一种高性能钕铁硼磁体的制备方法和应用与流程

本发明涉及钕铁硼磁体，具体为一种高性能钕铁硼磁体的制备方法和应用。

背景技术：

1、钕铁硼磁体作为第三代稀土永磁材料，其优点是性价比高，体积小、重量轻、良好的机械特性和磁性强，适用于制造各种高性能、形状复杂的产品，成为许多现代工业技术中不可缺少的关键基础支撑材料，随着信息技术的快速发展，为钕铁硼产业带来更为广阔的市场前景，但是目前在市面上钕铁硼材料制备工艺复杂，不易用于广泛生产。

2、烧结钕铁硼磁体的组织结构导致其自身容易氧化，因此需要对磁体的表面进行处理，以提高耐氧化能力，现有技术多采用磁控溅射镀、混合镀层和磁控溅射镀，但是存在步骤繁琐，设备结构要求高的问题，且镀层和磁体的结合力比较差；另外磁粉的粒径一致性对磁粉质量和烧结磁体的各方面性能有很重要的影响，大颗粒混入到磁粉中会严重影响磁粉的质量和烧结磁体的各方面性能，不仅降低了钕铁硼粉料的成材率，浪费了稀土资源，还提高了生产成本。本发明通过优化磁体成分组成、改善制粉工艺和成型技术，克服了易氧化的问题，提高了钕铁硼磁体的综合性能。

3、磁性橡胶是一种新型的高分子复合材料，它将磁性材料颗粒填充到橡胶中，再用传统的橡胶加工方法进行加工成型，与传统的磁性材料相比，磁性橡胶具有密度小、抗腐蚀性好等，在电机、驱动器与强力磁铁等领域应用广泛；但是钕铁硼磁粉与橡胶有机基体之间的相容性差，导致橡胶磁在使用过程中器件易产生性能损伤或不稳定性等。本发明通过对钕铁硼磁体表面进行改性，在界面处通过化学反应形成了化学键，与橡胶的大分子链发生交联，从而提高了橡胶磁的力学性能和磁性能，拓展了其应用范围。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种高性能钕铁硼磁体的制备方法和应用，克服了现有技术制备的钕铁硼磁体易氧化和矫顽力低的问题，同时进一步提高了橡胶的磁性和力学性能。

3、（二）技术方案

4、一种高性能钕铁硼磁体的制备方法，所述钕铁硼磁体中各成分由以下质量百分比组成，18-25%nd、4.2-6.6%pr、0.5-2.4%dy、60-75%fe、0.2-0.8％co、0.8-2.2%b、0.06-0.11%nb、0.1-0.5%zr、0.4-1.5%al和0.3-0.9%zn；所述制备方法按以下步骤进行：

5、（1）将上述成分配置好的原料放入真空速凝熔炼炉，真空抽至0.01-0.03pa，在1400-1500℃下进行熔炼，然后将熔融的金属液浇注到旋转的水冷铜辊轮上，在一定的辊轮转速下，获得一定厚度的速凝铸片。

6、（2）将步骤（1）中的速凝铸片放入不锈钢氢爆罐中，加入0.02-0.11%的抗氧化剂和0.03-0.08%的润滑剂，在180-220℃、压力为0.1-0.3mpa的氢气压力下吸氢1-3h，然后加热至400-600℃脱氢5-8h，气流磨制成粒径为3.5-4.5μm的粉末，得到高性能钕铁硼磁体。

7、进一步的，所述步骤（1）中辊轮转速为1.2-3.5m/s，铸片厚度为0.1-0.5mm。

8、进一步的，所述步骤（2）中抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚、叔丁基氢醌或丁基羟基茴香醚中的任意一种。

9、进一步的，所述步骤（2）中所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬酯酸镁或矿物油中的任意一种。

10、一种如权利要求1-4任一项所述的制备方法得到的高性能钕铁硼磁体在橡胶中的应用，制备方法如下：

11、s1、将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷溶于乙醇中，搅拌稀释，将高性能钕铁硼磁体粉末加入到硅烷稀释液中，在20-35℃下搅拌分散，静置，在50-60℃下烘干，得到改性高性能钕铁硼磁体。

12、s2、向开炼机中加入环氧化sbs、硅橡胶、氧化锌、硬脂酸、改性高性能钕铁硼磁体、dm促进剂和tt促进剂，混炼均匀，在平板硫化机上进行硫化，硫化温度为140-160℃，硫化压力为8-12mpa，硫化时间为20-40min，接着在磁化场下进行充磁，得到高性能钕铁硼磁性橡胶。

13、进一步的，所述步骤s1中(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷的质量为钕铁硼磁体粉末质量的1.5-3.5%。

