粘磁铁氧体材料大生产工艺控制技术.ppt

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1、铁氧体生产工艺技术,第四篇 粘结永磁大生产工艺控制技术,铁氧体生产工艺技术,一、粘结永磁、分类及其基本用途二、压延成型生产粘结永磁铁氧体的工艺原理 三、挤出工艺四、注射成型生产粘结永磁铁氧体的基本工艺过程五、粘结永磁铁氧体用磁粉的制备,第五篇 粘结永磁大生产工艺控制技术,内容提要,铁氧体生产工艺技术,一、结永磁、分类及其基本用途,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,教学目标,了解粘结永磁的基本定义，用途以及分类,职业技能教学点：,粘结永磁；粘结永磁的优缺点；粘结永磁的主要用途；粘结永磁的发展与分类。,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,粘结永磁,是将制备好的永磁粉末

2、加入塑料、橡胶等粘结剂进行充分混合，然后经压延成型、挤出成型、注射成型、压缩成型等工艺制得的永磁体。由于沾结剂的不同（成型工艺也就不同），国内外又把用塑料作粘结剂的叫做塑性磁，把用橡胶作粘结剂的叫橡胶磁，统一称为粘结永磁。,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,粘结永磁产品,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,粘结永磁产品,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,粘结永磁材料是永磁材料的重要分支，其性能虽然低于烧结磁体，但它可以制备小型、异型的永磁体，广泛地应用于微型电机、办公用品、自动控制等领域。粘结永磁材料制作的粘结永磁体主要用于计算机(如：HDD硬盘驱

3、动器主轴电机、CDROM光盘驱动器、FDD软盘驱动器主轴电机和FDD步进电机)、汽车、自动控制等领域,粘结永磁的应用,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,HDD硬盘驱动器主轴电机,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,1、传动方面：小型精密控制电机、汽车计速计程电机、微小型小发电机、电脑主轴无刷直流电机等；2、音响设备方面：扬声器、耳机、拾音器等；3、通讯设备方面：继电器、磁性开关、传感器、仪器仪表等；4、磁性密封：电冰箱、冰柜、消毒柜、仪器等门封条，玩具，教学图板等，显示器（电视、电脑、工业控制显示器等）的校正磁芯；其它方面：磁耦合器、电子锁、磁性卡片、现金卡、磁性

4、存折、购物卡、车船票、各种证件、仓库管理卡、磁带、音乐卡、磁性夹子、磁性玩具、磁项链等。,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,继电器,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,传感器,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,同性和异性,粘结永磁根据在制造工艺中是否取向分为同性和异性（日本称为等方性和异方性），其电磁性能明显不一样。同烧结磁体，凡异性（取向）粘结磁体的电磁性能比同性粘结永磁高得多。由于电磁性能高低不同，故同性和异性粘结永磁的用途也不同。,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,粘结永磁的优

5、点,磁粉、粘结剂的加入，使制成磁体具有较高的永磁性能和粘合剂的物理性能，如柔性、弹性等；可以制备形状复杂、薄壁型的产品；产品一致性好，尺寸精度高；磁体的比重（密度）小，重量轻，有利于器件、整机的轻量化；,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,粘结永磁的优点,有良好的机械加工性能 耐冲击震动，不易碎；可嵌入金属、非金属等全体零件整体成型；可以制造成全径向（全辐射）取向的磁体；废料可以重新回收使用；磁体的Hcj高。,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,粘结永磁的缺点,由于粘结剂是非磁性物质，制造的磁体产品其电磁性能（Br、Hcb、（BH）max）只有该类烧结磁体的5070

6、%。,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,粘结永磁发展概况,1、1960年日本公告美国Goodrich公司在PVC（聚氯乙烯塑料）等树脂内加入铁氧体磁粉用于制作电冰箱门封（磁）条的专利；2、美国1962年公布了在橡胶和塑料中混炼各向异性铁氧体，通过以滚筒碾压、压延成型，赋予机械（应力）定向的专利；3、1975年，日本制成电视机的中心调节器上使用的各向异性塑料永磁体；,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,粘结永磁发展概况,4、1984年，日本油墨化学工业公司开发塑料各向异性磁体，同时又开发了钐钴系列（RCo5，即SmCo5、PrCo5、Sm0.5Pr0.5Co5）的各

