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耐热SmFeN(各向异性)粘结磁体(III)


耐热 SmFeN(各向异性)粘结磁体
罗阳 IEEE-TC 永磁委员会委员

近年来,每届国际磁材会议上,人们总对比烧结与粘结 NdFeB 磁体的产量,发现两者 的发展明显失衡:烧结磁体的产量增长远高于粘结磁体的,原因固然是多方面的,但问题的 关键在于供粘结磁体用的 MQ 粉价格多年来维持高价,而磁体最终价格却每年递减,极大 地压缩了磁体厂家的利润空

间,严重制约了粘结磁体产量的正常增长。所幸,今天 MQ 粉 已不是高性能粘结磁体的唯一用粉, 可供粘结磁体选用的磁粉已多样化: 除各向同性MQ粉 外,已开发了各向异性的 NdFeB 磁粉,它们既有由MQ粉演变—借热应变感生各向异性而 得的,也有通过氢化-歧化-脱氢-再结合(HDDR)反应而得的。此外,还开发了各向同性和 各向异性的 SmFeN 和 NdFeN 磁粉。为促进粘结磁体产业的进一步发展,拟分别系统地介 绍各类新磁粉的性能和用途,本文是系列文章的第三篇,重点介绍日本住友金属矿山公司 (SMM)研究开发的各向异性 SmFeN 磁粉及粘结磁体的制备和用途。

1. 引 言
日本住友金属矿山公司(SMM)用还原/扩散工艺制备了 Sm2Fe17 合金粉,经氮化处理 而得 Sm2Fe17N3 磁粉, 可供制备粘结磁体, 此工艺的特点是可利用廉价的 Sm2O3 作原料[1]。 用震动样品磁强计(VSM)测量的 Sm2Fe17N3 磁粉磁性能为:Br = 11 kG,iHc = 11.3 kOe, (BH)MAX = 40.6 MGOe。制备的磁粉粒度极细,显然,其首要问题是热稳定性,为此专门开 发了耐热型非饱和酚甲醛系树脂(即简称 UP 树脂)[2],成功地用以制备注塑成型磁体。此 外,SMM 与 MagX 合作用挤压成型工艺制备柔性磁体[3]。所得磁体性能如下: 注 塑 成 形 磁 体 (BH)MAX=14.4MGOe , 实 验 室 最 佳 值 : ( φ 10x7mm) 磁 体 密 度 ρ =5.14g/cm3 , 剩 磁 Br=0.828T , 内 禀 矫 顽 力 μ OHCJ=0.881T , 最 大 磁 能 积 (BH)MAX=125kJ/m3=15.7MGOe。 挤压成形磁体(BH)MAX=6~8MGOe,最高可达 10MGOe

2. 粘结剂的选择
最近采用非饱和高聚合树脂 (polyester resin) 通过注塑成型而开发出各向异性 Sm-Fe-N 耐热粘结磁体。此处将讨论这种磁体的某些特性。磁体成形的自由度很大,而磁性与形状的 相关性很小,因为复合材料的粘滞度在模具内迅速降低,从磁性和机械加工的角度看,磁体 的使用温度相当高,由于此材料的线膨胀系数和成形后的收缩率很小,因此集成成形后的界 面应力或粘附于其它部件上的应力都可以达到很微小的程度,从而可达到很高的尺寸精度。 稀土类粘结磁体市场容量的年产值已达到 200 亿日元, 即 1.6 亿美元, 其中绝大多数磁 体采用美国 MQI 公司的各向同性 NdFeB 磁粉 (即 MQ 粉) , 用压制成型工艺制备粘结磁体, 其最大磁能积为 80kJ/m3(10MGOe)。大量用作 CD-RON,HDD,DVD 中主轴电机用的磁 环。但采用压制成型工艺有下列缺点: 1) 磁体的形状受限制,而且难于和其它部件一体成型; 2) 成形后必须经过固化处理才能定形; 3) 工艺过程各个环节均可产生废品,所以要求产品逐个进行检验。 住友矿山公司用还原扩散工艺成功生产各向异性 SmFeN 磁粉(简称 SFN) ,成为上世 纪末上市的高性能磁粉。 采用多种成型工艺制备粘结磁体以满足多种用途的需求, 各种成型 工艺与粘结剂的组合列于表 1。

