Состав для нанесения покрытий и нанесение органического пассивирующего слоя на редкоземельные порошки на основе железа

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к магнитным материалам на основе системы редкоземельный элемент-переходный металл-бор, содержащим магнитный порошок с покрытием, обеспечивающим стойкость к коррозии и окислению при воздействии агрессивных окружающих сред. Состав для нанесения покрытий по отношению к массе магнитного порошка содержит, мас.%: 0,18-4,46 эпоксидной смолы, 0,01-0,27 отвердителя на основе амина, 0,003-0,27 смазки, 0,1-1 органотитанатного или органоцирконатного связывающего агента. Общий вид связывающего агента - (RO-)n(Ti или Zr)(-OR'Y)4-n, где R - неопентил(диаллильная), диоктильная или (2,2-диаллилоксиметил)бутильная группа, Ti или Zr имеет координационное число 4, R' - фосфито-, пирофосфато- или циклический пирофосфато- сегмент, Y - диоктильная или дитридецильная концевая группа, с 1≤n≤4. Введение связывающего агента и других добавок вместе с магнитным порошком и эпоксидным компонентами предотвращает окисление и коррозию, улучшает адгезию и диспергирование между наполнителем и матрицей. 16 н. и 33 з.п. ф-лы, 9 табл., 6 ил.

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Настоящая заявка испрашивает преимущество приоритета предварительной заявки на патент Соединенных Штатов №60/524633, поданной 25 ноября 2003 года, описание которой включено сюда посредством ссылки во всей ее полноте.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к составам для нанесения покрытий на магнитные материалы на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора (RE-TM-B), такие как магнитные порошки типа неодим-железо-бор, получаемые в результате осуществления способов быстрого затвердевания, с целью, помимо прочего, обеспечения стойкости к коррозии и/или окислению при воздействии на них агрессивных окружающих сред, или с целью пассивирования. Настоящее изобретение также относится к способам нанесения составов покрытий на магнитные порошки на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора (RE-TM-B).

Уровень техники

Изотропные редкоземельные постоянные магниты на полимерной связке используются в различных современных электродвигателях и электронных устройствах. Вместе с миниатюризацией электродвигателей и электронных устройств становится необходимым уменьшение размера используемых в них магнитов. Чтобы сделать возможными эффективную миниатюризацию и эффективную выдачу энергии или сигнала, существенным для этих применений является спрос на магниты с высокими плотностями магнитного потока (высокой магнитной индукцией). Факторы, определяющие плотность магнитного потока у изотропных магнитов на полимерной связке, могут быть разделены на две части: тип используемых магнитных материалов и объемная доля магнитных материалов в этих магнитах на полимерной связке.

Критерии выбора типа магнитных материалов сильно зависят от рабочих условий, требуемых при данных применениях. Полимерное связующее, используемое для изготовления магнитов на полимерной связке, должно быть способным обеспечивать достаточную механическую прочность для удерживания магнитного порошка в виде единого тела и сохранения формы, соответствующей конструктивным требованиям, вплоть до предполагаемой температуры эксплуатации и выдерживать эту температуру эксплуатации без размягчения, деформации или разрушения. Магнитные материалы должны обеспечивать магнитный поток, достаточный для поддержания желаемых свойств при температуре эксплуатации без существенной потери намагниченности. Потери магнитного потока в результате старения магнитного материала представляют собой показатель стабильности магнитного материала по отношению к нагреву и защиты от коррозийных и окислительных окружающих сред, которые могут влиять на способность магнитного материала к сохранению магнитного потока со временем при определенных температурах. Потери магнитного потока в результате старения магнита на связке, в конечном счете, определяют возможность использования магнита в различных областях применения и должны сводиться к минимуму, если такой магнит на связке подлежит использованию при высоких температурах. Окислительная или коррозийная деградация составляющих его материалов и изменение общих магнитных свойств должны сводиться к минимуму для увеличения полезности магнитов на связке.

