專利名稱：使用釤－鐵－氮系磁性顆粒的擠壓成型磁體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用新型釤-鐵-氮系永磁材料的磁體，其具有優(yōu)良的磁性能例如磁通密度(Br)、矯頑力(Hc)和最大能量積(最大(BH))，更確切地，本發(fā)明涉及使用釤-鐵-氮系磁性顆粒的擠壓成型磁體，也就是說，涉及通過使用該新型永磁材料制備的并具有優(yōu)良模塑性和柔韌性的粘結(jié)磁體或合成樹脂成型的磁體。
被使用的合適的永磁材料具有穩(wěn)定的性能，同時具有高的磁通密度(Br)、矯頑力(Hc)和最大能量積(最大(BH))。使用這些永磁材料并廣泛被使用的磁體是使用鋇-鐵氧體(BaO 6Fe2O3)或鍶-鐵氧體(SrO 6Fe2O3)的鐵氧體磁體和使用釤-鈷(Sm2Co17)和釹-鐵-硼(Nd2Fe14B)的稀土系的磁體。
鐵氧體磁體便宜并易于制備，因此具有廣泛的用途，而不考慮其是燒結(jié)磁體還是粘結(jié)磁體。在磁性能方面，釹-鐵-硼優(yōu)于鐵氧體磁體，同樣也優(yōu)于釤-鈷磁體。然而，這些材料與釤-鈷磁體相比更容易氧化，因此需要防止氧化作用的措施。在磁性能方面，釤-鈷磁體大大地優(yōu)于鐵氧體磁體，因此，長期以來一直使用它們，并對此進(jìn)行了多方面的研究和改進(jìn)以改善它們的性能，并且還進(jìn)一步改善了它們的磁性能。
然而，釤-鈷磁體的缺陷在于，鈷是一種昂貴的金屬。因此，為了獲得便宜的磁體，需尋求一種不需要鈷且具有優(yōu)良磁性能的永磁材料。最近，以這樣的方式獲得一種與釹-鐵-硼磁體相比具有優(yōu)良的磁性能的釤-鐵-氮材料，即將釤-鐵合金放置在約500℃的氮?dú)庵?，從而將氮引入?鐵合金的鐵晶格中。然而，該釤-鐵-氮系材料的缺陷在于，當(dāng)其溫度升高時，氮從鐵的晶格中逸出，這樣它們不能用于燒結(jié)磁體。
本發(fā)明的目的是通過使用釤-鐵-氮材料獲得一種具有優(yōu)良磁性能的合成樹脂-成型磁體，該材料是新的并表現(xiàn)出優(yōu)良的磁性能。
在本發(fā)明的第一實(shí)施方案中，使用以磁各向異性顆粒形式存在并具有增大的鐵原子間距和升高的磁性飽和度的釤-鐵-氮系永磁材料，該材料是通過將釤-鐵合金放置在約500℃的氮?dú)庵?，從而將氮引入?鐵合金的鐵晶格中的方法來制備的。將磁各向異性顆粒加入合成橡膠或熱塑性合成樹脂中。
在加入磁各向異性顆粒的合成橡膠和熱塑性合成樹脂中，合成橡膠可以是SBR(苯乙烯-丁二烯橡膠)、NBR(丁腈橡膠)、丁二烯橡膠、硅橡膠、丁基橡膠、聚氨酯橡膠、氟橡膠等，以及熱塑性合成樹脂可以是聚烯烴系樹脂，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚氯化乙烯、聚苯乙烯等；乙烯樹脂，例如氯乙烯、聚乙酸乙烯酯等；苯乙烯系樹脂，以及聚酯、尼龍、聚氨酯、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物(EVA)和EVA-氯乙烯接枝共聚物。在這些化合物中，易于包含無機(jī)材料例如磁性顆粒的熱塑性樹脂是聚氯化乙烯、EVA、NBR、聚烯烴系樹脂和合成橡膠，它們可以單獨(dú)使用或以它們合適的混合物的形式使用。在該實(shí)施方案中，可以使用聚烯烴系樹脂。將上述磁各向異性顆粒加入聚烯烴系樹脂中，混合該混合物，以及將通過熱熔制備的漿體裝入擠壓成型機(jī)中。
將裝入的漿體擠壓通過安裝在擠壓成型機(jī)端部的磁場裝置，從而獲得其顆粒分布具有固定取向和柔韌性的成型磁體。使用磁化裝置適當(dāng)?shù)卮呕尚痛朋w以便與顆粒排列一致。通過使用不同的模具可以連續(xù)地形成具有各種形狀的成型磁體。因此，該成型方法特別地適合于獲得延伸磁體。
