+Co。
如果需要的話，稀土磁粉粉碎成比噴嘴孔的直徑還要小的尺寸，可與粘結(jié)劑樹(shù)脂一起共混。粉碎可在惰性氣體環(huán)境下通過(guò)非傾倒式研磨機(jī)(bantun mill)，盤(pán)磨，振動(dòng)磨，磨碎機(jī)，射流磨等來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了防止噴嘴孔被磁粉樹(shù)脂混合物堵塞，必須將粉碎的稀土磁粉通過(guò)篩子進(jìn)行分類(lèi)，該篩子具有比各噴嘴孔的直徑小的開(kāi)口。
粘結(jié)劑樹(shù)脂可以是熱固性樹(shù)脂，熱塑性樹(shù)脂或橡膠。液體熱固性樹(shù)脂適合于擠出或壓塑成型。這種粘結(jié)劑樹(shù)脂的特殊例子包括液態(tài)的環(huán)氧樹(shù)脂，聚酰亞胺樹(shù)脂，聚酯樹(shù)脂，酚醛樹(shù)脂，氟塑料，硅酮樹(shù)脂等。特別優(yōu)選液態(tài)的環(huán)氧樹(shù)脂因?yàn)樗子谔幚?，具有良好的熱阻和較低的成本。當(dāng)樹(shù)脂為固態(tài)或粉末態(tài)時(shí)，將其通過(guò)具有300μm或更小直徑的噴嘴孔不是很容易的，因?yàn)樗鼈儧](méi)有足夠的流動(dòng)性。
在磁粉樹(shù)脂混合物顆粒中粘結(jié)劑樹(shù)脂的用量基于磁粉樹(shù)脂混合物優(yōu)選為大于等于0.5重量％和小于20重量％。當(dāng)粘結(jié)劑樹(shù)脂的用量小于0.5重量％時(shí)，粘結(jié)劑樹(shù)脂就不能充分地覆蓋稀土磁粉，使得稀土磁粉不能輕易地通過(guò)噴嘴孔。如果含有小于0.5重量％粘結(jié)劑樹(shù)脂的磁粉樹(shù)脂混合物在嚴(yán)格的擠出條件下被迫通過(guò)直徑為300μm或更小的噴嘴孔時(shí)，稀土磁粉可能會(huì)與擠出物分離并散開(kāi)這是由于其較差的粘結(jié)作用造成的。另一方面，當(dāng)粘結(jié)劑樹(shù)脂的用量超過(guò)20重量％時(shí)，由于在樹(shù)脂粘合磁體中含有大量的粘結(jié)劑樹(shù)脂，因而使所得的樹(shù)脂粘合稀土磁體的磁性急劇地降低。
模制產(chǎn)品優(yōu)選要進(jìn)行熱處理固化以防止其尺寸的變化和/或其磁性的降低。用于固化的熱處理?xiàng)l件為在空氣或在諸如Ar氣體的惰性氣體環(huán)境中，在100-200℃加熱0.5-5小時(shí)。當(dāng)該條件小于100℃×0.5小時(shí)時(shí)，用于熱固化的聚合反應(yīng)就不會(huì)充分的發(fā)生。另一方面，當(dāng)該條件超過(guò)200℃×5小時(shí)時(shí)，熱處理的作用效果就已穩(wěn)定了。特別是在Ar氣體環(huán)境下進(jìn)行固化熱處理，所得到的樹(shù)脂粘合稀土磁體具有較高的(BH)max。
本發(fā)明將在下面作更加詳細(xì)地描述，而這并不意味著是對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例1使用于稀土磁粉的各向同性的MQP-B磁粉購(gòu)自于Magne-QuenchInternational(MQI)，其平均晶粒尺寸為0.06-0.11μm并且其基本成分為Nd11.7Fe82.3B6.0(原子％)。這種磁粉成不規(guī)則的平板形，其厚度為20-40μm，最大長(zhǎng)度約500-600μm。該磁粉在氮?dú)庵型ㄟ^(guò)非傾倒式研磨機(jī)進(jìn)行粉碎，然后將其分類(lèi)成125μm或更小。粉碎的磁粉100重量％與2.5重量％的液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂共混，并將其裝入加熱約為90℃的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行預(yù)混來(lái)生產(chǎn)顆粒。
下一步，將預(yù)混好的顆粒裝入如圖13(a)所示的擠出機(jī)中，在該擠出機(jī)中，顆粒1在軟化狀態(tài)下混合并通過(guò)螺桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)將其朝安裝在擠出機(jī)下游端的噴嘴4輸送。該噴嘴4成半圓拱形為的是在擠出壓力的傳輸下實(shí)現(xiàn)高效率。經(jīng)螺桿2輸送的共混物最后從噴嘴4的多孔7(每個(gè)孔的直徑為0.2mm)中擠出，從而形成基本上成圓柱形的，細(xì)的顆粒，每個(gè)顆粒的直徑基本上與噴嘴孔7的直徑相同。