Сочетание и количества органических и магнитных материалов должны сделать возможными оптимизацию и сохранение обсужденных ранее желаемых свойств. Количество магнитного порошка в магнитах на полимерной связке, обычно выражающееся как массовая или объемная доля, определяется типом полимерного связующего, молекулярной массой полимерного связующего и методологией, применяемой для эффективного объединения указанных материалов. В зависимости от способа формования, доступными для изготовления изотропных магнитов на связке являются различные полимеры. Формование прессованием, формование литьем под давлением, экструзия и каландрирование являются хорошо известными средствами получения магнитов на полимерной связке в промышленных количествах.

Полученные формованием прессованием или прессованные магниты делают возможным достижение магнитами высокой, желательной объемной доли (более 83%), необходимой для достижения сильных магнитных свойств. Как правило, в соответствии с идеологией производства магнитов, которые будут меньше подвержены отрицательному тепловому или химическому воздействию, чем порошки без покрытия, используют термоотверждаемые (термореактивные) полимеры, такие как эпоксидные, фенольные и другие сшиваемые смолы, с соответствующими им отверждающими агентами. Эти материалы изначально представляют собой низкомолекулярные вещества, которые легко могут наноситься в виде покрытий на магнитные порошки. Компоненты могут быть отформованы и отверждены с получением магнитов, которые являются устойчивыми к высоким температурам (как правило, ненамного большим, чем 250°С) и химическим растворителям. Степень сшивки или плотность сшивки термореактивного связующего определяет общую стойкость покрытия к окислению и коррозии, а также механическую прочность готового магнита.

При высоких загрузках твердого наполнителя потенциал окисления магнитных порошков увеличивается и становится вредным для магнитных свойств из-за низкого уровня органической защиты, при этом промышленный термин «загрузка» относится к доле магнитного порошка в конечном продукте-магните. Для ослабления окислительных воздействий на частицы металлического наполнителя в систему магнита на связке вводят химические добавки. Патент Соединенных Штатов №5888416, выданный Ikuma et al., описывает использование различных хелатирующих агентов и антиоксидантов в редкоземельных магнитах на связке из термопластичных связующих полифениленсульфида (ПФС), нейлона 12 (полиамида) и полиэфирнитрила (жидкокристаллический полимер) для введения в экструдируемые магнитные композиции. Патент Соединенных Штатов №5395695, выданный Shain et al., описывает нанесение последовательных слоев антиоксиданта, эпоксидной новолачной смолы и полистирола на магнитный материал для улучшения стойкости к окислению, с подчеркиванием роли последовательного наслоения этих компонентов. Xiao et al. и Guschl et al. описывают преимущества введения аминосиланового связывающего агента в порошки внутри полифениленсульфидного связующего. См. J.Xiao and J.U.Otaigbe, "High Performance, Lightweight Thermoplastic/Rare Earth Alloy Magnets," Mat. Res. So. Symp.Prod. 577: 75-80 (1999); P.C.Guschl, H.S.Kim, and J.U.Otaigbe, "Effects of Nd-Fe-B Magnetic Filler on Crystallization of Poly(phenylene sulfide)," J.Appl. Poly. Sci, 83:1091-1102 (2002). Однако результаты, описанные в этих документах, основаны только на магнитах с загрузками порошков порядка примерно 80%, что ниже, чем загрузки, достигаемые в магнитах, изготавливаемых посредством формования прессованием (порядка примерно 90% или более). Патент Соединенных Штатов №4876305, выданный Mazany (далее - "Mazany"), описывает нанесение сочетания аминосилановых и эпоксисилановых связывающих агентов с эпоксидными смолами для обеспечения стойкости к окислению, сравнивая скорости окисления обработанных и необработанных образцов. Концентрация магнитного материала в магнитах, раскрытых в патенте Mazany, является довольно низкой, магнитные свойства полученных в результате магнитов, например потери магнитного потока в результате старения, не могут считаться заслуживающими внимания.