表1
成型工艺 粘结剂 最高成型温度 负荷下温度的偏离 磁粉含量

成型工艺与粘结剂组合的条件
注塑成型 PA12 260OC >90wt% PPS 310OC <90wt% 压制成型 环氧树脂 150~200OC >90wt%

1

形状自由度

复杂形状 非常薄 有长又大

良好 正常 良好 可能 可能 不用 不需要 良好

良好 较差 良好 可能 可能 不用 不需要 正常

较差 较差 较差 困难 不可能 绝对必需 绝对必需 较差

集成成型 回收利用 固化工艺 磁体涂层 各向异性材料的优点

从上表可看出, 注塑成型工艺是最佳选择, 成型磁体形状的自由度大, 而且可一体成形, 整个制造过程无人工干预,成品一致性高,质量无需逐个检测,生产成本因之大为降低。

2.1

尼龙系粘结剂的特征

各向异性 SFN 磁粉采用热可塑性树脂作粘结剂时,其结晶与尼龙系粘结剂的特征示于 图 1。图中纵坐标是可使用温区的温度(OC),横坐标是成型体的厚度(mm) 。图中大致可分 为三个区域。热塑性树脂使用条件综合示于图 1。

成形的厚度,mm

图1

聚酰胺(尼龙)粘结剂系统表现良好和较差的区域

在 150OC 以下,厚度低于 2mm 的 A 区内,晶粒取向极差。当厚度大于 30mm 时,则 处于 C 区内。温度高于 150OC,则属于 B 区。此三区域的特点分述如下: A 区—由于粘结磁体厚度<2mm,温度<135oC 因此在金属模内的冷却时间短,显然晶 体取向度差。 C 区—由于磁体厚度>30mm,形变温度正好在 135oC,热膨胀明显,与其它另件接触 时界面应力较大, 在此区域内集成的另件由于成形的收缩容易剥落, 而正常压制 的粘结磁体其热循环及冷却很差。 B 区—此区域内模具温度在 150~250oC 之间,复合材料正好处于 135oC 热形变温度范 围内(JIS K6911 H. D. T.日本标准) 。 总之,各向同性结晶的热可塑性树脂由于种种限制难于采用,而热形变温度在 150oC 以上,对成形要求过于苛刻。

2.2

粘结剂的选择

为充分发挥 SFN 磁粉磁性的潜力,在图 1 中 A 与 C 区内制备磁体受到的种种限制,为 此对各种可用的粘结剂进行了广泛的调查,旨在确认下列要点: ? 在较低温度下成形的可能性;
2

? 固化时间尽可靠能短; ? 固化后的热形变温度要较高; ? 易于进行推广; 最终选择了不饱和酚甲醛系树脂(即简称 UP 树脂)

3. 磁体制备工艺
3.1 复合物的制备
一般的尼龙系复合物和 UP 树脂系复合物的制造工艺示出如下。 尼龙聚合物粘结剂

测定复合物主要成分要素

预混合

揉合(<250OC)

烘干

测量与包装

测定复合物主要成分要素
UP 树脂粘结剂

揉合(<50OC) 复合材料的制造工艺

测量与包装 热变形很低

尼龙作粘结剂,其揉合温度偏高,往往引起磁粉的氧化,特别是 SFN 磁粉由于粒度细, 故难于用尼龙系作粘结剂,而必需另选其它混炼温度极低的粘结剂。

3.2

注塑成形

由于采用不同的粘结剂, 则注塑成形的工艺条件也各不相同, 甚至注塑机的构造也有不 同,两种不同系统粘结剂注塑成形的条件对比列于表 2。

表 2 化 两种不同系统的粘结剂注塑成形时的条件对比
注塑腔体温度 模具温度 注塑循环时间 复合物在模具内的流动 浇口和料道口的再利用 UP 树脂粘结剂 o 30~50 C o 110~150 C * 20~180 秒 融化后即已固化 不可能 (但我们已开发了新的成形工艺, 采用冷浇注) 尼龙系统粘剂(高聚合) o 200~230 C o 110 C 15~60 秒 当粘滞度提升后硬化 可能