磁粉樹(shù)脂混合物自然地破壞成細(xì)長(zhǎng)的混合物顆粒，在剛擠出后每個(gè)顆粒的長(zhǎng)度約為其直徑的100-500倍。所得到的細(xì)長(zhǎng)的混合物顆粒(基本上成圓柱形，細(xì)的顆粒)P放置在如圖13(b)所示的旋轉(zhuǎn)式切粒機(jī)的旋轉(zhuǎn)盤(pán)11上并在466rpm下旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，細(xì)長(zhǎng)的化合物顆粒P與在旋轉(zhuǎn)盤(pán)11表面上的溝槽21(未示)和一對(duì)擋板葉片12接觸撞擊。其結(jié)果，細(xì)長(zhǎng)的化合物顆粒P被分割成幾乎與其直徑相同的長(zhǎng)度并且變成圓形。通過(guò)打開(kāi)閥門(mén)16a，經(jīng)修圓的細(xì)的化合物顆粒R就從旋轉(zhuǎn)式切粒機(jī)中排出。
由于所得的圓形的，細(xì)的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒略微有些粘性，所以它們要在120℃進(jìn)行1小時(shí)的熱處理，之后涂上作為潤(rùn)滑劑的0.05重量％的硬脂酸鈣從而得到用于壓塑成型的圓形的、細(xì)的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒。熱處理?xiàng)l件優(yōu)選為90-150℃進(jìn)行0.5-1.5小時(shí)，更加優(yōu)選為90-120℃進(jìn)行0.5-1.5小時(shí)。在小于90℃、0.5小時(shí)的情況下，不能充分地消除磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的粘性。另一方面，在超過(guò)150℃、1.5小時(shí)的情況下，過(guò)分的聚合會(huì)使所得的樹(shù)脂粘合磁體具有較高的密度。
上面的生產(chǎn)步驟如圖1所示。在圖2中顯示了這種擠出的細(xì)的顆粒，其每個(gè)顆?；旧铣蓤A柱形。另外，在圖3中顯示了用于壓塑成型的經(jīng)修圓的，細(xì)的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的典型外觀。比較例1實(shí)施例1預(yù)混的顆粒(相當(dāng)于傳統(tǒng)的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒)作為比較例1的顆粒使用。在圖4中顯示的是其顯微照片。
從圖2中清晰可見(jiàn)，雖然擠出的基本圓柱形細(xì)的顆料有略微不規(guī)則的表面，但它們基本上具有與噴嘴孔相同的直徑。從圖3和4中也清晰可見(jiàn)，盡管本發(fā)明的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒不成完全地球形，但通過(guò)具有旋轉(zhuǎn)盤(pán)和擋板葉片的旋轉(zhuǎn)式切粒機(jī)的修圓可使它們基本上成圓形。為了進(jìn)行評(píng)估，從實(shí)施例1的圓形磁粉樹(shù)脂混合物顆粒中任意地抽取200個(gè)顆粒進(jìn)行SEM拍照。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在每個(gè)磁粉樹(shù)脂混合物顆粒中的縱向尺寸a與橫向尺寸b之間的比(a/b)為大于1.00和小于等于3，由(a/b)/2定義的平均顆粒尺寸為170μm。
從圖3中還清楚的發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒是許多磁粉顆粒的聚集體。為了測(cè)定含在本發(fā)明的每個(gè)磁粉樹(shù)脂混合物顆粒中磁粉顆粒的大小和數(shù)量，將實(shí)施例1中任意選出的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒浸漬在丙酮中以去掉樹(shù)脂。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，含在一個(gè)磁粉樹(shù)脂混合物顆粒中的磁體顆粒的橫向尺寸b為3-20μm，含在一個(gè)磁粉樹(shù)脂混合物顆粒中的磁體顆粒的數(shù)目為12-53。比較例2除了將0.45重量％的液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂加到已分類(lèi)的MQP-B粉末中外，使用與實(shí)施例1同樣的方式，通過(guò)圖13(a)中所示的擠出機(jī)生產(chǎn)磁粉樹(shù)脂混合物顆粒，該顆粒用于壓塑成型的樹(shù)脂粘合磁體。