Патент Соединенных Штатов №5087302, выданный Lin et al., описывает способ, в котором к крупным порошкам Nd-Fe-B во время стадии измельчения добавляют органотитанат для получения спеченных магнитов с улучшенной остаточной намагниченностью, коэрцитивной силой и стойкостью к окислению. Однако поскольку смесь измельченный магнитный порошок-органотитанат подвергается технологии высокотемпературной дегазации в инертной атмосфере для изготовления спеченных магнитов NdFeB, органотитанат удаляется или «дегазируется» из металлических порошков.

Связывающие агенты, которые были использованы в системах магнитов на связке и сведения о которых были опубликованы в последнее время, представляют собой органотитанаты и органоцирконаты. Несколько патентов Японии описывают использование этих агентов и порошков NdFeB, в основном, со смолой нейлон 12, эпоксидными смолами, смолой ПФС и другими такими же термопластичными или термореактивными связующими. См., например, патент Японии JP-03165504, выданный Т. Hitoshi et al.; JP-03222303, выданный M. Yoshihiko; JP-04011701, выданный M. Yoshihiko; и JP-04257203, выданный Т. Hitoshi et al. Эти документы направлены на применения к магнитам на связке, полученным посредством формования литьем под давлением и экструзии, поскольку описание раскрытых там типов материалов и композиций соответствует гораздо более низким загрузкам магнитных порошков, чем описывается в настоящем изобретении. Chen et al. описывает, что титанат на основе диаминоэтилена, введенный в систему NdFeB-магнита на эпоксидной связке, улучшает связывание компонентов и общую удельную плотность магнита. См. Q. Chen, J. Asuncion, J. Landi, and В.M. Ma, "The Effect of the Coupling Agent on the Packing Density and Corrosion Behavior of NdFeB and SmCo Bonded Magnets," J.Appl. Phys., 85:8:5684-5686 (1999). Однако там нет никаких упоминаний о влиянии данного титаната на потери магнитного потока в результате старения магнитного материала или о влиянии способа, с помощью которого титанат был введен в систему. Настоящее изобретение предлагает более эффективную технологию для защиты магнитных материалов на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора посредством осуществления процедуры нанесения жидкого покрытия на магнитные порошки на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора. Настоящее изобретение применимо, например, к магнитам, получаемым формованием прессованием.

Сущность изобретения

В своем первом варианте воплощения настоящее изобретение предусматривает быстрозатвердевший магнитный материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, содержащий магнитный порошок на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора с нанесенным на него покрытием, содержащим, в количестве по отношению к массе магнитного порошка, от примерно 0,1 массового процента до примерно 1 массового процента органотитанатного или органоцирконатного связывающего агента, от примерно 0,18 массового процента до примерно 4,46 массового процента эпоксидной смолы, от примерно 0,01 массового процента до примерно 0,27 массового процента отвердителя на основе амина, от примерно 0,004 массового процента до примерно 0,09 массового процента ускорителя и от примерно 0,003 массового процента до примерно 0,27 массового процента смазки. Общий вид связывающего агента представляет собой:

(RO-)n(Ti или Zr)(-OR'Y)4-n,

где R представляет собой неопентил(диаллильную), диоктильную или (2,2-диаллилоксиметил)бутильную группу, Ti или Zr имеет координационное число 4, R' представляет собой фосфито-, пирофосфато- или циклической пирофосфато-сегмент, и Y представляет собой диоктильную или дитридецильную концевую группу, с 1≤n≤4. В первом аспекте согласно первому варианту воплощения настоящее изобретение предусматривает быстрозатвердевший магнитный материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, в котором покрытие содержит от примерно 0,1 массового процента до примерно 1 массового процента органотитанатного или органоцирконатного связывающего агента, от примерно 0,43 массового процента до примерно 3 массовых процентов эпоксидной смолы, от примерно 0,025 массового процента до примерно 0,18 массового процента отвердителя на основе амина, от примерно 0,009 массового процента до примерно 0,06 массового процента ускорителя и от примерно 0,009 массового процента до примерно 0,19 массового процента смазки. В конкретном варианте воплощения изобретения состав для нанесения покрытий согласно первому варианту воплощения изобретения состоит по существу из указанных компонентов в указанных диапазонах процентного содержания.

