一种永磁铁氧体烧结磁体注射成型颗粒料及其制备与应用的制作方法

本发明涉及陶瓷粉末注射成型领域，特别是一种永磁铁氧体烧结磁体注射成型颗粒料及其制备与应用。

背景技术：

陶瓷粉末注射成型技术是一种结合传统聚合物注射成型技术和粉末冶金技术的成型方法，具有近净成形生产零部件的巨大潜力，其优势在于能够高效率大批量地制造形状复杂、高精密度、高性能的小型精密零部件，因而得到人们越来越广泛的关注。目前，由于电子设备的小型化而越来越需要小型且复杂的零部件，一些复杂的铁氧体磁性器件已经成功运用粉末注射成型技术生产制造。

陶瓷粉末注射成型技术包含混合，成型，脱脂和烧结四个阶段，每个阶段的生产工艺取决于使用哪种类型的粘结剂体系。在粉末注射成型生产工艺中，粘结剂配方和脱脂工艺扮演着非常重要的角色，其中粘结剂必须将粉末均匀包覆并使它得到理想的形状，随后在烧结前必须脱除并使胚体不产生弯曲变形等缺陷。因此，大部分粘结剂体系通常设计成为多组分体系。

目前陶瓷粉末注射成型所使用的粘结剂体系一般包括聚乙烯、蜡、硬脂酸等，具体组成和含量各有不同，相应地，脱脂工艺通常为溶剂脱脂-热脱脂的两步脱脂方法。然而在溶剂脱脂过程中易出现粘结剂-粉末分离、粉末团聚、初始孔隙不足等而导致坯体弯曲变形等缺陷。

在公开的中国专利文献中，可见关于粉末注射成型用粘结剂的技术信息，典型的如发明专利授权公布号cn104761263a推荐的“一种粉末注射成型用粘结剂及其制备方法”，所述的粘结剂按重量百分比由以下组分组成：聚乙二醇60％-80％，聚甲基丙烯酸甲酯10％-35％，硬脂酸1％-10％。采用虹吸热脱脂工艺脱除有机物。如发明专利授权公布号cn104860684a推荐的“一种氮化铝陶瓷注射成型用粘结剂及应用方法”，所述的粘结剂成份如下：微晶蜡50％-70％，高聚物25％-40％，表面改性剂3％-10％，树脂2％-12％。所使用的粉末为氮化铝，采用煤油脱脂和热脱脂。如发明专利授权公布号cn103911100a推荐的“一种粉末注射成型用聚甲醛基粘结剂及其制备方法”，所述粘结剂按质量百分比由以下组分组成：共聚甲醛80％-89.5％，耐冲击聚苯乙烯4％-10％，相容剂1％-2.5％，石蜡5％-11％，抗氧化剂0.5％-1％。以上的体系多以石蜡为基础组分，虽然有利于共混挤出及注射成型，然后，后续脱脂过程中往往容易发生聚合物团聚、粉体分离、弯曲变形等缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种以改性蜡基体为主要组分的新型粘结剂体系，该粘结剂相比纯石蜡体系粘结剂，具有加工流动性好，粉末在粘结剂中分散均匀性好，尤其能改善坯体在溶剂脱脂过程中弯曲变形等缺陷，提高脱脂效率。同时提出一种该粘结剂体系与锶铁氧体粉末复合的应用方法，制备适合永磁铁氧体烧结的注射成型颗粒料。

本发明采用以下技术方案：

一种永磁铁氧体烧结磁体注射成型颗粒料，其特征在于所述永磁铁氧体烧结磁体注射成型颗粒料由以下组分按体积百分比组成：

所述的改性蜡基体为巴西棕榈蜡、聚酰胺蜡和微晶蜡构成的混合物，基于所述的改性蜡基体各组份按以下体积百分比组成：

巴西棕榈蜡50-70vol.％

聚酰胺蜡25-40vol.％

微晶蜡5-10vol.％

所述的表面改性剂为硬脂酸；所述的增塑剂为癸二酸二丁酯。

进一步，本发明所述铁氧体磁粉为锶铁氧体磁粉。

进一步，本发明所述铁氧体磁粒度为0.5-1微米。

进一步，本发明所述的永磁铁氧体烧结磁体注射成型颗粒料优选由以下组分按体积百分比组成改性蜡基体基体占22vol.％、铁氧体磁粉占55vol.％、高密度聚乙烯占18vol.％、硬脂酸占3.5vol.％、癸二酸二丁酯占1.5vol.％；其中所述的改性蜡基体基于所述的改性蜡基由以下组分按体积百分比组成：65vol.％巴西棕榈蜡、30vol.％聚酰胺蜡、5vol.％微晶蜡构成改性蜡基体。

