專利名稱：用于粘結(jié)磁鐵的合金粉和粘結(jié)磁鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于能模壓成各種形狀粘結(jié)磁鐵(bond magnet)的合金粉和具有阻燃性的粘結(jié)磁鐵，尤其涉及用于能獲得具有優(yōu)良溫度特性粘結(jié)磁鐵的合金粉以及粘結(jié)磁鐵，也就是，該磁鐵主要由具有特殊組成的Fe-Al-Ni-Cu和阻燃粘結(jié)劑(例如鹵素型阻燃劑)組成。
一種粘結(jié)磁鐵是通過注模、壓模和擠成型方法而制成的，該方法是將具有所需成份的磁性合金粉同樹脂、阻燃劑等混合和攪拌而成的復(fù)合物模壓成各種形狀，從而能容易地制成各種薄而復(fù)雜的形狀并可獲得均勻特性而無裂紋和碎屑，因此被廣泛地用于電子器件的磁回路、聲頻設(shè)備的OA設(shè)備等。
通常，鐵磁粉和稀土磁粉被用作制備粘結(jié)磁鐵的磁粉，alnico(鋁、鎳、鈷合金)磁合金粉還用于對電子束進(jìn)行聚焦的聚焦磁鐵和用于電視顯像管或Braun顯像管的彩色調(diào)焦，這是因為(1)它的優(yōu)良溫度特性，(2)較鐵磁粉具有更高的飽和磁通密度，以及較稀土磁粉具有更優(yōu)良的抗氧化和抗天氣影響的性能。此外，價格低廉。
作為alnico磁鐵來說，矯頑力的1000Oe或更高的alnico8和矯頑力為500-700 Oe的alnico5都是眾所周知的，二者都具有0.050%/℃或更低的磁鐵溫度變化性能。
本發(fā)明者早先提同出過alnico5和alnico8(日本專利申請公開公報No平4-239103)的粘結(jié)磁鐵，在日本專利申請公開公報Nos.平3-239306和平3-259502中也公開過alnico粘結(jié)磁鐵。
然而，由于alnico5和alnico8組成的alnico型磁鐵含有大量的鈷Co(約25%-40%)，從而存在產(chǎn)品價格高和原材料供應(yīng)困難的可能性。
此外，盡管對家用電器和OA設(shè)備的用粘結(jié)磁鐵要求具有阻燃性，但某些使用溴阻燃劑的產(chǎn)品卻在燃燒時有可能產(chǎn)生有毒的二噁烷，因而美國和歐洲正在研究使用阻燃劑的法規(guī)。
本發(fā)明的目的在于提供用于粘結(jié)磁鐵的合金粉，它們不含有資源稀少的鈷，而主要由具有良好溫度特性的Fe-Ni-Al-Cu組成，本發(fā)明的目的還在于提供含有阻燃劑的粘結(jié)磁鐵，該阻燃劑在處置和燃燒(例如火災(zāi))時是安全的。
在本發(fā)明中，對不像anico5和anico8那樣含有Co作為粘結(jié)磁鐵的合金組合物進(jìn)行了各種研究，例如，當(dāng)我們將其作為校正彩色電視顯象管和Braun顯象管電子束的聚焦，同時又具有良好低溫度系數(shù)的磁鐵使用時，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將基本上不含Co的特定成分的合金磨碎成所需顆粒時，該合金粉可以與價格昂貴的Co alnico型合金粉具有同樣的使用效果，而且對粘結(jié)磁鐵阻燃性進(jìn)行各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)含有必要數(shù)量的特殊阻燃料，就可以獲得具有被UL-49Vo燃燒試驗考核合格的阻燃性和極少可能排放有毒的物質(zhì)(例如二噁烷)的粘結(jié)磁鐵。
本發(fā)明粘結(jié)磁鐵的合金粉，其特征在于，含有10wt%-16wt%Al，23wt%-33wt%Ni，2wt%-8wt%Cu，低于5wt%的Ti、Nb中一種或兩種元素，其余是Fe和不可避免的雜質(zhì)，并且具有各向同性和10μm-20μm的平均粒徑。