Во втором варианте воплощения настоящее изобретение предусматривает быстрозатвердевший магнитный материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, содержащий магнитный порошок на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора с нанесенным на него покрытием, содержащим, в количестве по отношению к массе магнитного порошка, от примерно 0,225 массового процента до примерно 4,25 массового процента эпихлоргидрин/крезольной эпоксиноволачной смолы, от примерно 0,01 массового процента до примерно 0,26 массового процента дициандиамидного отвердителя, от примерно 0,005 массового процента до примерно 0,085 массового процента ускорителя на основе ароматического третичного амина, от примерно 0,004 массового процента до примерно 0,27 массового процента смазки в виде стеарата цинка и от примерно 0,35 массового процента до примерно 0,75 массового процента органотитанатного связывающего агента вида

(RO-)Ti(-OR'Y)3,

где R представляет собой неопентил(диаллил), Ti имеет координационное число 4, R' представляет собой пирофосфато-сегмент, и Y представляет собой диоктильную концевую группу. В первом аспекте второго варианта воплощения настоящее изобретение предусматривает быстрозатвердевший магнитный материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, в котором покрытие содержит от примерно 0,68 массового процента до примерно 2,76 массового процента эпихлоргидрин/крезольной эпоксиноволачной смолы, от примерно 0,04 массового процента до примерно 0,17 массового процента дициандиамидного отвердителя, от примерно 0,01 массового процента до примерно 0,055 массового процента ускорителя на основе ароматического третичного амина, от примерно 0,01 массового процента до примерно 0,175 массового процента смазки в виде стеарата цинка. В конкретном варианте воплощения изобретения состав для нанесения покрытий согласно второму варианту воплощения изобретения состоит по существу из указанных компонентов в указанных диапазонах процентного содержания.

В третьем варианте воплощения настоящее изобретение предусматривает быстрозатвердевший магнитный материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, содержащий магнитный порошок на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора и органотитанатный или органоцирконатный связывающий агент общего вида

(RO-)n(Ti или Zr)(-OR'Y)4-n,

где R представляет собой неопентил(диаллильную), диоктильную или (2,2-диаллилоксиметил)бутильную группу, Ti или Zr имеет координационное число 4, R' представляет собой фосфито-, пирофосфато- или циклической пирофосфато-сегмент, и Y представляет собой диоктильную или дитридецильную концевую группу, с 1≤n≤4; причем связывающий агент присутствует в количестве, по отношению к массе магнитного порошка, от примерно 0,1 массового процента до примерно 1 массового процента. В первом аспекте третьего варианта воплощения настоящее изобретение предусматривает быстрозатвердевший магнитный материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, в котором органотитанатный или органоцирконатный связывающий агент имеет вид:

(RO-)(Ti или Zr)(-OR'Y)3,

где R представляет собой неопентил(диаллильную) группу, Ti имеет координационное число 4, R' представляет собой пирофосфато-сегмент, и Y представляет собой диоктильную концевую группу, причем связывающий агент присутствует в количестве, по отношению к массе магнитного порошка, от примерно 0,35 массового процента до примерно 0,75 массового процента. В конкретном варианте воплощения изобретения состав для нанесения покрытий согласно третьему варианту воплощения изобретения состоит по существу из указанных компонентов в указанных диапазонах процентного содержания.