进一步，本发明提供一种所述的永磁铁氧体烧结磁体注射成型颗粒料的制备方法，所述方法按以下步骤进行：

(1)将巴西棕榈蜡、聚酰胺蜡和微晶蜡按所述体积百分比组成混合，在80-100℃之间混炼制得改性蜡基体；

(2)按所述永磁铁氧体烧结磁体注射成型颗粒料组分的体积百分比取高密度聚乙烯、改性蜡基体、表面改性剂与铁氧体磁粉混合均匀，随后经过喂料机进入双螺杆挤出机，挤出造粒得到混合喂料，即为所述的永磁铁氧体烧结磁体注射成型颗粒料；螺杆转速为15-25rad/s，喂料机转速为15-20rad/s，挤出机温度为130-140℃。

此外，本发明还提供一种所述的永磁铁氧体烧结磁体注射成型颗粒料在制备永磁铁氧体烧结磁体的应用。

进一步，所述应用方法具体为：

将制得的磁铁氧体烧结磁体注射成型颗粒料在注射成型机上进行注射成型，得到烧结磁体的坯体，注塑成型温度为130-150℃；然后，将烧结磁体的坯体进行溶剂-热两步脱脂，第一步在45-55℃的正庚烷试剂中进行溶剂脱脂5-8h，第二步将溶剂脱脂件放入箱式炉内，控制炉内温度从室温以1.5-5℃/min的升温速率升温至600-650℃，完成热脱脂；最后，将脱脂后的坯体放入马弗炉中，经1250-1300℃烧结2-4h，得到永磁铁氧体烧结磁体。

本发明的有益效果：本发明中采用的改性蜡基体组分，相比于纯石蜡粘结剂体系，具有更低的粘度，因此，提高了加工流动性能，同时提高蜡基体在高密度聚乙烯中的分散均匀性，继而提高锶铁氧体粉末在粘结剂中分散均匀性，从而改善了坯体在溶剂脱脂过程中弯曲变形等缺陷。

附图说明

图1：实施例4样品分别在脱脂前、溶剂脱脂后和热脱脂后的照片。

图2-11：实施例1-10样品烧结后的断面形貌图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1

颗粒料各组元及体积分数如下：

其中：改性蜡基体各组分体积分数如下：

巴西棕榈蜡70％

聚酰胺蜡25％

微晶蜡5％

根据以上配方，将巴西棕榈蜡(8015-86-9)、聚酰胺蜡(new-0404)和微晶蜡(80号)在100℃混炼制得改性蜡基体颗粒；将一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蜡基体、硬脂酸(57-11-4)与锶铁氧体粉末混合均匀，随后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到混合喂料，螺杆转速为20rad/s，喂料机转速为16rad/s，挤出机温度为从进料口到出料口依次为130、130、135、140、140℃。将制得的颗粒料在注射成型机上进行注射成型，得到烧结磁体的注射成型坯体。注塑成型温度从上到下依次为130、145、150℃。然后，将注塑成型坯体进行溶剂-热两步脱脂，第一步在50℃的正庚烷试剂中进行溶剂脱脂6h，第二步将溶剂脱脂件放入箱式炉内，控制炉内温度从室温以1.5℃/min的升温速率升温至600℃，完成热脱脂。最后，将脱脂后的坯体放入马弗炉中，经1300℃烧结2h，得到永磁铁氧体烧结磁体。注射出来的坯体表面光洁，尺寸均匀，溶剂脱脂后无明显弯曲变形，再经热脱脂后，脱脂率可达到98.7％，烧结后的样品断面结构致密。