本發(fā)明還以上述結(jié)構(gòu)形式提供了具有矯頑力(iHe)超過550 Oe的粘結(jié)磁鐵合金粉，以及能容易用機(jī)械方法磨成粉狀和含有0.5wt%-5.0wt%Ti、Nb中一種或兩種元素的粘結(jié)磁鐵合金粉。
本發(fā)明涉及具有阻燃性的粘結(jié)磁鐵，其特征在于，含有10wt%-16wt%Al，23wt%-33wt%Ni，2wt%-8wt%Cu，5wt%或更低的Ti、Nb中一種或兩種元素，以及Fe和不可避免的雜質(zhì)，具有各向同性并且平均粒徑為10μm-20μm的合金粉末和粘結(jié)劑。
本發(fā)明還以上述粘結(jié)磁鐵的結(jié)構(gòu)形式提供了一種含有20wt%-98wt%合金粉的粘結(jié)磁鐵，一種含有20wt%-80wt%合金粉的粘結(jié)磁鐵，一種含有5wt%-50wt%阻燃劑具有阻燃性并最適合于聚焦應(yīng)用的粘結(jié)磁鐵，
一種除了合金粉還包含2-45wt%硅酸鹽組分作為無機(jī)填充劑的粘結(jié)磁鐵，和一種具有150G-1300G Br，150Oe-500Oe iHc和0.01MG Oe～0.15MGOe(BH)max，以及0.07%/℃或更低溫度系數(shù)磁特性的粘結(jié)磁鐵。
在本發(fā)明中，將通過熔化具有上述組成并經(jīng)預(yù)熱處理的合金而得到的各向同性的永久磁鐵粉碎成平均粒經(jīng)為10μm-200μm的磁粉，就可得到最適合用作粘結(jié)磁鐵并具有良好磁特性和溫度性能的Fe-Ni-Al-Cu磁粉。
縱然所謂的alnico磁鐵(例如alnico5和alnico8)含有7-10wt%Al，12-18wt%Ni，5-40wt%Co和1-8wt%Cu作為基本成分，以及還添加若干百分比的Ti，Nb，Si等，然而根據(jù)本發(fā)明方法，通過增加Al和Ni的含量，盡管不含有資源稀少的Co，但是通過含有預(yù)定數(shù)量的Cu、Ti和Nb以改善熱處理和可研磨性，仍然可以獲得用于粘結(jié)磁鐵的合金粉和使用有技術(shù)價值的上述合金粉的粘結(jié)磁鐵。
以下對本發(fā)明用于粘結(jié)磁鐵的合金粉組合物及其粘結(jié)磁鐵進(jìn)行限制的原因進(jìn)行說明。
Al是一種不含Co而能獲得優(yōu)良磁特性的主要成分，其含量優(yōu)選為10wt%-16wt%，因為當(dāng)Al含量低于10wt%時，矯頑力將降低，而Al含量超過16wt%時，矯頑力和剩余磁通密度都會下降。
Ni也是一種不含Co而能獲得優(yōu)良磁特性的主要成分，其含量優(yōu)選為23wt%-33wt%，因為當(dāng)Ni含量低于23wt%時，矯頑力將降低，而Ni含量超過33wt%時，剩余磁通密度會下降。
Cu含量優(yōu)選為2wt%-8wt%，因為當(dāng)Cu含量低于2wt%或超過8wt%時，矯頑力及剩余磁通密度都會在下面將要敘述的熱處理條件范圍內(nèi)下降。
盡管Ti和Nb是為改進(jìn)剩余磁通密度和可研磨性而添加的，但當(dāng)Ti和Nb各自的添加量超過5wt%時，或當(dāng)二者的添加總量超過5wt%時，剩余磁通密度皆會下降，但是當(dāng)Ti和Nb含量為0.1wt%或更低時，要研磨它們是很困難的，因此，為了有效地進(jìn)行研磨，它們的含量優(yōu)選為0.1wt%-5wt%，等于或大于0.5wt%更佳。
Fe是Fe-Ni-al-Cu的核心并占有除了Ni，Al和Cu以外的剩余組成部分。
除了上述主要成分外，Si尤其在改進(jìn)熱處理時熔化溫度的冷卻速度和可鑄性方面是有效的，從而可添加0.01wt%-0.5wt%Si。