注:*—这主要取决于成品从模具取出后是否需要再固化。

4. 成



采用 UP 树脂,而反应硬化型的反应速度快,形成时间短,更有利的非饱和还原树脂与 昭和化工联合开发,制备了专门的树脂,在常温下能保持 30 天。 此次对热硬化型树脂的粘结剂组成物分别采用广泛使用的 A(标准型) ,B(低收缩率 的)以及过去用的聚合尼龙系(Polyamide)做成不同尺寸、形状的粘结磁体,对它们的各 种特性进行对比,

4.1

磁性与形状的相关性

过去的尼龙系复合物注塑成形磁体,若其表面积/体积比增大,则取向度下降,难于得 到高的磁性,磁体形状与磁性的相关性列于表 3。

表3
ф10x7mm Br, T IHC, kA/m Hk, kA/m 3 (BH)MAX, kJ/m 3 密度, g/cm 40x10x1.5mm Br, T IHC, kA/m Hk, kA/m 3 (BH)MAX, kJ/m A(标准) 0.74(7.4kG) 835.6(10.5kOe) 469.5(5.9kOe) 99.7(12.7MGOe) 4.79 0.7.(7.0kG) 843.5(10.6kOe) 277.5(6.0kOe) 90.3(11.5MGOe)

磁体性能与形状的相关性
B(低收缩率) 0.73(7.3kG) 835.6(10.5kOe) 477.5(6.0kOe) 96.6(12.3MGOe) 4.67 0.7.(7.0kG) 851.5(10.7kOe) 485.4(6.1kOe) 91.1(11.6MGOe) 3 聚合尼龙系(Polyamide) 0.73(7.3kG) 676.4(8.5kOe) 382(4.8kOe) 94.5(12.0MGOe) 4.71 0.46(6.4kG) 692.3(8.7kOe) 350.1(4.4kOe) 72.2(9.2MGOe)

从上表可看出ф10x7mm(表面积/体积=0.7)的磁体比 40x10x1,5mm(表面积/体积 =1.6)的磁体取向度(Br)值为高,但就矫顽力(IHC)和退磁曲线拐点(HK)的值而言,尼 龙系均不如热硬化系的良好。

4.2

磁体取向度与外磁场强度的相关性

注塑成形的柱状磁体其磁粉的取向度与所采用磁场强度的相关性示于图 2, 扁平磁体的 取向度则示于图 3。由图可看出,尼龙系的表面积/体积比较为敏感,热硬化系的则不太敏 感。因此对于制备表面积/体积比较大的磁体采用热硬化系树脂的优越性就更为突出。凡尼 龙系难于成形的,均可用热硬化系树脂代替以达到较高的性能。

图2

磁场注塑成形导致的晶粒取向所达到的性能(柱状磁体)

图3 4.3

磁场注塑成形导致的晶粒取向所达到的性能(片状磁体)

成形性

热硬化系的复合物成形性良好,对于宽而薄的情况(5x20x0.5mm 表面积/体积=4.1) , 专门对比了不同粘结剂的结果,列于表 4。

表4
50x20x0.5mm Br, T IHC, kA/m HK, kA/m (BH)MAX, kJ/m3

磁性与成形磁体形状的相关性
B 低收缩型 0.7(7.0kG) 851.5(10.7kG) 485.4(6.1kOe) 91.1(11.6MGOe)
4

A 标准粘结剂 0.7(7.0kG) 543.5(10.6kOe) 477.5(6.0kOe) 90.3(11.5MGOe)

Polyamide(尼龙系) 0.64(6.4kG) 692.3(8.7kOe) 350.1(4.4kOe) 72.2(9.2MGOe)

尼龙系由于注塑成形温度,射出条件的变化,对于模具填充困难此时改用树脂成形,则 磁性能明显提高,其结果与ф10x7mm 的情况相当,接近甚至优于 40x10x1.5mm 的情况, 证明此热硬化系粘结剂的可用性。