7、向异性金属粘结磁体。1985年法国的专利中有将铁氧体粉末混炼在天然橡胶和合成橡胶中的橡胶磁铁；1986年Nd-Fe-B系列粘结永磁问世。最近报道，北大教授、中科院院士搞出的Nd-Fe-N是中国人搞出并申请了专利,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,粘结永磁的分类,粘结永磁铁氧体和粘结金属永磁材料。粘结金属永磁有：粘结RCo5、粘结R2Co17、粘结NdFeB、粘结AlNiCo等。,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,课后小结,1、粘结永磁的基本原理；2、粘结永磁的优缺点；3、粘结永磁的主要用途；粘结永磁的发展史与分类。,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技

8、术,作 业,1、什么叫做粘结永磁？2、粘结永磁有哪些类型？,一、结永磁、分类及其基本用途,铁氧体生产工艺技术,二、压延成型工艺原理,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,教学目标,熟悉压延成型生产粘结永磁铁氧体的工艺原理,职业技能教学点：,1、机械应力取向机理；2、压延生产的工艺流程；3、压延生产的质量控制。,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,1、对永磁铁氧体磁粉的要求,具有优良的形状各向异性；易于填充及多量填充。,压延成型工艺,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,2、对对粘合剂的要求,粘性好，具有优良的塑性、弹性及柔性；磁粉易填充进去；抗老化。,二、压延成型工艺原理,铁氧体

9、生产工艺技术,3、主要设备,捏合机；炼塑机；精碾机；模样压模及工装；精密剪切设备；冲床及冲模。,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,炼塑 机,用于热塑性塑料的混炼、塑炼、或塑料压片,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,捏合 机,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,捏合 机,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,捏合 机,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,4、主要仪器,磁性能检测系统；抗张强度测试仪。（拉力机）,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,用于有效测量材料的抗张强度、延伸率和抗张能量吸收（TEA）。,抗张强度测试仪,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺

10、技术,主要工艺流程,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,首先对各向异性磁粉进行粒度调整，一般是过150目筛，当然粒径最好在53-106微米之间。利用硅烷偶联剂对磁粉进行表面改性处理以提高磁粉在橡胶中的填充率。处理过的磁粉与5-7wt%的热塑性聚氨酯弹性体（橡胶）粉末及少量润滑剂干混捏合成均匀的混合物。混合物在双辊开炼机上进行混炼即塑化，此时辊筒的温度保持在200-220摄氏度之间，因为混合物最初成粉状，开始时辊隙应小一些，,压延成型工艺原理,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,混合物包辊后，应在两辊隙上方保留一定量的堆积物料，并用交叉切割法对包辊物料实行切割和翻滚，使物料经受交叉叠

11、合辊压，以提高混炼效果。塑化完成后即可向压延机供料，压延出1.5-2mm厚的板材，冷却至室温后切割成近终形板材。最后在220-230摄氏度下热压成型为1mm厚的最终尺寸板材，热压成型时施加15-20kOe的取向场，使磁粉的易磁化方向垂直于板面，从而制成可曲挠的各向异性磁板。磁板进一步裁剪成一定长度的磁条，充磁后绕在轭铁上形成微型磁环。,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,磁粉颗粒的径厚比（D/H）是影响磁体性能的关键因素，合适的径厚比能使磁粉在取向过程中获得最大有效的取向力矩，同时又能使该应力所引起的晶格畸变最小，获得综合性能优越的磁体；,影响压延取向的关键因素？,二、压延成型工艺原理,

12、铁氧体生产工艺技术,磁粉预烧温度、混料方式、预烧助熔剂以及磁体压延取向工艺的混炼温度对磁体性能也有影响。,影响压延取向的其他因素？,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,磁场下混胶造粒,磁粉的易磁化方向分别在无磁场造粒和磁场中造粒条件下的分布,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,配料：粘合剂（CPE）、磁粉、助剂捏合及工艺要求；混炼工艺操作；切粒：目的、意义；混炼开片；精碾：机械应力取向过程；叠合：按使用要求叠合厚度；整形：剪切、冲压成所需要的形状、尺寸的产品；充磁、包装。,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,压延成型的工艺原理：取向原理、成型原理。各工序中的质量控制。,课后小