В четвертом варианте воплощения настоящее изобретение предусматривает быстрозатвердевший магнитный материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, содержащий магнитный порошок на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, имеющий предварительное покрытие из органотитанатного или органоцирконатного связывающего агента общего вида:

(RO-)n(Ti или Zr)(-OR'Y)4-n,

где R представляет собой неопентил(диаллильную), диоктильную или (2,2-диаллилоксиметил)бутильную группу, Ti или Zr имеет координационное число 4, R' представляет собой фосфито-, пирофосфато- или циклической пирофосфато-сегмент, и Y представляет собой диоктильную или дитридецильную концевую группу, с 1≤n≤4, присутствующее в количестве, по отношению к массе магнитного порошка, от примерно 0,1 массового процента до примерно 1 массового процента; и дополнительное покрытие, содержащее, в количестве по отношению к общей массе конечной смеси, от примерно 0,18 массового процента до примерно 4,46 массового процента эпоксидной смолы, от примерно 0,01 массового процента до примерно 0,27 массового процента отвердителя на основе амина, от примерно 0,004 массового процента до примерно 0,09 массового процента ускорителя и от примерно 0,003 массового процента до примерно 0,27 массового процента смазки. В первом аспекте четвертого варианта воплощения настоящее изобретение предусматривает быстрозатвердевший магнитный материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, в котором дополнительное покрытие содержит от примерно 0,43 массового процента до примерно 3 массовых процентов эпоксидной смолы, от примерно 0,025 массового процента до примерно 0,18 массового процента отвердителя на основе амина, от примерно 0,009 массового процента до примерно 0,06 массового процента ускорителя и от примерно 0,009 массового процента до примерно 0,19 массового процента смазки. В конкретном варианте воплощения изобретения состав для нанесения покрытий согласно четвертому варианту воплощения изобретения состоит по существу из указанных компонентов в указанных диапазонах процентного содержания.

В пятом варианте воплощения настоящее изобретение предусматривает быстрозатвердевший магнитный материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, содержащий магнитный порошок на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, имеющий предварительное покрытие из органотитанатного связывающего агента в виде

(RO-)Ti(-OR'Y)3,

где R представляет собой неопентил(диаллильную) группу, Ti имеет координационное число 4, R' представляет собой пирофосфато-сегмент, и Y представляет собой диоктильную концевую группу, присутствующее в количестве, по отношению к массе магнитного порошка, от примерно 0,35 массового процента до примерно 0,75 массового процента; и дополнительное покрытие, содержащее, в количестве по отношению к массе конечной смеси, от примерно 0,225 массового процента до примерно 4,25 массового процента эпихлоргидрин/крезольной эпоксиноволачной смолы, от примерно 0,01 массового процента до примерно 0,26 массового процента дициандиамидного отвердителя, от примерно 0,005 массового процента до примерно 0,085 массового процента ускорителя на основе ароматического третичного амина и от примерно 0,004 массового процента до примерно 0,27 массового процента смазки в виде стеарата цинка. В первом аспекте пятого варианта воплощения изобретения, настоящее изобретение предусматривает быстрозатвердевший магнитный материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, содержащий предварительное покрытие из органотитанатного связывающего агента в диапазоне концентраций 0,35-0,75% от массы порошка на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора; и дополнительное покрытие из, от общей массы, 0,680%-2,76% эпихлоргидрин/крезольной эпоксиноволачной смолы, 0,040-0,170% дициандиамидного отвердителя, 0,010-0,055% ускорителя на основе ароматического третичного амина, 0,010-0,175% смазки в виде стеарата цинка. В конкретном варианте воплощения изобретения состав для нанесения покрытий согласно пятому варианту воплощения изобретения состоит по существу из указанных компонентов в указанных диапазонах процентного содержания.

В шестом варианте воплощения настоящее изобретение предусматривает быстрозатвердевший магнитный материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, содержащий магнитный порошок на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора с нанесенным на него покрытием, содержащим, в количестве по отношению к массе магнитного порошка, от примерно 0,65 массового процента до примерно 2,5 массового процента эпоксидной смолы, от примерно 0,035 массового процента до примерно 0,15 массового процента отвердителя на основе амина, от примерно 0,01 массового процента до примерно 0,05 массового процента ускорителя, от примерно 0,04 массового процента до примерно 0,16 массового процента смазки, от примерно 0,001 массового процента до примерно 0,3 массового процента органоглины и от примерно 0,35 массового процента до примерно 0,75 массового процента органотитанатного или органоцирконатного связывающего агента общего вида