4.4

5%不可逆损耗温度

不同粘结剂注塑成形的磁体于不同温度下初始不可逆磁通损耗对比示于图 4。 由图可看 出,若以 5%不可逆损耗为限,则尼龙系的温度为 110oC,而热硬化型树脂的为 150oC。

温度 T,OC

图4 4.5

注塑成形磁体初始不可逆磁通损耗(不同粘结剂的结果)

耐热变形温度

热硬化粘结剂的最大优点是其较高的耐热变形温度,即可使用于较高温度下。根据 JIS K6911 标准测定的粘结磁体采用不同粘结剂时的抗变形温度,结果示于图 5。纵坐标是抗变 形温度 T,OC。尼龙系的抗热变形温度为 132oC,热硬化系的粘结剂抗热变形温度在 200oC 以上,因此可用作耐热的汽车部件,可与 PPS 的热抗变形相匹敌。由于汽车用途,将使热 硬化系树脂粘结剂派上大用场。
200
200

200 132

150 100 50 0

A(标准)

B(低收缩)

尼龙

4.6

系 在负荷下耐热的温度限度(抗热变形温度) 列 1 成形收缩率

图5

0.73
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 A(标准) B(低收缩) 尼龙

0.61

0.03

图6

系 粘结磁体成形后的收缩率 列 1
5

不饱和高聚合树脂的最大特点在于其成形后的收缩率极低,故变于控制最终尺寸。JIS K6911 标准测定的不同粘结剂成形后的收缩率示于图 6。纵坐标是成形收缩率η(%) 。从 不同系统的控制角度看,A(标准)热硬化树脂的收缩与尼龙系的相近,分别为η=0.61 和 η=0.73,而 B(低收缩率)的热硬化树脂成形后的收缩率极低,仅η=0.03%,故可以制备: 1) 公差极高的产品; 2) 大型磁体,厚而大的; 3) 具有厚实的部分又有薄壁部分的器件; 4) 金属件与粘结磁体集成成型;

4.7

线膨胀系数

为检验尼龙系粘结磁体与金属件一体化的问题,用 TMA 法测定了不同粘结剂制备的粘 结磁体的线膨胀系数,结果示于图 7。纵坐标是线膨胀系数ρx10-5/OC。 热硬化系树脂制备的粘结磁体,其线膨胀分别为ρ =4.3x10-5/oC [A (标准) ] 和ρ =4.0x10-5/oC [B(低收缩率)],而尼龙系的高一倍以上,为ρ=9.0x10-5/oC。
9
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

4.3

4

A(标准)

B(低收缩)

尼龙

4.8

系 不同粘结剂制备的粘结磁体的线膨胀系数( TMA) 列 1 饱和吸水率
图7

大多数刹面上出售的尼龙系粘结剂是树脂中吸水率最高的, 因此尼龙系粘结磁体其尺寸 随时间变化是个问题。 不饱和高聚合树脂一般而言吸水率极低, 按 JIS K6911 标准确认的吸 水率,示于图 8。纵坐标是吸水率(%) 。A(标准)不饱和聚合树脂,B(低收缩率)不饱 和聚合树脂,以及尼龙系粘结磁体的吸水率(%)分别为 0.02%,0.02%和 0.20%,如图 8 所示。热硬化系粘结磁体的吸水率仅为尼龙系粘结磁体的 1/10,因此对于用热硬化系粘结 剂制备的磁体,可以不考虑粘结磁体尺寸随时间的变化。

0.2
0.2 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0

0.02
A(标准)

0.02
B(低收缩) 尼龙

系 图8列 吸水率 1
6

4.9

机械强度

粘结磁体机械强度必须充分考虑,根据 EMAS-7006 标准,用剪切断口强度来评价,粘 结磁体制成专门规格的冲击试样以检测剪切应力, 三种不同粘结剂制备的试样测得的剪切应 力示如图 9, 图中纵坐标是剪切应力τ (MPa) 。 尼龙系粘结磁体的剪切应力为τ=60.1Mpa, 热硬化系 A(标准)型粘结剂制备的磁体则为τ=80.7Mpa,B(低收缩)型粘结剂磁体的为 τ=60.0Mpa。总之,热硬化系树脂比尼龙系更为坚脆,为进一步改进其机械强度,研究仍 在进行中。
80.7 60 60.1