Co基本上不是本發(fā)明的主要組分。然而有時候，在溶解時為了利用碎屑而將其混合使用。
含有Co本身對磁特性不產(chǎn)生負(fù)作用，但含有大量Co時，就不能實現(xiàn)本發(fā)明的主要特點，即提供低成本的產(chǎn)品，所以Co的優(yōu)選含量低于5wt%。
由大氣溫度為1600℃-1700℃的高頻融化而制得的合金(錠料)經(jīng)過900℃-1200℃熔化和500℃-700℃時效的兩階段熱處理后，使用熟知的顎式破碎機(jī)、球磨機(jī)等粉碎方法來制造平均粒徑為10μm-200μm的本發(fā)明粘結(jié)磁鐵的合金粉。
在本發(fā)明的合金粉中，如果平均粒徑低于10μm，這是不希望的，因為其研磨費(fèi)用太高，同時，矯頑力也變低，而當(dāng)平均粒徑超過200μm時，粘結(jié)磁鐵的可模壓性和均勻性變差，故優(yōu)選平均粒徑應(yīng)在10μm-200μm范圍內(nèi)。
作為獲得合金粉的方法而言，不僅是指研磨由熔化而得到的錠料的方法，而且應(yīng)使得粒徑在10μm-200μm范圍內(nèi)，可以適當(dāng)?shù)剡x擇熟知的各種研磨和粉碎方法，例如，在熔化后注入氣體或水用于粉碎的霧化法。
此外，不需像熔化和時效處理那樣單獨(dú)進(jìn)行熱處理，它們可以在融化后，通過控制冷卻而連續(xù)進(jìn)行。
作為制造本發(fā)明粘結(jié)磁鐵的方法，將具有上述組成的20wt%-98wt%合金粉同粘結(jié)劑進(jìn)行混合，并通過注模、模壓和擠壓等模壓方法將其模壓成預(yù)定形狀。
合金粉數(shù)量優(yōu)選為20wt%-98wt%，因為低于20wt%時，粘結(jié)磁鐵的磁特性會下降，當(dāng)高于90wt%時，該合金粉難于模壓或粘結(jié)磁鐵，20wt%-98wt%的合金粉數(shù)量尤其適合于顯象管中的聚焦應(yīng)用。
為了獲得具有高阻燃性的粘結(jié)磁鐵，除了合金粉和粘結(jié)劑外可以混合預(yù)定數(shù)量的阻燃劑，可以采用與上述相同的模壓方法。
作為阻燃劑而言，可以使用溴型阻燃劑中的某些阻燃劑，例如十溴-二苯醚、五溴-二苯醚、亞乙基雙四溴-苯鄰二甲酰亞胺、二溴-新戊二醇等;以及氯型阻燃劑，例如氯代烷烴、氯代聚苯、全氯-五環(huán)癸烷、dichloranplus、氯代聯(lián)苯等。此外，也可以使用向阻燃劑中添加5wt%-25wt%阻燃助劑而制成的阻燃劑，該阻燃助劑有三氧化銻增效劑、硼酸鋅和氯化鋅添加劑等。
因為某些溴型阻燃劑在處置和燃燒對容易產(chǎn)生有毒的二噁烷，所以應(yīng)優(yōu)選使用氯型阻燃劑，至少添加5wt%或更多的阻燃劑以獲得UL-94Vo阻燃性，但當(dāng)添加劑數(shù)量超過50wt%時，可模壓性變差而且成本上升，因此5wt%-50wt%是優(yōu)選范圍。
作為溴型阻燃劑而言，最好是使用除了易于產(chǎn)生二惡烷的五溴-二苯醚、八溴-二苯醚和十溴-二苯醚以外的亞乙基雙四溴-苯鄰二甲酰亞胺，添加劑數(shù)量優(yōu)選5-20wt%。可以使用不含有鹵族元素(例如溴和氯)而含有氫氧化鋁和氫氧化鎂的非鹵素型阻燃劑。
作為粘結(jié)劑而言，可以適當(dāng)?shù)剡x擇熱塑性樹脂，例如尼龍、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯撐硫等;熱固性樹脂，例如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等;或金屬粘結(jié)劑，例如Al、Zn、Sn、Pb等、為了混合和捏合粘結(jié)劑、阻燃劑和合金粉，可以添加潤滑劑或進(jìn)行預(yù)處理、為了改進(jìn)抗熱性和強(qiáng)度，用硅酸鎂、硅酸鈣等硅酸鹽組成的無機(jī)填充劑來代替一部分阻燃劑(包括阻燃助劑)和/或粘結(jié)劑是有效的，除合金粉外，20%或更多的添加數(shù)量是有效的，但不應(yīng)超過45%，否則可模壓性變差。