14、进一步的，各添加物按重量份计，环氧化sbs为15-25份、硅橡胶为40-60份、氧化锌为3-6份，硬脂酸为1-3份，高性能的钕铁硼磁体为4-15份，dm促进剂为2-4份、tt促进剂为0.2-0.8份。

15、进一步的，磁化场强度为1300-1400ka/m，充磁时间为25-45min。

16、（三）有益的技术效果

17、本发明主要通过以下方法制备高性能钕铁硼磁体：（1）通过加入适量的合金成分如zr、nb等调节钕铁硼磁体的组成，使晶粒均匀化、规则化，降低材料内部的散磁场；加入抗氧化剂和润滑剂，减少钕的氧化，显著降低磁通不可逆损失，使得磁体在高温下的使用性能明显改善；（2）采用速凝铸带工艺促进富钕相的弥散分布，并使晶粒得到细化，对提高烧结钕铁硼磁体的取向度十分有利；（3）改善制粉工艺，采用氢破碎工艺技术，利用稀土永磁合金的吸氢、放氢特性，使铸锭粉化而得到微粉，降低磁粉被氧化的程度；（4）改进磁粉的烧结工艺，采用垂直取向压制成型，使得磁粉在各个方向受力差异不大，提高磁取向度，得到高性能钕铁硼体；（5）采用(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷对磁粉表面进行改性，磁粉表面的羟基与偶联剂的硅氢键发生键联，另外一端的氨基再与环氧化sbs、硅橡胶和其他助剂混炼交联，得到高性能钕铁硼磁性橡胶。

18、适量硅烷偶联剂的加入能增加磁体的抗氧化能力和尺寸稳定性，在钕铁硼磁粉和环氧化sbs之间起到了“分子桥”的作用，将相容性差的两种物质在界面处通过化学反应形成了化学键，使环氧化sbs的大分子链发生交联，同时环氧化sbs与硅橡胶相容性较好，三者之间相互缠绕形成相互贯穿网络结构；钕铁硼磁粉和橡胶混炼时，橡胶的流动性好，能够充分浸润磁粉的表面，缩短了橡胶的混炼时间，防止橡胶基体出现早期硫化的现象，在提高材料力学性能的同时使材料的磁性能也得到一定的提高。

技术特征：

1.一种高性能钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，所述钕铁硼磁体中各成分由以下质量百分比组成，18-25%nd、4.2-6.6%pr、0.5-2.4%dy、60-75%fe、0.2-0.8％co、0.8-2.2%b、0.06-0.11%nb、0.1-0.5%zr、0.4-1.5%al和0.3-0.9%zn；所述制备方法按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的高性能钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中辊轮转速为1.2-3.5m/s，铸片厚度为0.1-0.5mm。

3.根据权利要求1所述的高性能钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚、叔丁基氢醌或丁基羟基茴香醚中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的高性能钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬酯酸镁或矿物油中的任意一种。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的制备方法得到的高性能钕铁硼磁体在橡胶中的应用，其特征在于，制备方法如下：

6.根据权利要求5所述的高性能钕铁硼磁体在橡胶中的应用，其特征在于，所述步骤s1中(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷的质量为钕铁硼磁体粉末质量的1.5-3.5%。

7.根据权利要求5所述的高性能钕铁硼磁体在橡胶中的应用，其特征在于，各添加物按重量份计，环氧化sbs为15-25份、硅橡胶为40-60份、氧化锌为3-6份，硬脂酸为1-3份，高性能的钕铁硼磁体为4-15份，dm促进剂为2-4份、tt促进剂为0.2-0.8份。

8.根据权利要求5所述的高性能钕铁硼磁体在橡胶中的应用，其特征在于，磁化场强度为1300-1400ka/m，充磁时间为25-45min。

技术总结
本发明涉及钕铁硼磁体技术领域，且公开了一种高性能钕铁硼磁体的制备方法和应用，加入适量Zr、Nb、Dy等调节钕铁硼磁体的组成，使晶粒均匀化、规则化；抗氧化剂和润滑剂的添加，减少钕的氧化，改善磁体在高温下的使用性能；采用速凝铸带工艺促进富钕相的弥散分布，提高磁体的取向度；采用氢破碎工艺技术，使铸锭粉化而得到微粉，降低磁粉被氧化的程度；采用垂直取向压制成型，提高了磁稳定性；利用硅烷偶联剂对磁粉表面进行改性，偶联剂的一端与磁粉表面的羟基发生键联，另一端与环氧化SBS、硅橡胶和其他助剂混炼交联，相互缠绕形成相互贯穿网络结构，提高橡胶力学性能的同时也提高了橡胶的磁性能。

技术研发人员：李军,刘超,丁同梅
受保护的技术使用者：江苏普隆磁电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15