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

A(标准)

B(低收缩)

尼龙

图9

系 不同粘结磁体剪切应力对比 列 1 论 结

采用热硬化系的 UP 树脂,它属于不饱和高聚合树脂,用它作粘结剂制备 SFN 各向异 性注塑成型磁体: 1) 可制备各种各样的磁体,磁性对形状的相关性很小; 2) 热可塑性粘结磁体难于制备超薄、超小、薄形大面积的磁体,而采用热硬化 系 UP 树脂,上述各类磁体均可做到; 3) 所制粘结磁体的抗变形性和耐热温度均很高; 4) 其热膨胀系数低,磁体尺寸杏度高,可与其它材料一体成形,界面收缩极小。

表5
成型方法 粘结剂系统 成型最高温度 负荷下的变形温度 磁粉含量 形状自由度 复杂形状 非常薄 又长又大

粘结剂系统与成形方法的综合条件
注塑成型 UP 树脂 150OC >200OC >90wt% 良好 良好 良好 可能 不可能 不用~可用 不需要 良好 PA12 260OC 125~140OC >90wt% 良好 一般 良好 可能 可能 无用 不需要 良好 PPS 310OC >200OC <90wt% 良好 较差 良好 可能 可能 无用 不需要 一般 压制成型 环氧树脂 150~200OC 180~200OC >90wt% 较差 较差 较差 困难 不可能 必需 必需 较差

集成成形 循环使用 固化工艺 磁体涂层 各向异性材料的优点

5. 注塑成形
前已提及,视所用粘结剂的不同,注塑成型工艺制度将有不同,注塑成型设备本身, 特别是模具部分也差别很大,下面就列举用普通 PA 树脂或用 UP 树脂成型工艺的差别。相
7

应的工艺制度则列于表 6。

表6
O

不同粘结剂的注塑成型工艺参数
PA 树脂 200 230 110 15 60 高 可以

UP 树脂 30 50 挤压腔温度, C O 110 150 模具温度, C 20 180 成型时间,秒 复合材料在模具内的粘滞度 低 循环使用 困难* 注—* 采用冷浇口和回料系统的工艺尚在开发中 110OC

200~230OC

图 10a
110OC~150OC

采用 PA 树脂的注塑成形
30~50OC

图 10b

采用 UP 树脂的注塑成形

采用不同粘结剂制备的磁体磁性列于表 7,以对比不同粘结剂效果,所有试样都制成 矩形 10x10x7mm,Pc=-2。

表7

用不同粘结剂注塑的磁体磁性
UP(标准) 0.74 840 10.5 472 5.9 102 12.8 4.79 151 UP(低收缩率) 0.73 840 10.5 480 6.0 98.4 12.4 4.67 151 PA 0.73 680 8.5 384 4.8 96 12 4.71 115

Br,T HCJ,kA/m Koe HK,kA/m Koe (BH)MAX,kJ/m3 MGOe ρ,g/cm3 初始磁通不可逆损耗<5%对应的温度,OC

8

SFN 用 UP 树脂注塑成形,而 MQP-B 用压制成形,两种磁体的 Pc=-2,露臵于 150OC 下测磁通损耗,结果示于图 11。

图 11 新工艺用途的例子

磁通不可逆损耗的温度相关性

活动的电子器件,需要很薄的磁体供微型电机用,要求厚度:0.2~0.3=200~300μm

表8
方法 直接磁控溅射 脉冲激光沉积 气溶胶沉积 低压等离子喷射

制备薄膜磁体的物理沉积技术
参考文献 M. Nakano et al., IEEE Trans. Magn. 39 2863 (2003) S. Sugimoto et al., IEEE Trans. Magn. 39 2986 (2003) G. Rieger et al., J. Appl. Phys. 87 5329 (2000)