至于磁各向異性顆粒和熱塑性聚烯烴系合成樹脂的比例，通過提高合成樹脂的比例，可以便于成型，而降低磁各向異性顆粒的比例將導(dǎo)致磁體磁性能的的惡化。通過提高磁各向異性顆粒的比例，可以改善磁性能，而降低作為粘結(jié)劑的合成樹脂的比例將導(dǎo)致難以成型。經(jīng)權(quán)衡，釤-鐵-氮磁各向異性顆粒的加入量是約90重量％或更多。
根據(jù)本發(fā)明，如果通過使用釤-鐵-氮磁各向異性顆粒以該方式獲得擠壓成型磁體，那么可以獲得非常高的約7至10(MG Oe)的最大能量積(最大(BH))。因?yàn)樽⒛３尚偷蔫F氧體磁體的最大(BH)是1.6至2.3，注模成型的釹-鐵-硼磁體的最大(BH)是5至7，以及鑒于按照擠壓成型、注模成型和壓模成型的次序最大能量積通常是升高的事實(shí)，所以可以認(rèn)為該擠壓成型的磁體是非常優(yōu)良的。
在本發(fā)明的第二實(shí)施方案中，以合適的量向上述以磁各向異性顆粒存在的釤-鐵-氮系永磁材料中加入主要由鐵組成的氧化化合物例如鋇-鐵氧體(BaO 6Fe2O3)或鍶-鐵氧體(SrO 6Fe2O3)的作為磁各向異性顆粒的鐵氧體顆粒，然后將該混合物加入到熱塑性聚烯烴系合成樹脂(或合成橡膠或任何其他的熱塑性樹脂)中，并捏合在一起。然后熱熔該混合物，并作為捏合物裝入擠壓成型機(jī)中。將裝入的捏合物擠壓通過安裝在擠壓成型機(jī)端部并具有內(nèi)模的磁場裝置，從而獲得成型磁體。然后使用磁化裝置適當(dāng)?shù)卮呕尚痛朋w以便與顆粒排列一致，因此獲得永久磁體。
可以調(diào)整釤-鐵-氮系磁各向異性顆粒和鐵氧體顆粒的比例以獲得所希望的在2至7(或10)(MGOe)范圍中的最大能量積(最大(BH))；例如，通過調(diào)整釤-鐵-氮磁各向異性顆粒和鐵氧體顆粒的比例分別為80和20％，可以獲得最大能量積(最大(BH))約是5(MGOe)的永久磁體。
在上述實(shí)施方案中，使用磁各向異性顆粒作為釤-鐵-氮永磁材料，但是也可以使用磁各向同性顆粒。同樣可以使用磁各向同性鐵氧體顆粒以及磁各向異性鐵氧體顆粒。因此，根據(jù)釤-鐵-氮系顆粒和鐵氧體顆粒是否是各向異性或各向同性，可以設(shè)想到釤-鐵-氮系顆粒和鐵氧體顆粒存在四種組合方式，即，同上述實(shí)施方案，其中前者和后者顆粒這二者均是磁各向異性顆粒的組合方式；其中前者和后者顆粒分別是磁各向異性和各向同性的組合方式；其中前者和后者顆粒分別是磁各向同性和各向異性的組合方式和其中前者和后者顆粒這二者均是磁各向同性的組合方式。此外，除其中前者和后者顆粒這二者均是磁各向同性的組合方式外，可以通過由配備于模具的磁場裝置提供的磁場取向。
正如上面所描述的一樣，根據(jù)本發(fā)明，使用釤-鐵-氮磁性顆粒的擠壓成型磁體可以通過磁化磁體來獲得，其中所述的磁體是通過將由釤、鐵和氮組成的釤-鐵-氮系磁性顆粒加入合成橡膠或熱塑性合成樹脂中，并使所獲得的混合物擠壓成型而得到的，并且該磁體是柔韌性的。因此，可以獲得具有優(yōu)良的模塑性、柔韌性和磁性能以及高的最大能量積(最大(BH))的擠壓成型磁體。
此外，根據(jù)本發(fā)明，具有優(yōu)良的模塑性和柔韌性的擠壓成型磁體可以如下獲得，即在合成橡膠或熱塑性合成樹脂中加入作為磁各向異性顆粒的釤-鐵-氮磁性顆粒，使所獲得的混合物擠壓成型，同時使其磁場定向。因此可以獲得具有優(yōu)良模塑性和柔韌性的擠壓成型磁體，該擠壓成型磁體的磁性顆粒排列具有固定的取向，以及該擠壓成型磁體具有優(yōu)良的磁性性能和具有迄今為止在常規(guī)磁性材料中未發(fā)現(xiàn)的高的最大能量積(最大(BH))。