本發(fā)明粘結(jié)磁鐵的合金粉具有以下特性5KG或更多的Br，500 Oe或更大的iHe和1MGOe或更大的(BH)max，以預(yù)定的混合比將合金粉、粘結(jié)劑、阻燃劑等進(jìn)行混合，則本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵顯示出以下特性200G或更多的Br，150 Oe或更大的iHc，0.01MGOe或更大(BH)max和0.07%/℃或更小的溫度系數(shù)(Br)，含有20wt%-80wt%合金粉的粘結(jié)磁鐵特別顯示出以下高性能150G-1300GBr，150Oe-500Oe iHc，0.01MGOe-0.15MGOe(BH)max和0.03%/℃-0.05%/℃溫度系數(shù)(Br)，并且最適于顯象管聚焦應(yīng)用。
實施方案1表2示出了用以下方法制得的合金粉的磁特性和可研磨性將表1所示成分的合金在球磨機(jī)內(nèi)研磨10小時，使用高頻熔化爐進(jìn)行融熔，于1200℃熔化15分鐘，于550℃時效24小時，用顎式破碎機(jī)將其破碎成35目或更細(xì)的顆粒。以通過100目的合金粉產(chǎn)量來表示可研磨性。
在表1和表2中，試樣Nos.1-1至1-13代表本發(fā)明的實施例，試樣Nos.1-14至1-18代表對比例。
從表2明顯可見，合金粉中Al含量低于10wt%(例如對比例1-14)的情況，或合金粉中Ni含量超過33wt%(例如對比例1-15)，它們的磁特性同本發(fā)明合金粉相比都明顯變差。
此外，盡管對比例1-16至1-18所示合金粉的磁特性優(yōu)于本發(fā)明的合金粉，但由于它們包含大量貴重和資源稀少的Co，因此很難提供價格低廉的產(chǎn)品。
表1
表2
實施方案2而實施方案1試樣No.1-2的本發(fā)明合金粉中，按表3中試樣Nos.2-1至2-3所示成分，添加尼龍6作為粘結(jié)劑、添加溴型亞乙基雙四-苯鄰二甲酰亞胺作為阻燃料劑和添加三氧化銻作為阻燃助劑，將它們在V形混合機(jī)內(nèi)混合30分鐘，然后在捏合機(jī)內(nèi)捏合10分鐘，于250℃加熱以得到它們的粒料。
于280℃用注模機(jī)對上述粒料進(jìn)一步進(jìn)行模壓以獲得便于測量磁特性的10mm×10mm×5mm模壓件，以及便于測量阻燃性的12.7mm×12.7mm×0.8mm模壓件。
表4示出了對粘結(jié)磁鐵的磁特性和阻燃性的評價。按照J(rèn)ISK6911耐熱試驗B進(jìn)行垂直燃燒試驗來評價是否達(dá)到V-O級阻燃性。用制得的磁鐵用于聚焦的聚焦特性來評價磁特性。
由于試樣No.2-3＊同試樣No.2-1和2-2相比，只具有比較低的阻燃劑和阻燃助劑含量，盡管它沒有達(dá)到V-O級耐熱性，但它們的磁特性是相同的，因而在不要求高耐熱性的場所使用，仍然可以獲得本發(fā)明的效果。
此外，在以下實施方案中，對于那些在試樣號數(shù)上標(biāo)志＊符號的試樣，其合金粉、粘結(jié)劑、阻燃劑。阻燃助劑、無機(jī)填充劑等不一定含有適宜的數(shù)量，同其它試樣相比，它們的磁特性和阻燃值也比較差。然而，類似于試樣的No.2-3＊一樣，通過選擇它們的使用場所，仍然可以獲得本發(fā)明的效果。
實施方案3用實施方案2相同的方式制取一種粘結(jié)磁鐵，不同的是，按照表3所示配料成分，用尼龍6的粉末作為粘結(jié)劑、用一種氯型阻燃劑的dichloranplus和作阻燃劑以及用三氧化銻作為阻燃助劑A和用氯化鋅作為阻燃助劑B。