通過(guò)圖13(a)所示的擠出機(jī)擠出磁粉樹(shù)脂混合物是極端困難的，擠出僅在改變了實(shí)施例1的擠出條件(通過(guò)提高擠出溫度等)后實(shí)現(xiàn)?？墒窃跀D出后發(fā)現(xiàn)，磁粉與顆粒立即發(fā)生分離和散開(kāi)。圖5顯示的是這種磁粉樹(shù)脂混合物顆粒。實(shí)施例2本發(fā)明的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒采用與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行生產(chǎn)，除了分別將每個(gè)噴嘴孔的直徑改變?yōu)?0μm,100μm,150μm和300μm這一點(diǎn)外。比較例3除了將每個(gè)噴嘴孔的直徑變成400μm這點(diǎn)外，使用與實(shí)施例1相同的方式來(lái)生產(chǎn)磁粉樹(shù)脂混合物顆粒。
對(duì)于實(shí)施例1的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒(通過(guò)200μm直徑的噴嘴孔擠出)和實(shí)施例2中四種類(lèi)型的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒(分別通過(guò)直徑為50μm,100μm,150μm和300μm的噴嘴孔擠出)，粉末供給到模頭腔的容易性是根據(jù)JISZ2502通過(guò)測(cè)量流動(dòng)性的裝置進(jìn)行評(píng)定的。首先，將80g上面的每種磁粉樹(shù)脂混合物顆粒裝入測(cè)量流動(dòng)性的裝置中以測(cè)量每種磁粉樹(shù)脂混合物顆粒通過(guò)測(cè)量流動(dòng)性裝置孔(直徑為2mm)所用的時(shí)間。下一步，計(jì)算每單位時(shí)間內(nèi)從上述孔落下的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的重量。對(duì)比較例1的顆粒和比較例3的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒進(jìn)行同樣的流動(dòng)性測(cè)量。其結(jié)果如表1所示。從表1中清楚可見(jiàn)，當(dāng)噴嘴孔的開(kāi)口直徑為50-300μm時(shí)，通過(guò)噴嘴孔生產(chǎn)的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒已改進(jìn)了其流動(dòng)性。
表1
實(shí)施例3
實(shí)施例1的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒進(jìn)行壓塑成型從而生產(chǎn)出各向同性的，樹(shù)脂粘合稀土磁體。由于實(shí)施例1的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒是成球形，預(yù)計(jì)它們具有優(yōu)異的壓力傳輸性，所以壓塑成型模頭腔使用直徑為10mm的。將不同量的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒裝入壓塑成型的模頭腔中，以致于在擠壓方向上填充的腔有各種不同的深度。在6噸/平方厘米壓塑成型壓力下，生產(chǎn)出高度L為3-30mm的固體圓柱形的樹(shù)脂粘合稀土磁體。每個(gè)模制品進(jìn)行熱固化以得到各向同性的樹(shù)脂粘合稀土磁體。圖6(a)用白圈顯示了在20℃，在所得到的樹(shù)脂粘合稀土磁體中，最大能量積(BH)max和高度L之間的關(guān)系。所有所得的各向同性的，樹(shù)脂粘合稀土磁體具有大于6.1g/cm3的密度并且它們的外邊緣偏離圓(不圓度)為4-7μm小。
下一步，在它們中選出L=10mm的樹(shù)脂粘合稀土磁體并如圖6(b)所示沿L的方向切割成同樣長(zhǎng)度的三段以測(cè)量密度的分布。其結(jié)果為在左端部位(數(shù)字21)的密度是6.19g/cm3，在中心部位(數(shù)字22)的密度是6.02g/cm3，在右端部位(數(shù)字23)的密度是6.18g/cm3。另外，L=30mm的樹(shù)脂粘合稀土磁體沿L的方向切割成10塊相同的長(zhǎng)度。其結(jié)果為在左端部位密度最高其值為6.17g/cm3；在兩中心部位密度最低，其值為6.01-6.02g/cm3；在右端部位密度次高，其值為6.16g/cm3。比較例4除了使用比較例1的顆粒這點(diǎn)外，使用與實(shí)施例3相同的方式評(píng)估生產(chǎn)的L=3-30mm各向同性的樹(shù)脂粘合稀土磁體。測(cè)量的結(jié)果用黑圈顯示在圖6(a)中。正如圖6(a)黑圈所顯示的，各向同性的樹(shù)脂粘合稀土磁體密度小于6.0g/cm3，它們的邊緣尺寸偏離圓16-26μm大。