(RO-)n(Ti или Zr)(-OR'Y)4-n,

где R представляет собой неопентил(диаллильную), диоктильную или (2,2-диаллилоксиметил) бутильную группу, Ti или Zr имеет координационное число 4, R' представляет собой фосфито-, пирофосфато- или циклической пирофосфато-сегмент, и Y представляет собой диоктильную или дитридецильную концевую группу, с 1≤n≤4. В первом аспекте пятого варианта воплощения настоящее изобретение предусматривает быстрозатвердевший магнитный материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, в котором связывающий агент представляет собой органотитанатный связывающий агент вида

(RO-)Ti(-OR'Y)3,

где R представляет собой неопентил(диаллил), Ti имеет координационное число 4, R' представляет собой пирофосфато-сегмент, и Y представляет собой диоктильную концевую группу. В первом аспекте пятого варианта воплощения эпоксидная смола представляет собой эпихлоргидрин/крезольную эпоксиноволачную смолу, отвердитель на основе амина представляет собой дициандиамидный отвердитель, ускоритель представляет собой ускоритель на основе ароматического третичного амина, смазка представляет собой стеарат цинка, а органоглина содержит соли бис(гидроксиэтил)метилталлового алкиламмония с бентонитом. Во втором аспекте пятого варианта воплощения покрытие быстрозатвердевшего магнитного материала на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора содержит от примерно 0,001 массового процента до примерно 0,3 массового процента органоглины, содержащей соли бис(гидроксиэтил)метилталлового алкиламмония с бентонитом, и от примерно 0,35 массового процента до примерно 0,75 массового процента органотитанатного связывающего агента вида

(RO-)Ti(-OR'Y)3,

где R представляет собой неопентил(диаллил), Ti имеет координационное число 4, R' представляет собой пирофосфато-сегмент, и Y представляет собой диоктильную концевую группу. В конкретном варианте воплощения изобретения состав для нанесения покрытий согласно шестому варианту воплощения изобретения состоит по существу из указанных компонентов в указанных диапазонах процентного содержания.

В седьмом варианте воплощения настоящее изобретение предусматривает быстрозатвердевший магнитный материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, содержащий магнитный порошок на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, на который было нанесено предварительное покрытие из добавки ПОСС в количестве, по отношению к массе магнитного порошка, от примерно 0,1 массового процента до примерно 5 массовых процентов; после чего нанесено дополнительное покрытие, которое содержит, в количестве по отношению к общей массе смеси, от примерно 0,54 массового процента до примерно 2,75 массового процента эпоксидной смолы, от примерно 0,03 массового процента до примерно 0,17 массового процента отвердителя на основе амина, от примерно 0,01 массового процента до примерно 0,06 массового процента ускорителя, от примерно 0,035 до примерно 0,175 массового процента смазки, от примерно 0,35 массового процента до примерно 0,75 массового процента органотитанатного или органоцирконатного связывающего агента общего вида

(RO-)n(Ti или Zr)(-OR'Y)4-n,

где R представляет собой неопентил(диаллильную), диоктильную или (2,2-диаллилоксиметил)бутильную группу, Ti или Zr имеет координационное число 4 или 5, R' представляет собой фосфито-, пирофосфато- или циклической пирофосфато-сегмент, и Y представляет собой диоктильную или дитридецильную концевую группу, с 1≤n≤4, от примерно 0,003 массового процента до примерно 0,055 массового процента органоглины и от примерно 0,003 массового процента до примерно 0,015 массового процента агента-антиоксиданта. В первом аспекте седьмого варианта воплощения настоящее изобретение предусматривает быстрозатвердевший магнитный материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, в котором связывающий агент представляет собой органотитанатный связывающий агент вида

(RO-)Ti(-OR'Y)3,

где R представляет собой неопентил(диаллил), Ti имеет координационное число 4, R' представляет собой пирофосфато-сегмент, и Y представляет собой диоктильную концевую группу. В конкретном варианте воплощения изобретения состав для нанесения покрытий согласно седьмому варианту воплощения изобретения состоит по существу из указанных компонентов в указанных диапазонах процентного содержания.