表4示出了對粘結(jié)磁鐵的磁特性和阻燃性的評價結(jié)果。用實施方案2相同的方法來評價阻燃性。用制得的磁鐵用于聚焦的聚焦特性來評價磁特性。
表3
表4
實施方案4用與實施方案2相同的方法制取一種粘結(jié)磁鐵，不同的是，按表5所示配料成分，添加硅酸鎂(一種滑石粉)作為無機(jī)填充劑，添加與實施方案3相同的粘結(jié)劑、阻燃劑和阻燃助劑。
表6示出了對粘結(jié)磁鐵的磁特性、可注模性和阻燃性的評價。
用該實施方案注模的優(yōu)或劣來評價可注模性。用實施方案2相同的方法來評價阻燃性。
實施方案5用實施方案2相同的方法制取一種粘結(jié)磁鐵，不同的是按照表5所示配料成分，使用實施方案3相同的阻燃劑和阻燃助劑，使用平均粒徑為450μm的丙烯嵌段共聚物的粉末作為樹脂，和使用硅酸鈣(硅灰石)作為無機(jī)填充劑。
表6示出了3對粘結(jié)磁鐵的磁特性、可注模性的阻燃性的評價結(jié)果。
用該實施方案注模的優(yōu)或劣來評價可注模性。用與實施方案2相同的方法來評價阻燃性。
表5
表6
實施方案6向?qū)嵤┓桨?的本發(fā)明試樣No.1-1的合金粉中添加3wt%環(huán)氧樹脂，并在混合和壓模后于150℃下固化1小時來制取一種粘結(jié)磁鐵。本發(fā)明的這種粘結(jié)磁鐵具有以下優(yōu)良特性2.8KGBr，570OeiHc，和0.5MGOe(BH)max。
在本發(fā)明中，使用不含Co的Al-Ni-Cu(Ti，Nb)-Fe組成，對用于粘結(jié)磁鐵的合金粉以及氯型阻燃劑、阻燃助劑(例如三氧化銻和硼酸鋅)和粘結(jié)劑進(jìn)行捏合、模壓和固化，可以獲得具有高磁特性的粘結(jié)磁鐵合金粉而又不含資源有限的Co，本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵除了不排出有毒的二惡烷并具有高工業(yè)價值以外，還能以低成本提供阻燃性粘結(jié)磁鐵，該磁鐵具有優(yōu)良的溫度特性并特別適用于顯示器和高清晰度電視的顯象管聚焦應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.用于粘結(jié)磁鐵的合金粉，它含有10wt%-16wt%Al，23wt%-33wt%Ni，2wt%-8wt%Cu，低于5wt%的Ti、Nb中一種或兩種元素，以及Fe和不可避免的雜質(zhì)，具有各向同性和10μm-200μm的平均粒徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于粘結(jié)磁鐵的合金粉，其中，Ti、Nb中一種或兩種元素的含量為0.5wt%-5.0wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于粘結(jié)磁鐵的合金粉，其中，含有0.01wt%-0.5wt%Si。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的用于粘結(jié)磁鐵的合金粉，其中，含有低于0.5wt%Co。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的用于粘結(jié)磁鐵的合金粉，其中，矯頑力(iHc)為500Oe或更大。
