粘結(jié)Nd-Fe-B永磁體制備工藝及其性能研究.pdf

1、本文用模壓成型方法制備了粘結(jié)Nd-Fe-B磁體，分析了Nd-Fe-B合金體系的熱力學(xué)性質(zhì)，利用差熱分析儀（DSC）、掃描電鏡（SEM）、抗彎/抗壓強(qiáng)度測(cè)試儀、MATS-2010H永磁材料測(cè)量?jī)x等分析設(shè)備，系統(tǒng)地研究了硅烷耦聯(lián)表面改性處理、粘結(jié)劑含量、強(qiáng)磁場(chǎng)、成型工藝及固化工藝等參數(shù)對(duì)粘結(jié)Nd-Fe-B磁體組織結(jié)構(gòu)和性能的影響，進(jìn)而優(yōu)化了粘結(jié)Nd-Fe-B磁體的制備工藝。 Nd-Fe-B合金體系的熱力學(xué)分析表明，在Nd-Fe-B合

2、金體系熔煉及冷卻過(guò)程中，Nd2Fe14B相變反應(yīng)的吉布斯自由能變化小于零，因此，生成Nd2Fe14B相的相變反應(yīng)是可以自發(fā)進(jìn)行的，這是制備Nd-Fe-B永磁體的先決條件；元素Nd、Fe和B都是容易被氧化的元素，它們氧化物的生成反應(yīng)比Nd2Fe14B相的相變反應(yīng)更容易，因此，在Nd-Fe-B磁體制備過(guò)程中，要盡量降低合金中的氧含量。 用硅烷對(duì)Nd-Fe-B磁粉進(jìn)行表面包覆改性處理，改善了磁粉的抗氧化性，提高了粘結(jié)磁體的相對(duì)密度、力

3、學(xué)性能和磁性能，當(dāng)耦聯(lián)劑含量為1wt％時(shí)，表面處理效果最好。粘結(jié)劑含量對(duì)磁體性能的影響結(jié)果顯示：粘結(jié)磁體的力學(xué)性能隨著粘結(jié)劑含量的增加而增大；而磁性能隨著粘結(jié)劑含量的增加而減小。 本文研究了環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)Nd-Fe-B磁體制備工藝，工藝C是單向壓制成型，且無(wú)保壓時(shí)間，制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，工藝C適合大批量工業(yè)化生產(chǎn)；工藝C制備磁體時(shí)，使磁體獲得最佳力學(xué)性能的工藝條件為：①環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑含量比為7:3，② 160℃左右的固化溫

4、度，③ 620Mpa的成型壓力；磁體的剩磁和最大磁能積隨著成型壓力的增加而增加，而內(nèi)稟矯頑力隨著成型壓力的增加反而降低。本文用強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)Nd-Fe-B磁體進(jìn)行飽和磁化，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度從1.5T增到5T時(shí)，磁體的剩磁Br和最大磁能積(BH)max增加很快；當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度從5T增到10T時(shí)，磁體的Br和(BH)max增加很慢；當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度大于10T以后，磁體的Br和(BH)max幾乎不再增加；磁場(chǎng)強(qiáng)度從低到高變化時(shí)，磁體的內(nèi)稟矯頑力Hci變

5、化不大，沒(méi)有明顯的變化規(guī)律。 本文利用溫壓成型工藝制備了酚醛樹(shù)脂粘結(jié)Nd-Fe-B磁體，溫壓成型磁體的性能比室溫壓制磁體的性能有較大的提高，在酚醛樹(shù)脂含量為3wt％，壓制壓力為620MPa時(shí)，室溫壓制磁體的相對(duì)密度僅為89.4％，剩磁為0.6176T，內(nèi)稟矯頑力為704.2kA/m，最大磁能積為72.1kJ/m3；而溫壓磁體的相對(duì)密度提高到97.3％，剩磁達(dá)到了0.6786T，內(nèi)稟矯頑力達(dá)到了714.2kA/m，最大磁能積達(dá)到了

6、79.7kJ/m3。酚醛樹(shù)脂粘結(jié)Nd-Fe-B磁體可以不進(jìn)行二次固化，未二次固化磁體的最佳溫壓溫度為180℃。當(dāng)其它工藝參數(shù)相同時(shí)，二次固化后磁體的磁性能與未二次固化磁體的磁性能相比降低了，這是因?yàn)槎喂袒?，磁體的熱損失、熱應(yīng)力增大，磁體被氧化的幾率增大，導(dǎo)致磁體的磁性能下降，可見(jiàn)二次固化對(duì)磁體磁性能是不利的。 本文用溫壓成型工藝制備了尼龍（尼龍12）粘結(jié)Nd-Fe-B磁體，160℃溫壓磁體的力學(xué)性能比室溫壓制磁體的力學(xué)性能提

7、高很多，當(dāng)溫壓溫度從160℃增加到190℃時(shí)，磁體力學(xué)性能有少量的增加；當(dāng)溫壓溫度從190℃增加到200℃時(shí)，磁體力學(xué)性能變化不大；磁體的力學(xué)性能隨著成型壓力的增加而增加，沒(méi)有出現(xiàn)拐點(diǎn)；磁體的剩磁和最大磁能積隨著成型壓力的增加而增加，而磁體的內(nèi)稟矯頑力降低；磁體的磁性能隨著固化溫度的升高而降低；對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)Nd-Fe-B磁體及尼龍粘結(jié)Nd-Fe-B磁體的斷口掃描電鏡分析可知，粘結(jié)Nd-Fe-B磁體是一種脆性材料，粘結(jié)劑的含量及粘結(jié)強(qiáng)度

8、是磁體力學(xué)性能的決定因素，大顆粒磁粉自身的強(qiáng)度對(duì)磁體的力學(xué)性能有一定的貢獻(xiàn)。 本文研究了復(fù)合（環(huán)氧樹(shù)脂和尼龍66）粘結(jié)Nd-Fe-B磁體，并與環(huán)氧樹(shù)脂和尼龍粘結(jié)Nd-Fe-B磁體的性能進(jìn)行比較，尼龍12粘結(jié)劑體系制備Nd-Fe-B磁體由于磁體密度相對(duì)較低，磁體內(nèi)部空隙較多，粘結(jié)劑的粘結(jié)強(qiáng)度較低，因此，磁體的力學(xué)性能也較低；復(fù)合粘結(jié)劑體系制備Nd-Fe-B磁體，當(dāng)EP:PA=1.0:3.5時(shí)，磁體密度與環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑體系的磁體密度