下一步，在圖6(a)黑圈所表示的稀土磁體中選出L=10mm的樹(shù)脂粘合稀土磁體并沿L方向切割成三塊相同的長(zhǎng)度，采用與實(shí)施例3相同的方式測(cè)量其密度分布。其結(jié)果為在左端部位(數(shù)字31)的密度是5.98g/cm3，在中心部位(數(shù)字32)的密度是5.41g/cm3，在右端部位(數(shù)字33)的密度是5.96g/cm3。另外，在圖6(a)黑圈所表示的稀土磁體中選出L=30mm的樹(shù)脂粘合稀土磁體并沿L的方向切割成10塊相同的長(zhǎng)度。測(cè)量密度分布。其結(jié)果為在左端部位密度最高其值為5.79g/cm3，在兩中心部位密度最低，其值為5.38-5.40g/cm3，在右端部位密度次高其值為5.96g/cm3。
正如圖6(a)所示，當(dāng)使用實(shí)施例1的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒時(shí)，在L=5-10mm處獲得11.1MGOe最高的最大能量積(BH)max。甚至在L=30mm處最大能量積(BH)max為10.7MGOe，只有3.6％很小的降低。另一方面，當(dāng)使用比較例1的顆粒時(shí)，隨L的增加(BH)max急劇地降低。例如，雖然在L=5mm處樹(shù)脂粘合稀土磁體的(BH)max為10.1MGOe，但是在L=30mm處它就降低到8.7MGOe，會(huì)有約14％很大的降低。在實(shí)施例3和比較例4之間在(BH)max、邊緣尺寸、圓度、密度和密度分布中明顯的不同將反映在實(shí)施例1和比較例1顆粒間在磁粉樹(shù)脂混合物顆粒上的不同。
下一步，實(shí)施例1中每個(gè)磁粉樹(shù)脂混合物顆粒和比較例1中的顆粒在直徑為50mm的壓塑成型模頭腔中進(jìn)行擠壓以形成直徑D為50mm，高度L為50mm固體圓柱形樹(shù)脂粘合磁體。在進(jìn)行熱固化后，每個(gè)固體圓柱形樹(shù)脂粘合磁體在沿L方向上切割成10塊相同的長(zhǎng)度以測(cè)量在兩端部和中央部的密度分布。其結(jié)果，在兩端部具有最高的密度而在中央部具有最低的密度。
在使用實(shí)施例1中磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的情況下，在端部和中央部之間的密度差小于0.3g/cm3，而在使用比較例1顆粒的情況下，其密度差大大于0.3g/cm3。這證明由本發(fā)明之外的顆粒形成的樹(shù)脂粘合稀土磁體中密度具有較大的不均勻性。另外，在使用實(shí)施例1磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的情況下，對(duì)于熱固化的樹(shù)脂粘合稀土磁體，其外邊緣偏離圓小于10μm，而在比較例1顆粒的情況下要大于15μm。
從上面的數(shù)據(jù)可以證實(shí)，本發(fā)明的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒在壓塑成型操作過(guò)程中在粉末供應(yīng)的容易性和壓力的傳輸性上要大大優(yōu)于比較例1的顆粒。此外，在本發(fā)明各向同性的固體圓柱形樹(shù)脂粘合稀土磁體中，在D≤50mm和L≤50mm，更加優(yōu)選為D≤30mm和L=3-50mm的情況下，每件產(chǎn)品中的密度不均勻性與傳統(tǒng)的產(chǎn)品相比較得到了極大地消除。這樣，本發(fā)明的樹(shù)脂粘合稀土磁體具有很好的外周邊圓度尺寸及高的磁性。實(shí)施例4外徑為22mm，內(nèi)徑為20mm，高度為11.8-12.0mm的各向同性的，薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體由實(shí)施例1的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒經(jīng)壓塑成型法進(jìn)行生產(chǎn)。雖然在環(huán)形樹(shù)脂粘合稀土磁體徑向方向上的尺寸精度是由壓塑成型模頭決定的，但在高度方向上的尺寸精度變化可很大，這主要取決于粉末樹(shù)脂混合物顆粒供應(yīng)的容易性(填充密度)和壓力傳輸性。