[发明专利]一种高耐磨粘结钐钴磁体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高耐磨粘结钐钴磁体及其制备方法，属于稀土永磁铁磁体领域，特别涉及一种注射成型工艺制备的粘结钐钴磁体。

背景技术

磁体可以实现机械能与电磁能相互转化，钐钴磁性能优良，耐高温性能好，在航空航天、信息电子、能源、医疗卫生等众多领域发挥重要作用。传统的钐钴磁体大多采用烧结成型，脆而硬，加工过程中容易开裂、掉渣，成品率和加工精密度难以保证。同时强韧性、抗震性、抗冲击能力也较差。因此，烧结成型工艺制备的钐钴磁体加工成本较高，不适合在精度、抗震和抗冲击要求高的场合使用。

粘结钐钴磁体是将钐钴磁粉、粘结剂按比例混炼造粒，再经过特定的成型工艺制备的一种磁体。粘结磁体的成型工艺也多种多样，包括模压成型、注射成型、挤出成型和压延成型等。其中注射成型的粘结磁体形状自由度大，可制备成各种复杂形状，如薄片、细条、瓦型、环形等，可与其它零件镶嵌一体化成型，无需二次加工，在微型机电中表现出极佳的优势，因此近年来获得快速发展。然而，对磁性能要求较高的产品，磁粉填充量很高，钐钴的填充重量比达到 94.5％-95％，磁粉在复合物中体积比达到70％-75％，在如此高的填充比下，混炼造粒困难，磁粉的分散性较差。混合不均匀，在成型时，熔体的高温流动性也差，制得的产品表面粗糙，摩擦系数高。另外，磁粉之间靠着粘结剂结合在一起，作用力弱，强度低，易磨损。因此粘结磁体耐磨性较差，磁性工件在高摩擦环境下的使用寿命短。

考虑到工件的摩擦耗损主要发生在表面，而且当耗损到达一定程度时，工件的精确度下降，不能满足使用要求。所以本发明的针对粘结钐钴磁体强度低，表面粗糙，摩擦系数高，耐磨性能不好的缺点，主要改善粘结钐钴磁体的表面性能。即在制备的粘结钐钴磁体的基础上，在磁体表面包裹一层强度高，平整光洁和低摩擦系数的薄膜，从而减小磁体工件在使用过程中的摩擦耗损。

发明内容

本发明提供一种高耐磨粘结钐钴磁体及其制备方法。发明中以钐钴磁粉和热塑性树脂为原料制备钐钴粘结磁体。随后，采用液相电化学沉积的方式，在粘结磁体表面包裹一层类金刚石碳膜，提高磁体表面的耐磨性能。

为达到上述技术效果，采用的技术方案如下：

步骤1：注射粒料的制备，将原料磁粉、粘结剂和各种助剂按比例预混，随后造粒机中高温熔融混炼，制备得到均匀的粒料；

步骤2：粘结钐钴磁体的制备，将粒料加入到注射成型机中，粒料经加热形成流体，注射进模具，冷却成型即得到钐钴粘结磁体；

步骤3：钐钴粘结磁体表面处理，制备的粘结钐钴磁体用金刚石膏进行打磨抛光，然后分别用乙醇、丙酮超声清洗除去表面杂质和油污；

步骤4：类金刚石碳薄膜的制备，液相电化学沉积以钐钴磁体为阴极，石墨或者铂丝为阳极，有机碳源和水混合溶液为电解液。通入工作电压在粘结钐钴磁体表面沉积一层类金刚石碳薄膜。随后用纯化水洗涤干燥，得到高耐磨粘结钐钴磁体。

进一步的，粘结钐钴磁体的制备中：钐钴磁粉可以为1:5型(SmCo₅)和2:17 型(Sm₂Co₁₇)中的一种。使用前经过精磨处理，其中Sm₂Co₁₇磁粉粒径控制在 20～50um，SmCo₅磁粉粒径控制在5～10um。粘结剂为热塑性高分子树脂，可以为聚酰胺树脂、聚苯硫醚、液晶聚合物等。助剂包括增塑剂、润滑剂和抗氧化剂等。

进一步的，混炼造粒采用热切造粒法。即将混合料在熔融的状态下挤出，在空气中冷却后切粒机切粒。该方法制备的粒料形状和粒径均匀，适合用于注射成型工艺。

进一步的，类金刚石碳薄膜制备中所用有机碳源为甲醇、丙酮中的一种。

进一步的，液相电化学沉积池中阴极与阳极的电极间距为5～10cm，工作电压为1000～2000V，所用电解液为有机碳源和水的混合溶液，体积比V_有机碳源：V _水控制在1:2～1:8之间。

进一步的，类金刚石碳薄膜制备过程中会释放热量造成沉积池温度上升，为防止电解液中的有机碳源挥发，以及保证实验的稳定进行，实验过程中采用水循环冷却的方式控制反应温度30～60℃。