实施例2

颗粒料各组元及体积分数如下：

其中：改性蜡基体各组分体积分数如下：

巴西棕榈蜡70％

聚酰胺蜡25％

微晶蜡5％

根据以上配方，将巴西棕榈蜡(8015-86-9)、聚酰胺蜡(new-0404)和微晶蜡(80号)在100℃混炼制得改性蜡基体颗粒；将一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蜡基体、硬脂酸(57-11-4)与锶铁氧体粉末混合均匀，随后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到混合喂料，螺杆转速为20rad/s，喂料机转速为16rad/s，挤出机温度从进料口到出料口依次为130、130、135、140、140℃。将制得的颗粒料在注射成型机上进行注射成型，得到烧结磁体的注射成型坯体。注塑成型温度从上到下依次为130、145、150℃。然后，将注塑成型坯体进行溶剂-热两步脱脂，第一步在50℃的正庚烷试剂中进行溶剂脱脂6h，第二步将溶剂脱脂件放入箱式炉内，控制炉内温度从室温以5℃/min的升温速率升温至600℃，完成热脱脂。最后，将脱脂后的坯体放入马弗炉中，经1300℃烧结2h，得到永磁铁氧体烧结磁体。注射出来的坯体表面光洁，尺寸均匀，溶剂脱脂后无明显弯曲变形，再经热脱脂后，脱脂率可达到98.9％，烧结后的样品断面结构致密。

实施例3

颗粒料各组元及体积分数如下：

其中：改性蜡基体各组分体积分数如下：

巴西棕榈蜡70％

聚酰胺蜡25％

微晶蜡5％

根据以上配方，将巴西棕榈蜡(8015-86-9)、聚酰胺蜡(new-0404)和微晶蜡(80号)在100℃混炼制得改性蜡基体颗粒；将一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蜡基体、硬脂酸(57-11-4)与锶铁氧体粉末混合均匀，随后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到混合喂料，螺杆转速为20rad/s，喂料机转速为16rad/s，挤出机温度从进料口到出料口依次为130、130、135、140、140℃。将制得的颗粒料在注射成型机上进行注射成型，得到烧结磁体的注射成型坯体。注塑成型温度从上到下依次为130、145、150℃。然后，将注塑成型坯体进行溶剂-热两步脱脂，第一步在50℃的正庚烷试剂中进行溶剂脱脂6h，第二步将溶剂脱脂件放入箱式炉内，控制炉内温度从室温以3℃/min的升温速率升温至650℃，完成热脱脂。最后，将脱脂后的坯体放入马弗炉中，经1300℃烧结2h，得到永磁铁氧体烧结磁体。注射出来的坯体表面光洁，尺寸均匀，溶剂脱脂后无明显弯曲变形，再经热脱脂后，脱脂率可达到99.2％，烧结后的样品断面结构致密。

实施例4

颗粒料各组元及体积分数如下：

其中：改性蜡基体各组分体积分数如下：

巴西棕榈蜡65％

聚酰胺蜡30％

微晶蜡5％

根据以上配方，将巴西棕榈蜡(8015-86-9)、聚酰胺蜡(new-0404)和微晶蜡(80号)在100℃混炼制得改性蜡基体颗粒；将一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蜡基体、硬脂酸(57-11-4)与锶铁氧体粉末混合均匀，随后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到混合喂料，螺杆转速为20rad/s，喂料机转速为16rad/s，挤出机温度从进料口到出料口依次为130、130、135、140、140℃。将制得的颗粒料在注射成型机上进行注射成型，得到烧结磁体的注射成型坯体。注塑成型温度从上到下依次为130、145、150℃。然后，将注塑成型坯体进行溶剂-热两步脱脂，第一步在50℃的正庚烷试剂中进行溶剂脱脂6h，第二步将溶剂脱脂件放入箱式炉内，控制炉内温度从室温以1.5℃/min的升温速率升温至600℃，完成热脱脂。最后，将脱脂后的坯体放入马弗炉中，经1300℃烧结2h，得到永磁铁氧体烧结磁体。注射出来的坯体表面光洁，尺寸均匀，溶剂脱脂后无明显弯曲变形，再经热脱脂后，脱脂率可达到99.8％，烧结后的样品断面结构致密。实施例4样品分别在脱脂前、溶剂脱脂后和热脱脂后的照片如图1所示。

