磁粉流動(dòng)性對(duì)模壓粘結(jié)NdFeB 磁體成型的影響

卞 毅

（天津忠旺鋁業(yè)有限公司，天津 301700）

關(guān)鍵字：模壓磁體；松裝密度；加料穩(wěn)定性；磁性能；破碎強(qiáng)度；尺寸穩(wěn)定性；填充比；收縮率

粘結(jié)釹鐵硼磁體自面世以來(lái)由于具有尺寸精度高、磁性均勻性好、形狀可塑性強(qiáng)、原料利用率高、易于大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)[1]，在信息技術(shù)、辦公自動(dòng)化、消費(fèi)類(lèi)電子、家用電器、汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，是現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的功能材料之一。近年來(lái)，隨著全球節(jié)能、減排、輕量化的發(fā)展，消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品、家用電器和汽車(chē)關(guān)聯(lián)產(chǎn)品都在向“小型化、輕量化、節(jié)能化”發(fā)展[2]，微、精、輕已成為一種趨勢(shì)，也對(duì)薄壁、精細(xì)、微小型磁體的要求越來(lái)越多。

尤其對(duì)壓制磁體在生產(chǎn)成型過(guò)程中的以下發(fā)面提出了更高的挑戰(zhàn)：①加料穩(wěn)定性和重量穩(wěn)定性的保證，避免生產(chǎn)過(guò)程中的頻繁調(diào)整，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和合格率；②磁體尺寸精度要求越來(lái)越高，滿(mǎn)足產(chǎn)品精度的更高要求；③解決薄壁產(chǎn)品在成型過(guò)程中填充比的問(wèn)題，降低模具成本。 本課題擬通過(guò)改善磁粉的流動(dòng)性解決或改善以上的問(wèn)題。

1 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)條件：采用同一批快淬NdFeB磁粉，保證實(shí)驗(yàn)中的磁粉性能相同；磁粉流動(dòng)性分別選擇32.3s、29.1s、25.8s三個(gè)范圍；成型條件采用相同的環(huán)形磁體模具，相同的壓機(jī)進(jìn)行。

實(shí)驗(yàn)方法：①改變磁粉流動(dòng)性測(cè)試不同流動(dòng)性時(shí)的松裝密度、加料量，計(jì)算填充比，實(shí)驗(yàn)次數(shù)20次；②研究不同流動(dòng)性磁粉成型后的磁體性能的變化，實(shí)驗(yàn)次數(shù)20次；③研究不同流動(dòng)性下磁體的破碎強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)次數(shù)20次；④不同流動(dòng)性下磁體的尺寸穩(wěn)定性，采用測(cè)試磁體高度的方式進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)100次。

1.1 流動(dòng)性對(duì)成型過(guò)程的影響

首先從圖1流動(dòng)性對(duì)成型過(guò)程的影響，看磁粉流動(dòng)性對(duì)成型過(guò)程參數(shù)的影響，可以看出松裝密度隨流動(dòng)性的增加而增加；還可以看出加料穩(wěn)定性隨著隨流動(dòng)性的增加趨于穩(wěn)定，從流動(dòng)性為32.3 s時(shí)的偏差1.52wt%降到25.8s時(shí)的0.71wt%。

圖1 流動(dòng)性對(duì)成型過(guò)程

1.2 流動(dòng)性對(duì)成型后磁體的影響

從圖2流動(dòng)性對(duì)磁體磁性能的影響，可以看出隨磁粉流動(dòng)性的增加模壓成型磁體的iHc、Br和（BH）max基本上沒(méi)有變化，細(xì)微的數(shù)據(jù)波動(dòng)考慮為測(cè)試的正常波動(dòng)，所以認(rèn)為流動(dòng)性變化不影響模壓成型磁體的磁性能。

圖2 流動(dòng)性的磁體磁性能

從圖3流動(dòng)性對(duì)磁體破碎強(qiáng)度的影響，可以看出隨磁粉流動(dòng)性的提高對(duì)模壓磁體的破碎力基本上無(wú)影響，在流動(dòng)性29.1s時(shí)破碎力降低考慮為測(cè)試的正常波動(dòng)，故認(rèn)為不會(huì)導(dǎo)致磁體的機(jī)械強(qiáng)度的降低。

圖3 磁體破碎強(qiáng)度分析

從圖4 流動(dòng)性對(duì)磁體尺寸穩(wěn)定性的影響，可以看出隨磁粉流動(dòng)性的提高，成型后磁體的內(nèi)、外徑的尺寸幾乎沒(méi)有變化，說(shuō)明磁粉流動(dòng)性不會(huì)影響磁體的收縮率；但是隨著流動(dòng)性的增加高度穩(wěn)定性都得到了明顯提高，從流動(dòng)性為32.3 s時(shí)的偏差1.5%降到25.8s時(shí)的0.7%，尺寸穩(wěn)定性提升了一倍多。得出流動(dòng)性會(huì)有效提升磁體的尺寸穩(wěn)定性，卻不會(huì)影響磁體的收縮率。

圖4 磁體尺寸穩(wěn)定性分析

1.3 流動(dòng)性對(duì)模具成本的影響

從表1流動(dòng)性對(duì)磁粉填充比影響，可以看出隨磁粉流動(dòng)性的變化，磁粉填充比隨之降低；填充比降低后模具的高度也會(huì)隨之降低，這樣會(huì)降低模具的加工難度、模具的材料成本和加工成本，使得模具的整體費(fèi)用降低。因?yàn)閿?shù)據(jù)有限未能統(tǒng)計(jì)出填充比對(duì)磨具壽命的影響，但根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，填充比越大模具壽命越短。

表1 流動(dòng)性對(duì)填充比影響

2 總結(jié)

從以上的實(shí)驗(yàn)研究可以發(fā)現(xiàn)，隨磁粉流動(dòng)性的改善可以有效提高磁粉松裝密度和加料穩(wěn)定性；同時(shí)隨著隨流動(dòng)性的增加會(huì)有效提升磁體的尺寸穩(wěn)定性，卻不會(huì)影響磁體的收縮率、磁性能以及磁體的機(jī)械強(qiáng)度。

所以通過(guò)本實(shí)驗(yàn)可以得出，磁粉流動(dòng)性的增加會(huì)為模壓粘結(jié)NdFeB磁體的生產(chǎn)解決以下問(wèn)題：①保證磁粉的加料穩(wěn)定性，減少生產(chǎn)過(guò)程中的調(diào)整，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和合格率；②保證磁體尺寸精度，能夠滿(mǎn)足更高精度要求；③解決薄壁產(chǎn)品在成型過(guò)程中填充比的問(wèn)題，降低模具成本。