粘结钕铁硼磁石：特性、分类与应用前景

粘结钕铁硼磁石：特性、分类与应用前景

磁性材料主要分为永磁材料和软磁材料两大类。永磁材料在去除外磁场后仍能保持较强的磁化强度和矫顽力，而软磁材料则会迅速失去磁性。本文将重点介绍永磁材料中的一种重要类型——粘结钕铁硼磁石，探讨其特点、分类、制造方法以及应用前景。

粘结磁铁的特点

与通过高温烧结磁粉制成的烧结磁体相比，粘结磁体具有以下特点：

• 抗冲击性强：受到冲击时不易破裂或碎裂
• 形状多样性：通过选择不同的成形方法，可以制成薄片、长条、带突起或孔等各种复杂形状
• 高电阻：由于磁铁粉被树脂包覆绝缘，因此具有较高的电阻
• 尺寸精度高：成型品尺寸精度高，大多数情况下不需要进行精加工
• 磁能积较小：磁铁储存的磁能（最大磁能积）相对较小
• 热膨胀大、耐热性差：热膨胀系数较大，耐热性能相对较差

粘结磁铁的类型

粘结磁体可以从磁粉和粘结剂及成型方法两个角度进行分类。

磁粉

磁粉主要分为铁氧体型和稀土型两大类。

• 铁氧体：主要采用钡铁氧体和锶铁氧体磁粉。虽然最大磁能积比稀土磁体小，但铁氧体磁体由于其高性价比和通用性，在粘结磁体总产量中占有很大比例。

• 稀土永磁：主要包括钕、钐和钐铁氮等稀土金属。

• 钐钴永磁：以钐钴为主要原料的磁粉，磁能积仅次于钕铁硼，适合用于小型化磁体。在稀土金属中，它具有较好的抗高温退磁能力，磁力随温度变化很小，因此适用于高温环境或需要温度稳定性的场合。

• 钕铁硼：主要成分为钕、铁、硼的磁粉，具有最大的磁能积，适合满足体积小磁力大的要求。但由于容易受到高温和生锈的影响，通常需要进行树脂涂层等表面处理。

• 钐铁氮：主要成分为钐、铁、氮的磁粉，具有很大的保持力，并且表现出与钕铁硼相当的最大能量积。由于氮的主相在550℃以上的温度下分解，因此难以应用于烧结磁体，但可以用作粘结磁体。

粘结剂及成型方法

根据粘结剂的不同，磁体分为树脂磁体和橡胶磁体，并采用适合粘结剂和产品形状的成型方法。

• 塑磁

• 模压成型磁铁：通过将磁粉和作为粘合剂的热固型树脂混合，然后压缩成型和热固化而制成。主要使用环氧类热固型树脂。与注塑磁体相比，磁粉填充率大，粘结剂比例小，因此最大磁能积大。适合制造薄壁产品。由于容易生锈，一般采用防腐涂层表面处理。

• 注塑磁体：通过将磁粉和作为粘结剂的热塑性树脂混炼、造粒、干燥，然后使用注射成型机和模具成型。使用的热塑性树脂包括尼龙(PA)、聚苯硫醚树脂(PPS)和乙烯丙烯酸乙酯(EEA)。与压缩成型磁体相比，粘结剂的比例较大，因此最大磁能积较小，但可以使用形状复杂的模具，因此可以成型多种形状。嵌件成型是将粘结磁体与轴等金属或其他树脂部件一体成型的技术，无需粘结剂即可与其他部件一体化。此外，通过将两种热塑性树脂从不同的注射缸注射到模具中的双材料成型(双色成型)，可以制造出两种不同颜色的成型品。

• 挤出成型磁铁：通过将磁铁粉末和热塑性树脂混炼，然后造粒并挤出而制成。使用的热塑性树脂包括尼龙(PA12、PA6)、聚苯硫醚树脂(PPS)和乙烯丙烯酸乙酯(EEA)。在挤出成型中，根据挤出出口处的模具(口模)的形状，使产品变形来成型。连续挤出成型可以成型长产品，然后切割成预定长度。它比压缩成型产品具有更好的耐腐蚀性，因此根据用途不需要防锈涂层。