因此，將生產(chǎn)的很多模制品以不同的高度標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估粉末樹(shù)脂混合物顆粒供應(yīng)的容易性(填充密度)和壓力傳輸性。通過(guò)控制填充深度和擠壓力，將成型壓力控制在大約5.5噸/平方厘米，壓塑成型就可連續(xù)地進(jìn)行。連續(xù)壓塑成型操作的數(shù)量(模制品數(shù)目)與所得到模制品高度的關(guān)系顯示在圖7中。比較例5除了使用比較例1的顆粒這點(diǎn)外，采用與實(shí)施例4相同的方式進(jìn)行連續(xù)的壓塑成型。其結(jié)果顯示在圖7中。
從圖7中清楚的看到，由比較例1的顆粒經(jīng)連續(xù)地壓塑成型得到的比較例5的樹(shù)脂粘合稀土磁體在高度上具有很大的不均勻性，因而在高度上就不能得到符合要求的尺寸精度。因此，那些高度小于11.8mm的稀土磁體就要被廢棄，高度大于12.0mm的稀土磁體要進(jìn)行熱固化并磨削成預(yù)定的尺寸。另一方面，由實(shí)施例1的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒生產(chǎn)的實(shí)施例4的樹(shù)脂粘合稀土磁體符合尺寸精度的要求并且它們?cè)跓峁袒蟛恍枰ハ骶头狭烁叨鹊囊蟆?br> 表2顯示了關(guān)于實(shí)施例4和比較例5中連續(xù)壓塑成型的樹(shù)脂粘合稀土磁體高度和密度的測(cè)量結(jié)果。實(shí)施例4中連續(xù)壓塑成型的樹(shù)脂粘合稀土磁體其平均密度為6.09g/cm3，而比較例4中的稀土磁體具有較低的平均密度，其值為5.57g/cm3。
緊接著，從測(cè)試實(shí)施例4和比較例5連續(xù)壓塑成型的樹(shù)脂粘合稀土磁體的密度分布結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在兩種樹(shù)脂粘合稀土磁體中都是在兩端部密度高在中心部位密度低。在實(shí)施例4的連續(xù)壓塑成型樹(shù)脂粘合稀土磁體中，一粒樹(shù)脂粘合稀土磁體的最大密度與最小密度之間的差為0.2g/cm3或更小。另一方面，在比較例5中這種密度差大于0.3g/cm3。
將實(shí)施例4中的高度為11.90mm，密度為6.10g/cm3的樹(shù)脂粘合稀土磁體，和在比較例5中具有11.90mm高，密度為5.56g/cm3的稀土磁體進(jìn)行熱固化。之后，每個(gè)熱固化的樹(shù)脂粘合稀土磁體進(jìn)行磁化直到它的磁通達(dá)到飽和以測(cè)量其磁通。在兩種樹(shù)脂粘合稀土磁體間的磁通差是與兩者間的密度差成正比的。
表2
>實(shí)施例5實(shí)施例4薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體進(jìn)行熱固化，然后測(cè)量其外邊緣的圓度。其結(jié)果如圖8所示。此外，比較例5薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體也進(jìn)行熱固化，然后測(cè)量其外邊緣的圓度。其結(jié)果如圖9所示。在實(shí)施例4和比較例5任何薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體中測(cè)量?jī)蓚€(gè)最大高度的樣品和兩個(gè)最小高度的樣品。
從圖9中清楚可見(jiàn)，比較例5薄而長(zhǎng)的環(huán)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體外邊緣偏離圓16-28μm。
另一方面，從圖8中清楚可見(jiàn)，實(shí)施例4由磁粉樹(shù)脂混合物顆粒生產(chǎn)的薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體外邊緣非常接近圓，其偏離圓僅有6-8μm小。