沉积率,μm/分 <0.1 0.3~1.2 2~10 56

现已开发了制备粘结磁体的多种工艺,综合对比列于表 9。

表9
制备工艺 常规 压制 注塑 温压 与丙烯酸橡 胶混练轧制 压制与轧制 磁粉

粘结磁体制备工艺
(BH)MAX kJ/m3(MGOe) 生产者 参考资料

MQP MQP [1] 大同电子 MQP MQP 80~96(10~12) 精工-Epson [2] 36(4.5) [3] 各向同性 日立金属 SmFeN 160(20) [4] 各向异性 SFN 与 >1 松下电器 Knife 注:[1] http: //www.daido-electronics.jp/english/index.htm [2] http://www.epson.co.jp/osirase/1998/98116.htm [3] http://www.hitachi-metals.co.jp/e/prod/prod03_01_a.html [4] The papers of Technical Meeting on Magnetics, IEE Japan MAG-03-178 进行试验的样品形状和尺寸:形状 圆柱φ10x7mm, 表面积:πD2/4=78.5mm2 体积:7πD2/4=549.8mm3
9

最小厚度 mm >0.6 >0.35 >0.3 >0.3 >0.3

矩形 10x40x1.5mm 40x10=400mm2 10x40x1.5=600mm3

所得结果列于表 10。

表 10a
Br,T HCJ,kA/m Koe HK,kA/m Koe 3 (BH)MAX,kJ/m MGOe 3 ρ,g/cm

柱形磁体(φ10x7mm)的磁性
UP 树脂 0.74 835.6 10.5 469.5 5.9 99.7 12.5 4.79 PA 树脂 0.73 676.4 8.5 382 4.8 94.3 11.85 4.71

表 10b
Br,T HCJ,kA/m Koe Hk,kA/m Koe 3 (BH)MAX,kJ/m MGOe

扁形磁体(40x10x1.5mm)的磁性
UP 树脂 0.7 843.5 10.6 477.5 6 90.3 11.35 PA 树脂 0.64 692.3 8.7 350.1 4.4 72.2 9.07

6. 挤压成形
MagX 公司开发了制备薄带磁体的挤压成形工艺,用此工艺制备了多种类型的薄带磁 体。所用树脂类型列于表 11,磁粉及粘结磁体的特性列于表 12,各类粘结磁体的特性列于 表 13。

表 11
分类 柔性型 硬质型 树脂类型 有机树脂 有机树脂

粘结磁体的分类,特点,特征
NBR,EPOM CPE,PVC,EVA PP,PA(-6-12),PPS,PBT,LCP 环氧树脂,酚醛树脂

常用 2 脂 硫化处理 热可塑型 热可塑型 热硬化型

表 12
磁粉 钡铁氧体 锶铁氧体 Sm-Co 系列 Nd-Fe-B 系列 SmFeN

磁粉及粘结磁体的特性
各向异性 0.7~2.0 MGOe 3 (5.6~15.9 kJ/m ) 0.8~2.3 MGOe 3 (6.4~18.3 kJ/m ) 7.0~18.0 MGOe 3 (55.7~143.3 kJ/m ) 10.0~18.0 MGOe 3 (79.6~143.3 kJ/m ) 12~15 MGOe 3 (95.5~119.3 kJ/m )

各向同性 0.2~0.7 MGOe 3 (1.6~5.6 kJ/m ) 0.2~0.7 MGOe 3 (1.6~5.6 kJ/m ) 2.0~7.0 MGOe 3 (15.9~55.7 kJ/m ) 4.0~10.0 MGOe 3 (31.8~79.6 kJ/m ) 3.0~4.0 MGOe 3 (24.0~32.0 kJ/m )

表 13
磁粉 铁氧体粉 Sm-Co 系 NdFeB 系 SmFeN 系

各类粘结磁体的特性
缺点 温度稳定性差,易于高温退磁 易于氧化,充磁困难,价格高昂 耐锈蚀性差,磁通不可逆损耗大,价格高 易于氧化,充磁困难,磁通不可逆损耗大, 价格高