• 橡胶磁铁：将磁粉与可硫化合成橡胶或热塑性弹性体混炼，然后造粒，压延或挤出而成。使用的粘合剂是合成橡胶，例如氯丁橡胶(CR)、丁腈橡胶(NBR)和丙烯酸橡胶(ACM)，或热塑性弹性体，例如氯化聚乙烯(PE-C)。橡胶磁体制造工艺。片状模制品易于切割、柔韧且有弹性。铁氧体橡胶磁铁用于冰箱贴、新手上路标记等各种贴纸以及窗扇和门窗扇。稀土橡胶磁体用于传感器、小型电机、磁屏蔽等。

粘结磁体的取向和磁化强度

粘结磁体的取向

在铁磁材料中，磁化方向与晶体轴之间存在方向依赖性；容易磁化的方向为易磁化方向，难磁化的方向为难磁化方向。铁氧体和稀土磁体粉末有两种类型：各向同性，其中晶体的易磁化方向不对齐，以及各向异性，其中晶体的易磁化方向对齐。粘结磁体有“各向同性粘结磁体”和“各向异性粘结磁体”两种，如果使用的产品需要在特定方向上磁化，则选择各向异性粘结磁体，因为它们的最大磁能积较大。通常，各向同性粘结磁体使用各向同性磁粉，而各向异性粘结磁体则使用各向异性磁粉。在各向异性粘结磁体的情况下，磁体粉末的晶体取向在成型过程中被定向。成型过程中的取向使磁体粉末的晶体取向一致，从而提高了在成型后的磁化过程中对粘结磁体进行磁化时的最大磁能积。取向方法有两种：对粘结磁体施加外部磁场的“磁场取向”和对粘结磁体施加外力的“机械取向”。

• 磁场取向：磁场取向是在压缩成型、注射成型时在成型模具附近，或在挤出成型时在挤出出口处的模具(母模)附近产生强磁场，使磁性材料的晶体取向方向发生变化的方法。
• 机械取向：机械取向是在压缩成型和压延过程中利用机械压力来排列磁粉晶体取向的方法。例如，在铁氧体磁铁粉末中，与C轴垂直的C面容易呈六角板状，因此在压缩方向上取向。

粘结磁体的充磁

粘结磁体通过在成型后施加强外部磁场来磁化，从而展示其作为磁体的性能。磁化针对各向异性和各向同性磁体进行。图 1 显示了典型的磁化类型和磁化方向。

(a)厚度方向充磁 (b)单面多极充磁 (c)双面多极充磁

• 厚度方向充磁：标准方法是沿一个方向磁化，如图 1(a) 所示。这是一种充磁方法，可以使在成型过程中定向为单极的各向异性磁体轻松展示其性能。可以使用空心线圈对多个粘结磁体进行磁化，使其适合批量生产。
• 单面多极充磁：如图1(b)所示，仅在一侧施加具有北极和南极的多极磁化，并将磁体的一侧放置在充磁线圈上并磁化。由于磁场是从一侧施加，因此很难发挥磁体的全部性能，因此主要用于磁片等各向同性磁体，其最大磁能积相对较小。
• 双面多极充磁：如图1(c)所示，该磁铁为多极化，正面和背面都有N极和S极，当磁铁的上方和下方都需要充磁线圈并且希望它被吸引时使用。正面和背面。这种方法比单面多极更容易发挥出磁体的全部潜力，但很难发挥出厚磁体的全部性能，所以用于相对较薄的磁体。

粘结磁体概要(制造方法/最大磁能积/特征)

表1显示了粘结磁体的概况以及与烧结磁体的比较。

粘结磁体广泛应用于从日常家居用品到先进工业产品的各个领域。它的形状自由度高，高度灵活，并且可以很容易多极充磁，因此有可能创造新的附加值，因此其最大磁能积提高和适应不同环境的应用范围值得我们期待。