Во втором аспекте седьмого варианта воплощения добавка ПОСС представляет собой трисиланофенильный или эпоксициклогексильный ПОСС. В третьем аспекте седьмого варианта воплощения агент-антиоксидант представляет собой бутилированный продукт реакции п-крезола и дициклопентадиенового антиоксиданта. В четвертом аспекте седьмого варианта воплощения эпоксидная смола представляет собой эпихлоргидрин/крезольную эпоксиноволачную смолу, отвердитель на основе амина представляет собой дициандиамидный отвердитель, ускоритель представляет собой ускоритель на основе ароматического третичного амина, смазка представляет собой смазку в виде стеарата цинка, а добавка органоглины представляет собой соли бис(гидроксиэтил)метилталлового алкиламмония с бентонитом.

В пятом аспекте седьмого варианта воплощения предварительное покрытие представляет собой трисиланофенильный или эпоксициклогексильный ПОСС в количестве от примерно 0,1 массового процента до примерно 1 массового процента по отношению к массе магнитного порошка; а дополнительное покрытие содержит, по отношению к общей массе смеси, от примерно 0,54 массового процента до примерно 2,75 массового процента эпихлоргидрин/крезольной эпоксиноволачной смолы, от примерно 0,03 массового процента до примерно 0,17 массового процента дициандиамидного отвердителя, от примерно 0,01 массового процента до примерно 0,06 массового процента ускорителя на основе ароматического третичного амина, от примерно 0,035 массового процента до примерно 0,175 массового процента смазки в виде стеарата цинка, от примерно 0,35 массового процента до примерно 0,75 массового процента органотитанатного связывающего агента вида

(RO-)Ti(-OR'Y)3,

где R представляет собой неопентил(диаллил), Ti имеет координационное число 4, R' представляет собой пирофосфато-сегмент, и Y представляет собой диоктильную концевую группу, от примерно 0,003 массового процента до примерно 0,07 массового процента органоглины, содержащей соли бис(гидроксиэтил)метилталлового алкиламмония с бентонитом, и от примерно 0,003 массового процента до примерно 0,015 массового процента бутилированного продукта реакции п-крезола и дициклопентадиенового антиоксиданта.

Настоящее изобретение также предусматривает способ нанесения жидкого покрытия на быстрозатвердевший магнитный материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора, включающий в себя стадии обеспечения раствора, содержащего растворитель, органотитанатный или органоцирконатный связывающий агент, эпоксидную смолу, отвердитель, ускоритель и смазку, причем упомянутый раствор представляет собой гомогенный 8-25%-ый раствор; объединение магнитного материала на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора с этим гомогенным раствором с образованием смеси-суспензии; периодическое перемешивание смеси-суспензии; и поддержание упомянутой смеси-суспензии при температуре в пределах 40-60°С, в результате чего упомянутый растворитель выпаривается. В различных вариантах воплощения растворитель представляет собой ацетон или тетрагидрофуран. В гомогенный 8-25%-ый раствор могут вводиться различные другие компоненты, включая органоглину, агент-антиоксидант, органотитанатный или органоцирконатный связывающий агент, или оба типа связывающих агентов. В конкретном варианте воплощения смесь поддерживают при температуре в пределах 50-60°С. В альтернативном варианте воплощения материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора предварительно обрабатывают посредством растворения органотитанатного или органоцирконатного связывающего агента в ацетоне с образованием 50%-го раствора; добавления порошка на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора в полученный раствор; и выпаривания ацетонового растворителя с получением предварительно обработанного порошка на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора. В конкретном варианте воплощения растворитель представляет собой тетрагидрофуран, а способ дополнительно включает в себя предварительную обработку порошка на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора посредством растворения добавки ПОСС в тетрагидрофуране с образованием 50%-го раствора; добавления в полученный раствор порошка на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора; и выпаривание тетрагидрофурана с получением предварительно обработанного порошка на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора. В конкретном варианте воплощения способа нанесения жидкого покрытия на быстрозатвердевший магнитный материал на основе редкоземельного элемента-переходного металла-бора это покрытие состоит по существу из указанных компонентов в указанных диапазонах процентного содержания.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1: Потери магнитного потока в результате старения при 180°С через 100 часов отвержденных магнитов РС-2 со связывающим агентом и без него.