因此，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)由本發(fā)明磁粉樹(shù)脂混合物顆粒生產(chǎn)的各向同性的，薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體外邊緣偏離圓已減小到傳統(tǒng)的稀土磁體偏離度的大約1/2或更小(10μm或更小)?？梢哉J(rèn)為，在外邊緣圓度的不同反映了擠壓模制品在回彈上的不同，而回彈上的不同又反映了實(shí)施例1磁粉樹(shù)脂混合物顆粒和比較例1顆粒間在粉末供給的容易性和壓力傳輸性上的不同。實(shí)施例6在圖8所示的稀土磁體(實(shí)施例4)中，對(duì)于兩個(gè)最高的薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體和兩個(gè)最低的薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體，測(cè)量其內(nèi)邊緣的圓度。其結(jié)果如圖10所示。另外，在圖9所示的稀土磁體(比較例5)中，對(duì)于兩個(gè)最高的薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體和兩個(gè)最低的薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體，測(cè)量其內(nèi)邊緣的圓度。其結(jié)果如圖11所示。
圖10表明，在實(shí)施例4的薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體中內(nèi)邊緣偏離圓為與5-6μm一樣小。此外，圖11顯示出比較例5的薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體內(nèi)邊緣偏離圓為與16-25μm一樣大。
下一步，分別由實(shí)施例1的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒和比較例1的顆粒通過(guò)壓塑成型法生產(chǎn)出外徑為20mm，內(nèi)徑為19.4mm，厚度為0.3mm和高度為5mm的各向同性的，薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體以及外徑為25mm，內(nèi)徑為19mm，厚度為3mm和高度為50mm的各向同性的，薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體。在熱固化后，測(cè)量它們內(nèi)外邊緣的圓度。在使用實(shí)施例1磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的情況下，其內(nèi)外邊緣偏離圓在10μm的范圍內(nèi)。另一方面，在使用比較例1顆粒的情況下，其內(nèi)外邊緣偏離圓要大于15μm。實(shí)施例7將實(shí)施例1的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒裝入壓塑成型的模頭腔中，該壓塑成型模頭包括上下模塊，在上下模塊間以5.8噸/平方厘米進(jìn)行擠壓從而形成各向同性的，薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體，該磁體的外徑為30mm，內(nèi)徑為25mm，厚度為2.5mm，高度L為30mm。在熱固化后，樹(shù)脂粘合磁體沿L方向切割成10塊相同的長(zhǎng)度如圖12(b)所示，以測(cè)量在每個(gè)切塊(Nos.41-50)中的密度分布。其結(jié)果用白圈顯示在圖12(a)中，在圖12(a)和(b)中相同的數(shù)字表示相同的塊。比較例6除了使用比較例1的顆粒這點(diǎn)外，采用與實(shí)施例7相同的方式生產(chǎn)外徑為30mm，內(nèi)徑為25mm，厚度為2.5mm，高度L為30mm的各向同性的，薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體。在進(jìn)行熱固化后，如圖12(b)所示將樹(shù)脂粘合磁體沿L方向切割成10塊相同的長(zhǎng)度以測(cè)量在每切割塊(Nos.51-60)中密度的分布。其結(jié)果用黑圈顯示在圖12(a)中。在圖12(a)和(b)中相同的數(shù)字表示相同的塊。
圖12(a)表明在由實(shí)施例1磁粉樹(shù)脂混合物顆粒生產(chǎn)的實(shí)施例7的各向同性，薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體中，對(duì)應(yīng)于上模塊邊緣部位的端部(數(shù)字41)密度最高，其值為6.13g/cm3，對(duì)應(yīng)于下模塊邊緣部位的端部(數(shù)字50)密度次高，其值為6.12g/cm3，在中央部位(數(shù)字45,46)密度最低，其值為5.95g/cm3。另一方面，由比較例1的顆粒生產(chǎn)的比較例6的各向同性，薄而長(zhǎng)的環(huán)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體中，對(duì)應(yīng)于上模塊邊緣部位的端部(數(shù)字51)密度為5.95g/cm3，對(duì)應(yīng)于下模塊邊緣部位的端部(數(shù)字60)密度為5.94g/cm3，在中央部位(數(shù)字55)密度為5.31g/cm3，在中央部位(數(shù)字56)密度為5.29g/cm3。