13、结,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,作业,请写出压延成型的工艺流程。压延取向是根据什么原理？,二、压延成型工艺原理,铁氧体生产工艺技术,三、挤出工艺,三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,教学目标,熟悉挤出工艺生产粘结永磁铁氧体的工艺流程及挤出成型工艺特点,职业技能教学点：,挤出工艺流程；挤出工艺特点。,三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,同性磁粉；异性磁粉（应力、切向取向）,对永磁铁氧体磁粉的要求,三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,粘合剂的选择,1、氯化聚乙烯，即CPE（含氯量32%，弹性体32%，塑料型）；2、CPE与橡胶的混合使用。,三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,4、主要设备,1

14、、捏合机；2、炼塑机；3、切粒机4、充磁机（电容放电）；5、电烘箱；6、挤出机；7、卷绕机等,三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,挤出机,三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,充磁机,三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,电烘箱,三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,SCQ-200塑料平板切粒机,三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,4、主要仪器,磁性能检测系统；抗张强度测试仪。（拉力机）表面硬度（邵氏）检测仪等,三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,主要工艺流程,三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,外观质量：尺寸、精度、表面缺陷等；电磁性能：表面磁极及表面磁通密度，B表数值；其它物理、机械特性问题。,关于质量控制的

15、问题,三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,可生产的长度按要求进行控制；可自动充磁；模具较简单；可生产同性或异性粘结永磁体,挤出成型的特点,三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,首先是将磁粉和粘结剂混合均匀，经过混炼和造粒，制成干燥的粒料，然后在双螺杆挤出机中将粒料用螺旋式导料杆送到加热室加热，加热后的熔融料被挤入到具有径向取向磁场的模具中成型，最后冷却成刚性产品,挤出成型的工艺原理,三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,带有径向取向磁场的挤出成型装置,三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,1、挤出成型工艺流程；2、挤出成型的特点：除加料外，能实现全自动；生产产品的长度可任意；可生产同行或异性产品,课后小结,

16、三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,写出挤出成型工艺流程；挤出成型工艺特点主要有哪些？,作业？,三、挤出工艺,铁氧体生产工艺技术,四、注射成型,四、注射成型,铁氧体生产工艺技术,教学目标,了解注射成型生产粘结永磁铁氧体的基本工艺过程。,职业技能教学点：,粘结剂的选择；工艺特点；主要设备注射机,四、注射成型,铁氧体生产工艺技术,粘合剂的选择,1、粘结剂,注射成型最常用的粘结剂为尼龙（PA）6、尼龙12、尼龙1010，在常温下，尼龙是白色（或淡黄色）粉末,四、注射成型,铁氧体生产工艺技术,粘合剂的选择,2、偶联剂,一般情况下，铁氧体磁粉表面都是亲水性的，而树脂材料则是亲油性的。如果使磁粉表面变成亲油

17、性的，在加粘结剂后，磁粉和树脂的亲和性就会增加，两者结合就会更好。通常在粘结剂与磁粉混合前、熔融前加入偶联剂。,四、注射成型,铁氧体生产工艺技术,主要工艺流程,四、注射成型,铁氧体生产工艺技术,4、主要设备,用螺旋式立式或卧式注射机，模具上加取向磁场，即可生产异性粘结永磁铁氧体,四、注射成型,铁氧体生产工艺技术,(1)混料：将原料磁粉与树脂和各种添加剂按一定比例干混捏合。（2）造粒：在一定的保护措施下（防氧化），采用双螺杆挤出机进行造粒。（3）注射成型：造粒料加入到注射成型机中，粒料被螺旋式导料杆送到加热室加热，注射进模具成型，冷却后即得产品。所用粘接剂一般为尼龙12，加入量为20-30%（体

18、积百分比）。由于磁体表面已有一层粘结剂薄膜，不需进行表面涂层保护。,注射成型的工艺原理,四、注射成型,铁氧体生产工艺技术,注射成型压机,四、注射成型,铁氧体生产工艺技术,该机主要由加热装置和旋转螺杆组成。整个塑料原料充填在料筒内壁和螺旋杆槽底之间的空隙，当螺杆在料筒中转动时，不仅将拽入螺杆的粒料向前输送压紧，而且对料粒形成较大的剪切、捏合作用宾产生较大的摩擦热和搅拌混合作用。加热料筒可采用内筒和外筒双重构造，这样就只需将易损的内筒更换即可。,注射机的工作原理,四、注射成型,铁氧体生产工艺技术,注射成型各向异性塑磁注射条件实例,四、注射成型,铁氧体生产工艺技术,粘结剂选择PA系列及偶联处理注射工