6.由合金粉組成的一種粘結(jié)磁鐵，該合金粉含有10wt%-16wt%Al、23wt%-33wt%Ni、2wt%-8wt%Cu，低于5wt%的Ti，Nb中一種或兩種元素，其余是Fe和不可避免的雜質(zhì)，具有各向同性的10μm-200μm平均粒徑以及粘結(jié)劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的粘結(jié)磁鐵，其中，使用含有0.01wt%-0.5wt%Si的合金粉。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的粘結(jié)磁鐵，其中，使用含有低于0.5wt%Co的合金粉。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、7和8的粘結(jié)磁鐵，其中，含有20wt%-98wt%合金粉。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的粘結(jié)磁鐵，其中，含有20wt%-80wt%合金粉。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的粘結(jié)磁鐵，其中，含有5wt%-50wt%阻燃劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的粘結(jié)磁鐵，其中，阻燃劑是由氯型阻燃劑或溴型阻燃劑組成的鹵素阻燃劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的粘結(jié)磁鐵，其中，阻燃劑是一種非鹵素型阻燃劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的粘結(jié)磁鐵，其中，含有5wt%-25wt%阻燃助劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的粘結(jié)磁鐵，其中，阻燃助劑由三氧化銻、硼酸鋅和氯化鋅中至少一種物質(zhì)組成。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的粘結(jié)磁鐵，其中，除了合金粉外還含有占組分20%-45%的無機(jī)填充劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的粘結(jié)磁鐵，其中，無機(jī)填充劑由硅酸鹽組成。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的粘結(jié)磁鐵，其中，磁特性為200G或更多的Br，150Oe或更大iHe，0.01MGOe或更大(BH)max，以及磁特性的溫度系數(shù)為低于0.07%/℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種阻燃性粘結(jié)磁鐵，它具有優(yōu)良的溫度特性并適于顯示器和高清晰度電視的顯象管聚焦應(yīng)用；以及用于粘結(jié)磁鐵的合金粉；該磁鐵不含資源有限的Co。使用不含Co而又具有各向同性和10μm—200μm平均粒徑的Al-Ni—Cu-(Ti，Nb)-Fe的粘結(jié)磁鐵合金粉，對20wt％—80wt％合金粉以及氯型阻燃劑。阻燃助劑(例如三氧化銻和硼酸鋅)和粘結(jié)劑進(jìn)行捏合、模壓和固化，可以低成本地提供不含Co的阻燃性粘結(jié)磁鐵，該磁鐵具有優(yōu)良的溫度特性并最適用于顯示器和高清晰度電視的顯象管聚焦應(yīng)用。
文檔編號B22F1/00GK1100559SQ9311752
公開日1995年3月22日 申請日期1993年9月15日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月26日
發(fā)明者山下三千雄, 北山宏和, 西野義彥, 古川敏弘 申請人:住友特殊金屬株式會社