下一步測(cè)量關(guān)于實(shí)施例7各向同性，薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體的內(nèi)外邊緣的圓度。其結(jié)果它們偏離圓小于10μm。另一方面，比較例6各向同性，薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體內(nèi)外邊緣偏離圓要大于15μm。
實(shí)施例7和比較例6中每個(gè)薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體(L=30mm)進(jìn)行磁化從而在飽和磁通的條件下在其表面上具有四個(gè)對(duì)稱的磁極。測(cè)量每個(gè)樹(shù)脂粘合磁體的磁通。其結(jié)果為，實(shí)施例7薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體的磁通比比較例6的磁通多約3％。
實(shí)施例7和比較例6中的每個(gè)薄而長(zhǎng)的，環(huán)形的，樹(shù)脂粘合稀土磁體(具有四個(gè)對(duì)稱的磁極)組裝在轉(zhuǎn)子上，該轉(zhuǎn)子安裝在用于評(píng)估最大效率的無(wú)刷DC電機(jī)上。在這種無(wú)刷DC電機(jī)中，在轉(zhuǎn)子和定子間平均空氣間隙可調(diào)整到0.3mm。無(wú)刷DC電機(jī)的最大效率可由下面的公式進(jìn)行定義最大效率={(輸出/輸入)×100％}max，其中輸入(W)為電流I(A)×電壓(V)，該電壓施加在轉(zhuǎn)子的一個(gè)繞組上，輸出(W)為扭矩(kgf,cm)×轉(zhuǎn)速(rpm)×0.01027，輸入和輸出是在1500rpm或更低下得到的。
其結(jié)果，無(wú)刷DC電機(jī)的最大效率在使用實(shí)施例7薄而長(zhǎng)的環(huán)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體(L=30mm)情況下要比使用比較例6薄而長(zhǎng)的環(huán)形的樹(shù)脂粘合稀土磁體(L=30mm)情況下高1.3％。這種在最大效率上的不同是由磁通上的不同以及用于轉(zhuǎn)子的環(huán)形的樹(shù)脂粘合磁體間內(nèi)外徑圓度上的不同引起的。
雖然樹(shù)脂粘合稀土磁體，生產(chǎn)這種樹(shù)脂粘合稀土磁體的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒和其生產(chǎn)方法已在上面進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不受此限制。例如，可用各向異性的稀土磁粉(它以平均晶粒尺寸為0.01-0.5μm的R2T14B型金屬間化合物作為主要相)替代各向同性的稀土磁粉并使用與上面所述相同的方式擠出和修圓從而得到具有良好流動(dòng)性和壓力傳輸性的各向異性的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒。這種各向異性的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒可在磁場(chǎng)中壓塑成型從而得到固體圓柱形，環(huán)形等形狀的各向異性的樹(shù)脂粘合稀土磁體，其密度分布的均勻性以及磁性和圓度都已得到提高。
正如上面所述，本發(fā)明提供具有良好尺寸精度和高磁性的樹(shù)脂粘合稀土磁體，特別是具有這些特性的薄和/或長(zhǎng)的樹(shù)脂粘合稀土磁本。另外，本發(fā)明提供一種能形成樹(shù)脂粘合稀土磁體的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒以及生產(chǎn)這種磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的方法。
權(quán)利要求