实施例5

颗粒料各组元及体积分数如下：

其中：改性蜡基体各组分体积分数如下：

巴西棕榈蜡50％

聚酰胺蜡40％

微晶蜡10％

根据以上配方，将巴西棕榈蜡(8015-86-9)、聚酰胺蜡(new-0404)和微晶蜡(80号)在100℃混炼制得改性蜡基体颗粒；将一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蜡基体、硬脂酸(57-11-4)与锶铁氧体粉末混合均匀，随后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到混合喂料，螺杆转速为20rad/s，喂料机转速为16rad/s，挤出机温度从进料口到出料口依次为130、130、135、140、140℃。将制得的颗粒料在注射成型机上进行注射成型，得到烧结磁体的注射成型坯体。注塑成型温度从上到下依次为130、145、150℃。然后，将注塑成型坯体进行溶剂-热两步脱脂，第一步在50℃的正庚烷试剂中进行溶剂脱脂6h，第二步将溶剂脱脂件放入箱式炉内，控制炉内温度从室温以5℃/min的升温速率升温至600℃，完成热脱脂。最后，将脱脂后的坯体放入马弗炉中，经1300℃烧结2h，得到永磁铁氧体烧结磁体。注射出来的坯体表面光洁，尺寸均匀，溶剂脱脂后无明显弯曲变形，再经热脱脂后，脱脂率可达到99.5％，烧结后的样品断面结构致密。

实施例6

颗粒料各组元及体积分数如下：

其中：改性蜡基体各组分体积分数如下：

巴西棕榈蜡50％

聚酰胺蜡40％

微晶蜡10％

根据以上配方，将巴西棕榈蜡(8015-86-9)、聚酰胺蜡(new-0404)和微晶蜡(80号)在100℃混炼制得改性蜡基体颗粒；将一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蜡基体、硬脂酸(57-11-4)与锶铁氧体粉末混合均匀，随后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到混合喂料，螺杆转速为20rad/s，喂料机转速为16rad/s，挤出机温度从进料口到出料口依次为130、130、135、140、140℃。将制得的颗粒料在注射成型机上进行注射成型，得到烧结磁体的注射成型坯体。注塑成型温度从上到下依次为130、145、150℃。然后，将注塑成型坯体进行溶剂-热两步脱脂，第一步在50℃的正庚烷试剂中进行溶剂脱脂6h，第二步将溶剂脱脂件放入箱式炉内，控制炉内温度从室温以5℃/min的升温速率升温至600℃，完成热脱脂。最后，将脱脂后的坯体放入马弗炉中，经1300℃烧结2h，得到永磁铁氧体烧结磁体。注射出来的坯体表面光洁，尺寸均匀，溶剂脱脂后无明显弯曲变形，再经热脱脂后，脱脂率可达到99.6％，烧结后的样品断面结构致密。

实施例7

颗粒料各组元及体积分数如下：

其中：改性蜡基体各组分体积分数如下：

巴西棕榈蜡50％

聚酰胺蜡40％

微晶蜡10％

根据以上配方，将巴西棕榈蜡(8015-86-9)、聚酰胺蜡(new-0404)和微晶蜡(80号)在100℃混炼制得改性蜡基体颗粒；将一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蜡基体、硬脂酸(57-11-4)与锶铁氧体粉末混合均匀，随后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到混合喂料，螺杆转速为20rad/s，喂料机转速为16rad/s，挤出机温度从进料口到出料口依次为130、130、135、140、140℃。将制得的颗粒料在注射成型机上进行注射成型，得到烧结磁体的注射成型坯体。注塑成型温度从上到下依次为130、145、150℃。然后，将注塑成型坯体进行溶剂-热两步脱脂，第一步在50℃的正庚烷试剂中进行溶剂脱脂6h，第二步将溶剂脱脂件放入箱式炉内，控制炉内温度从室温以1.5℃/min的升温速率升温至600℃，完成热脱脂。最后，将脱脂后的坯体放入马弗炉中，经1300℃烧结2h，得到永磁铁氧体烧结磁体。注射出来的坯体表面光洁，尺寸均匀，溶剂脱脂后无明显弯曲变形，再经热脱脂后，脱脂率可达到99.3％，烧结后的样品断面结构致密。