根據(jù)本發(fā)明，擠壓成型磁體可以如下獲得，即在合成橡膠或熱塑性合成樹脂中加入作為磁各向異性顆粒的釤-鐵-氮系磁性顆粒，使所獲得的混合物擠壓成型，同時使其磁場定向。因此可以獲得具有優(yōu)良模塑性和柔韌性的擠壓成型磁體，該擠壓成型磁體的磁性顆粒排列具有固定的取向，以及該擠壓成型磁體具有優(yōu)良的磁性性能和具有迄今為止在常規(guī)磁性材料中未發(fā)現(xiàn)的高的最大能量積(最大(BH))。
此外，根據(jù)本發(fā)明，擠壓成型磁體可以如下獲得，即在合成橡膠或熱塑性合成樹脂中加入作為磁各向異性顆粒的釤-鐵-氮磁性顆粒和鐵氧體顆粒，使所獲得的混合物擠壓成型，同時使其磁場定向。因此可以獲得具有優(yōu)良模塑性和柔韌性的擠壓成型磁體，該擠壓成型磁體的這二種顆粒排列具有固定的取向，以及該擠壓成型磁體具有迄今為止在常規(guī)磁性材料中未發(fā)現(xiàn)的高的最大能量積(最大(BH))，并且通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整鐵氧體顆粒的比例可以將該最大能量積調(diào)整到所希望的值。
此外，通過使用熱塑性聚烯烴系合成樹脂作為熱塑性合成樹脂，可以獲得令人滿意的無機(jī)磁性顆粒和合成樹脂的混合物，并因此獲得令人滿意的擠壓成型磁體。
權(quán)利要求
1.一種使用釤-鐵-氮系磁性顆粒的擠壓成型磁體，其是如下獲得的，即在合成橡膠或熱塑性合成樹脂中加入由釤、鐵和氮組成的釤-鐵-氮磁性顆粒，使所獲得的混合物成型以得到柔韌性材料，并磁化該柔韌性材料。
2.一種使用釤-鐵-氮系磁性顆粒的擠壓成型磁體，其是如下獲得的，即在合成橡膠或熱塑性合成樹脂中加入由釤、鐵和氮組成的釤-鐵-氮磁性顆粒和鐵氧體顆粒，使所獲得的混合物成型以得到柔韌性材料，并磁化該柔韌性材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2之一的使用釤-鐵-氮系磁性顆粒的擠壓成型磁體，其中在合成橡膠或熱塑性合成樹脂中加入釤-鐵-氮磁性顆粒作為磁各向異性顆粒，并使所獲得的混合物擠壓成型同時使其磁場定向。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的使用釤-鐵-氮系磁性顆粒的擠壓成型磁體，其中在合成橡膠或熱塑性合成樹脂中加入釤-鐵-氮磁性顆粒和鐵氧體顆粒作為磁各向異性顆粒，并使所獲得的混合物擠壓成型同時使其磁場定向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2之一的使用釤-鐵-氮系磁性顆粒的擠壓成型磁體，其中合成橡膠或熱塑性合成樹脂是熱塑性聚烯烴系合成樹脂。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用釤－鐵－氮材料的擠壓成型磁體，其具有優(yōu)良的磁性能。該材料是通過將釤－鐵合金放置在約500℃的氮?dú)庵校瑥亩鴮⒌脶煟F合金的鐵晶格中的方法來制備的。將制備的永磁材料加入熱塑性合成樹脂中，熱熔該混合物并捏合。將因此獲得的漿體裝入擠壓成型機(jī)中并擠壓通過安裝在擠壓成型機(jī)端部的磁場裝置，從而獲得其顆粒分布具有固定取向并具柔韌性的成型磁體。用磁化裝置適當(dāng)?shù)卮呕尚痛朋w以便與顆粒排列一致。
文檔編號H01F1/059GK1239310SQ99109138
公開日1999年12月22日 申請日期1999年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月15日
發(fā)明者伊藤登 申請人:株式會社馬格克斯