1．生產(chǎn)用于樹(shù)脂粘合稀土磁體的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的方法，它包括如下的步驟將基本上由稀土磁粉和粘結(jié)劑樹(shù)脂組成的混合物裝入配有直徑為300μm或更小噴嘴孔的擠出機(jī)中；將所說(shuō)的混合物在壓力下進(jìn)行混合的同時(shí)通過(guò)所說(shuō)的噴嘴孔擠出以形成基本上成圓柱形的細(xì)顆粒；通過(guò)旋轉(zhuǎn)將所說(shuō)的顆粒修圓。
2．根據(jù)權(quán)利要求1生產(chǎn)用于樹(shù)脂粘合稀土磁體的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒的方法，其中所說(shuō)顆粒的旋轉(zhuǎn)是通過(guò)具有旋轉(zhuǎn)盤(pán)和擋板葉片的旋轉(zhuǎn)式切粒機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3．一種磁粉樹(shù)脂混合物，基本上由稀土磁粉和粘結(jié)劑樹(shù)脂組成，它用于形成樹(shù)脂粘合稀土磁體，所說(shuō)的磁粉樹(shù)脂混合物成圓顆粒形，其縱向尺寸a與橫向尺寸b的比(a/b)為大于1.00和小于等于3，由(a/b)/2定義的平均顆粒尺寸為50-300μm。
4．根據(jù)權(quán)利要求3用于形成樹(shù)脂粘合稀土磁體的磁粉樹(shù)脂混合物，其中在一個(gè)磁粉樹(shù)脂混合物顆粒中，具有橫向尺寸b為3-40μm的稀土磁粉顆粒的平均數(shù)目為10或更多。
5．根據(jù)權(quán)利要求3或4用于樹(shù)脂粘合稀土磁體的磁粉樹(shù)脂混合物，其中所說(shuō)的粘結(jié)劑樹(shù)脂是熱固性樹(shù)脂，在所說(shuō)的磁粉樹(shù)脂混合物中熱固性樹(shù)脂的重量比為大于等于0.5％并且小于20％。
6．根據(jù)權(quán)利要求3-5中任何一個(gè)用于樹(shù)脂粘合稀土磁體的磁粉樹(shù)脂混合物，其中所說(shuō)的磁粉樹(shù)脂混合物要進(jìn)行壓塑成型。
7．基本上由R-T-B合金粉末組成的樹(shù)脂粘合稀土磁體，其中R為含有Y的至少一種稀土元素，T為Fe或Fe+Co，以及一種粘結(jié)劑樹(shù)脂，所說(shuō)的R-T-B合金粉末含有作為主要相的R2T14B型金屬間化合物，其平均晶粒尺寸為0.01-0.5μm，其中，所說(shuō)的樹(shù)脂粘合稀土磁體成薄和/或長(zhǎng)的環(huán)形，具有由(外徑-內(nèi)徑)/2定義的厚度為0.3-3mm，高度為50mm或者更低，所說(shuō)的樹(shù)脂粘合稀土磁體的外邊緣偏離圓15μm或更小。
8．根據(jù)權(quán)利要求7樹(shù)脂粘合稀土磁體，其中所說(shuō)的樹(shù)脂粘合稀土磁體內(nèi)邊緣偏離圓15μm或更小。
9．根據(jù)權(quán)利要求7或8樹(shù)脂粘合稀土磁體，該磁體的密度為6.0g/cm3或更高，同時(shí)其密度分布為在兩端的密度高于中央部位的密度，在最高密度與最低密度之間的差為0.3g/cm3或更小。
10．基本上由R-T-B合金粉末組成的樹(shù)脂粘合稀土磁體，其中R為含有Y的至少一種稀土元素，T為Fe或Fe+Co，以及一種粘結(jié)劑樹(shù)脂，所說(shuō)的R-T-B合金粉末含有作為主要相的R2T14B型金屬間化合物，其平均晶粒尺寸為0.01～0.5μm，其中，所說(shuō)的樹(shù)脂粘合稀土磁體成固體圓柱形，其外徑為50mm或更小，高度為50mm或更小，其中所說(shuō)的樹(shù)脂粘合稀土磁體密度分布為在兩端部的密度高于中央部位的密度，在最高密度與最低密度之間的差為0.3g/cm3或更小，所說(shuō)的樹(shù)脂粘合稀土磁體的外邊緣偏離圓15μm或更小。
全文摘要
基本上由稀土磁粉和粘結(jié)劑樹(shù)脂組成的磁粉樹(shù)脂混合物顆粒成一圓形，其縱向尺寸a與橫向尺寸b的比(a/b)為大于1.00和小于等于3，由(a/b)/2定義的平均顆粒尺寸為50—300μm。它們是通過(guò)以下的方式生產(chǎn)的；將稀土磁粉與粘結(jié)劑樹(shù)脂的混合物裝入一擠出機(jī)中，該擠出機(jī)安裝有直徑為300μm或更小的噴嘴孔；把混合物在壓力下共混的同時(shí)從噴嘴孔擠出以形成基本上成圓柱形的細(xì)顆粒并且通過(guò)旋轉(zhuǎn)將顆粒修圓。
文檔編號(hào)H01F1/057GK1238536SQ9910765
公開(kāi)日1999年12月15日 申請(qǐng)日期1999年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月6日
發(fā)明者巖崎克典, 田原一憲 申請(qǐng)人:日立金屬株式會(huì)社