温压成形制备高性能各向异性钕铁硼粘结磁体

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1、http://www.paper.edu.cn1温压成形制备高性能各向异性钕铁硼粘结磁体1,211122陶斯武，田建军，段柏华，曲选辉，本蔵義信，御手洗浩成，2野口健儿1北京科技大学材料科学与工程学院，北京(100083)2爱知制钢株式会社，日本(476-8666)E-mail：dbh72@163.com摘要：本文采用各向异性钕铁硼粉末，通过温压成形工艺制备粘结永磁体。通过实验分析确定了温压成形工艺的温度和压力，并对比分析了磁体的磁性能和热稳定性。结果显示，温度主要决定于粘结剂体系的粘度、软化点和凝胶时间，其合适的温度为110

2、℃。增加成形压力可有效提高永磁体的密度和磁性能，但压力过大会造成磁粉颗粒破碎，合适的成形压力为700MPa。各向异性粘结磁体的磁通量随温度变化很小，其原因在于具有高的矫顽力和高的方形性。各向异性粘结钕铁硼磁体的磁性能：Br=9.8kG,iHc=17.1kOe,andBHmax=20.9MGOe。关键词：各向异性粘结磁体，钕铁硼，温压成形，磁性能1.前言[1]自从1984年钕铁硼磁体被发现后，由于其具有高的磁性能将会继续受到广泛的关注。[2]随着工业产品小型化的发展趋势，粘结钕铁硼磁体的应用领域正不断地增长。然而，粘结[3-4]

3、磁体的热稳定性差，限制了它的应用，如汽车马达中的磁体，常常处在高温状下。与各向同性粘结磁体，采用各向异性钕铁硼粉末制备各向异性粘结钕铁硼磁体的磁性优异，将显著提高磁体使用温度。因此，研究高磁能积和高矫顽力的各向异性粘结磁体，将是提高其热稳定性的有效方法之一。各向异性粘结磁体不同于各向同性粘结磁体，它在压制过程需施加磁场，使磁性粉末的易磁化方向沿磁场方向排列。只有获得较高的取向度，磁体才能呈现优[5-8]良的磁性能。磁粉在磁场中取向主要受磁粉转动力矩和摩擦力控制。磁粉的转动力矩正比于取向磁场强度和磁粉本身的饱和磁化强度。磁粉的摩

4、擦力主要包括粉末间的静磁相互作用力、机械啮合力以及包覆在磁粉表面的粘结剂流变时的内摩擦力。由于摩擦力的影响，压制时不能有效、均匀地传递压力，造成压坯密度分布不均匀、磁体取向度低、磁体磁性能不高等。针对这些问题，本文采用温压成形工艺制备各向异性粘结NdFeB磁体，并分析了它的磁性能和热稳定性。2.实验本实验采用爱知制钢的d-HDDR各向异性钕铁硼磁粉，与环氧树脂、固化剂及添加剂混合混炼后，采用温压成形工艺制备了Φ7mm×7mm×7mm规格的各向异性磁体，成形磁场强度为25kOe。采用d-HDDR磁粉制备各向异性粘结磁体的编号为M

5、F21H。本实验采用MQP钕铁硼磁粉制备了各向同性粘结磁体，其编号MQP-B，并与各向异性磁体MF21H进行了对比。磁体的磁性能采用磁滞回线仪（BHU-25，RikenDenshiCo）进行测量；磁通量由磁通量计测定；通过测定高温下的磁通量来研究磁体的抗热性；根据线圈匝数和线圈面积，计算出磁通密度；通过在一定高温下放置一定时间后测量磁体的不可逆磁通量，研究磁体的热稳定性。1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金项目(20040008015)的资助。-1-http://www.paper.edu.cn3.结果和讨论3.1温压成

6、形温度图1是温度对粘结剂粘度的影响。可以看出，温度小于110℃时，粘结剂的粘度较低，呈流动状态。此时，粘结剂在粉体表面铺展和流动，粘结剂流变时的内摩擦力较小，带动磁粉在模腔中重新排列，有效减小颗粒间的孔隙率，提高填充度。此外，粉末颗粒间及其与模壁间的摩擦力不是很大，在磁场转动力矩的作用下，粉末颗粒较容易地旋转和滑动，易于沿磁场方向排列，磁体的取向度较高。当温度大于110℃后，粘结剂粘度逐渐增加，尤其温度超过120℃后，粘度显著增加。此时，粘结剂流动性变差，内摩擦力增加，导致粉末颗粒间及其与模壁间的摩擦力变大，造成磁体的取向度降

7、低，磁性能下降。因此，温压工艺的温度在110℃为宜。180160140120/Pa100-5806040粘度×10200-208090100110120130140150160170温度/℃图1粘结剂粘度和温度的关系3.2成形压力成形压力对磁体密度和最大磁能积的影响如图2所示。可以看出，磁体密度随压力的升高而明显增加，当压力大于700MPa后，密度增加趋势减小，并趋于饱和值。随着密度的增加，磁体的最大磁能积也随之提高，在压力达到700MPa时磁能积达到最大值。这是因为：当压力较小时，随着压力的增加，添加剂能够均匀的填充永磁体内

8、磁粉颗粒的空隙，减小了空洞，提高了永磁体的密度，使永磁体内的非磁性物质的体积分数减小，而磁粉的体积分数升高，使永磁体的磁能积升高。当压力大于700MPa后，进一步提高成形压力，会造成磁粉颗粒破碎，永磁体的磁性能降低，同时模具的寿命要大大缩短。因此，其合适的成形压力为700MP