19、艺流程；磁场注射机基本构造及工作原理。为什么要用偶联剂对铁氧体磁粉先进行处理？注射成型有哪些优点？,课后小结,四、注射成型,铁氧体生产工艺技术,写出挤出成型工艺流程；挤出成型工艺特点主要有哪些？,作业？,四、注射成型,铁氧体生产工艺技术,五、粘结永磁铁氧体用磁粉的制备,五、粘结永磁铁氧体用磁粉的制备,铁氧体生产工艺技术,教学目标,职业技能教学点,用预烧料制备；用磨削料、废品料制备；用氧化物法制备；其它方法制备,了解粘结永磁铁氧体用磁粉的制备,五、粘结永磁铁氧体用磁粉的制备,铁氧体生产工艺技术,1、用烧结永磁铁氧体预烧料进行制备,将预烧料经二次球磨至1.01.3m平均粒度，然后烘干、过筛、950

20、 x1h热处理。可以用作粘结永磁铁氧体同性磁体用磁粉,五、粘结永磁铁氧体用磁粉的制备,铁氧体生产工艺技术,用磨削料制备,在烧结、磨加工过程中产生的磁性能合格、外观及尺寸不合格的产品，作为废磁件。用废磁件经过初粉碎、细磨、950 x1h热处理，可以制成性能优良的粘结永磁铁氧体用同性或异性磁粉。平均粒度可放宽至1.01.8m。,五、粘结永磁铁氧体用磁粉的制备,铁氧体生产工艺技术,用烧结过程中产生的废磁件,在永磁铁氧体磨削加工的过程中磨下来的大量磨削料，可以经过磁选烘干、过筛、然后经过950 x1h热处理，制成同性粘结永磁铁氧体磁粉,五、粘结永磁铁氧体用磁粉的制备,铁氧体生产工艺技术,用氧化物法进行

21、磁粉制作,按1000gFe2O3、180gSrCO3比例秤料，再加入170g BaCl2，用温水溶解，加入Fe2O3和SrCO3组成的配方混合均匀，以10001050烧结，保温23h。经初粉碎、细磨、用水清洗（除去BaCl2）、烘干、用9501000 xh热处理。,五、粘结永磁铁氧体用磁粉的制备,铁氧体生产工艺技术,用氧化物法进行磁粉制作,用制备好的磁粉1000g、CPE100g混合、炼塑、精碾（0.120.15mm）、冲片、叠压作成25mmx10mm的圆形磁体标样。经测试，其Br：2800Gs；Hcb：2500Oe；Hcj：2800Oe；（BH）max：2.2MGOe；d：3.5g/cm3。

22、,五、粘结永磁铁氧体用磁粉的制备,铁氧体生产工艺技术,用其它方法制作磁粉,可用精矿粉（Fe3O4）配方进行制作；可用铁鳞（Fe3O4）配方进行制作。可用FeCl3、Fe（OH）2等为原料，用化学共沉淀的方法来制备。该法优点是不经烧结，Hcj高，缺点是Br没有用烧结方法制备的高。,五、粘结永磁铁氧体用磁粉的制备,铁氧体生产工艺技术,用氧化物法进行磁粉制作,按1000gFe2O3、180gSrCO3比例秤料，再加入170g BaCl2，用温水溶解，加入Fe2O3和SrCO3组成的配方混合均匀，以10001050烧结，保温23h。经初粉碎、细磨、用水清洗（除去BaCl2）、烘干、用9501000 xh热处理。,五、粘结永磁铁氧体用磁粉的制备,铁氧体生产工艺技术,用常规预烧料制作磁粉1.01.2m，950 x1h热处理；用磨削料、废磁件制作同性或异性磁粉，1.01.5m，950 x1h热处理；氧化物法，低摩尔比，比普通烧结温度高，1.02m，9501000 x1h热处理；用精矿粉、铁鳞等为原料制作；用FeCl3、Fe（OH）2等为原料，用化学共沉淀的方法来制备,课后小结,五、粘结永磁铁氧体用磁粉的制备,铁氧体生产工艺技术,作业,可用哪些方法制备粘结永磁铁氧体用磁粉？,五、粘结永磁铁氧体用磁粉的制备,