优点 廉价,不怕氧化(环境稳定性好), 易于磁化和退磁 磁性能高,温度系数低 磁性能高,温度系数中等 磁性能高,温度系数低,柔性和注塑各 向异性磁体均有高性能

挤压成形的粘结磁体退磁曲线示于图 12。
10

图 12 6.1 粘结磁体的应用

柔性 SmFeN 粘结磁体的退磁曲线

此类粘结磁体可用于: ? 微型电机 ● 磁辊(复印机) ? 风扇电机 ● 传感器 ? 微型振动电机 ● 其它工业元件

6.2

SmFeN 的开发历史
? 1983 日立金属申请专利 RfeN ● 1988 旭化成工业申请 SmFeN 专利 ? 1990 爱尔兰三角学院 J. M. D. Coey 发表 SmFeN 论文 ? 1998 住友金属矿山(株)与 MagX 公司签约共同开发 SmFeN 制品

SmFeN 磁粉生产工艺流程
Sm2O3,Fe,Ca 混合 ↓ 还原/扩散 ↓ (SmFe 合金粉) SMM ↓ 氮化处理 ↓ (SmFeN 合金粉) ↓ 细粉碎(~2μm) ↓ 表面处理 ↓ 树脂混练 ↓ MagX (复合粒料) ↓ 磁场取向挤出 ↓ (各向异性 SmFeN 柔性粘结磁体)
11

表 14

用 VSM 测量的磁粉特性与平均粒度的相关性
IHC,(kA/m)/kOe

平均粒度,μm J15,T Br,T 1.85 1.38 1.31 1.68 1.36 1.29 1.65 1.34 1.26 1.58 1.33 1.25 注:平均粒度用 F. S. S. S 测定

(6.05)/7.6 (6.69)/8.4 (6.77)/8.5 (7.72)/9.7

(BH)MAX,(kJ/m3)/MGOe (197)/24.7 (209)/26.3 (211)/26.5 (220)/27.6

表 15

新开发的 SmFeN 柔性磁体室温磁性(21OC)
102.9 12.9 0.753 7.53 733 9.21

最大磁能积(BH)MAX,kJ/m3 MGOe 剩磁 Br,T kG 矫顽力 IHC,kA/m kOe

表 16
O

SmFeN 柔性粘结磁体不同温度下的磁性
80 0.730 7.3 414 6.0 532 6.7 91 11.4 100 0.725 7.25 387 4.9 474 6.0 88 11.0

-40 21 测量温度, C 0.764 0.753 Br,T 7.64 7.53 KG 511 478 bHC,kA/m 6.4 6.0 kOe 1006 733 IHC,kA/m 12.9 9.2 KOe 3 110 103 (BH)MAX,kJ/m 13.7 12.9 MGOe O α(ΔBr/Br/ C)=0.05%,温度范围:21~100OC β(ΔBr/Br/OC)=0.05%,温度范围:21~100OC

T.OC

图 13

不可逆磁通损耗

图 14

SmFeN 磁体磁能积与磁粉体积分数的相关性
12

图 15

SmFeN 磁体磁性与取向场强度的相关性

现在 SmFeN 粘结磁体已广泛用于微电机和家用电子器件,图 16,17,18 和 19 展示 了某些例子。

图 16

SmFeN 磁体器件

柔性 SmFeN 磁体的例子则示于图 17,有挤出的薄带,磁辊和由薄带冲压的器件。

图 17

挤压成形的 SmFeN 柔性磁体

13

图 18

SmFeN 磁体器件种种

图 19

SmFeN 柔性磁体器件

参考文献
[1] [2] [3] [4] 大森贤次,Proc. of 2000 China Magnet Industry (Hangzhou, China), Oct., 2000 吉泽昌一,Proc. of 2002 BM SYMPOSIUM (Tokyo, Japan),Dec. 2002. 伊田壮,Proc. of 2004 China Magnet Symposium (Xian, China), Apr., 2004. 大森贤次, Proc. of 2004 China Magnet Symposium (Xian, China), Apr., 2004.

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