实施例8

颗粒料各组元及体积分数如下：

其中：改性蜡基体各组分体积分数如下：

巴西棕榈蜡65％

聚酰胺蜡30％

微晶蜡5％

根据以上配方，将巴西棕榈蜡(8015-86-9)、聚酰胺蜡(new-0404)和微晶蜡(80号)在100℃混炼制得改性蜡基体颗粒；将一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蜡基体、硬脂酸(57-11-4)与锶铁氧体粉末混合均匀，随后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到混合喂料，螺杆转速为20rad/s，喂料机转速为20rad/s，挤出机温度从进料口到出料口依次为130、130、135、140、140℃。将制得的颗粒料在注射成型机上进行注射成型，得到烧结磁体的注射成型坯体。注塑成型温度从上到下依次为130、145、150℃。然后，将注塑成型坯体进行溶剂-热两步脱脂，第一步在45℃的正庚烷试剂中进行溶剂脱脂8h，第二步将溶剂脱脂件放入箱式炉内，控制炉内温度从室温以1.5℃/min的升温速率升温至650℃，完成热脱脂。最后，将脱脂后的坯体放入马弗炉中，经1250℃烧结2h，得到永磁铁氧体烧结磁体。注射出来的坯体表面光洁，尺寸均匀，溶剂脱脂后无明显弯曲变形，再经热脱脂后，脱脂率可达到98.2％，烧结后的样品断面结构致密。

实施例9

颗粒料各组元及体积分数如下：

其中：改性蜡基体各组分体积分数如下：

巴西棕榈蜡65％

聚酰胺蜡30％

微晶蜡5％

根据以上配方，将巴西棕榈蜡(8015-86-9)、聚酰胺蜡(new-0404)和微晶蜡(80号)在100℃混炼制得改性蜡基体颗粒；将一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蜡基体、硬脂酸(57-11-4)与锶铁氧体粉末混合均匀，随后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到混合喂料，螺杆转速为15rad/s，喂料机转速为15rad/s，挤出机温度从进料口到出料口依次为130、130、135、140、140℃。将制得的颗粒料在注射成型机上进行注射成型，得到烧结磁体的注射成型坯体。注塑成型温度从上到下依次为130、145、150℃。然后，将注塑成型坯体进行溶剂-热两步脱脂，第一步在55℃的正庚烷试剂中进行溶剂脱脂5h，第二步将溶剂脱脂件放入箱式炉内，控制炉内温度从室温以1.5℃/min的升温速率升温至650℃，完成热脱脂。最后，将脱脂后的坯体放入马弗炉中，经1250℃烧结2h，得到永磁铁氧体烧结磁体。注射出来的坯体表面光洁，尺寸均匀，溶剂脱脂后无明显弯曲变形，再经热脱脂后，脱脂率可达到98.9％，烧结后的样品断面结构致密。

实施例10

颗粒料各组元及体积分数如下：

其中：改性蜡基体各组分体积分数如下：

巴西棕榈蜡65％

聚酰胺蜡30％

微晶蜡5％

根据以上配方，将巴西棕榈蜡(8015-86-9)、聚酰胺蜡(new-0404)和微晶蜡(80号)在80℃混炼制得改性蜡基体颗粒；将一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蜡基体、硬脂酸(57-11-4)与锶铁氧体粉末混合均匀，随后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到混合喂料，螺杆转速为25rad/s，喂料机转速为15rad/s，挤出机温度从进料口到出料口依次为130、130、135、140、140℃。将制得的颗粒料在注射成型机上进行注射成型，得到烧结磁体的注射成型坯体。注塑成型温度从上到下依次为130、145、150℃。然后，将注塑成型坯体进行溶剂-热两步脱脂，第一步在55℃的正庚烷试剂中进行溶剂脱脂5h，第二步将溶剂脱脂件放入箱式炉内，控制炉内温度从室温以1.5℃/min的升温速率升温至650℃，完成热脱脂。最后，将脱脂后的坯体放入马弗炉中，经1300℃烧结4h，得到永磁铁氧体烧结磁体。注射出来的坯体表面光洁，尺寸均匀，溶剂脱脂后无明显弯曲变形，再经热脱脂后，脱脂率可达到98.9％，烧结后的样品断面结构致密。

图2－11分别显示了实施例1－10所得到的烧结样品的断面结构，从图中可以看出，这些样品具有相似的断面显微结构，样品烧结致密，有微量的闭气孔残留在样品中，这与晶粒生长较快有关。