Фиг. 2: Сравнение потерь магнитного потока в результате старения для отвержденных магнитов РС-2 согласно каждому варианту воплощения, состаренных при 180°С в течение 100 часов.

Фиг. 3: Сравнение потерь магнитного потока в результате старения для отвержденных магнитов РС-2 согласно первому и четвертому вариантам воплощения, состаренных при 180°С в течение 100 часов.

Фиг. 4: Сравнение потерь магнитного потока в результате старения для отвержденных магнитов РС-2 согласно первому, третьему и пятому вариантам воплощения, состаренных при 200°С в течение 100 часов.

Фиг. 5: Потери магнитного потока в результате старения магнитов MQP 14-12™ на связке со связывающим агентом LICA 38 и без него через 100 часов при 180, 200 и 225°С.

Фиг. 6: Потери магнитного потока в результате старения несиланированных и спланированных магнитов MQP-B™ с жидким покрытием при 180°С через 78 часов.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение предусматривает составы для нанесения покрытий на быстрозатвердевшие магнитные материалы типа редкоземельный металл-переходной металл-бор (RE-TM-B) на связке и способы нанесения таких составов на эти магнитные материалы, с подчеркиванием их защитной роли против окисления. Конкретнее, потери магнитного потока в результате старения любого магнита на связке должны быть сведены к минимуму с тем, чтобы можно было рассматривать высокотемпературные применения. Хотя и не связываясь с какой-либо конкретной теорией, полагают, что введение органических материалов, таких как полимеры, в неорганические металлические порошки обеспечивает средство для пассивирования и предотвращения тенденций к окислению посредством уменьшения реакционной способности поверхностей наполнителя или посредством уменьшения проникновения обладающих высокой энергией молекул кислорода к поверхностям наполнителя. В дополнение к этому, порошки с покрытиями обеспечивают более высокий уровень гибкости и формуемости при получении магнитов на связке.

Составы для нанесения покрытий и способы по настоящему изобретения обеспечивают магниты на связке с более высокими загрузками порошка, то есть с более высокими долями содержащихся в готовом магните магнитных материалов, чем можно достигнуть с помощью других способов. Известные из уровня техники литературные источники описывают магниты с более низкими загрузками порошка, чем те, которые достижимы в настоящем изобретении и которые составляют порядка от примерно 95% до примерно 99% или более по отношению к массе магнита. Например, магниты, изготовленные с использованием, например, полифениленсульфида (ПФС) или нейлона 12 (полиамида), такие как полученные литьем под давлением магниты на связке, обычно содержат всего лишь от примерно 85% до примерно 93% или менее магнитного порошка по массе, что соответствует примерно 50-70% по объему.

В предшествующем уровне техники относительно магнитов на связке, в которых используются полимерные связующие, сосредоточиваются на технологиях сухого смешивания. В этих способах физически смешивают органические порошки, такие как термореактивные смолы, с магнитными порошками в отсутствие растворителей. Для формирования твердых магнитов используют уплотнение и/или формование прессованием посредством первоначального расплавления органического порошка между неорганическими частицами. Полученные в результате магниты содержат слабо связанные частицы с неоднородностями и, в результате, с уровнем пористости, который может быть вредным с точки зрения окисления, потерь магнитного потока в результате старения и общих магнитных и физических свойств.

Технологии нанесения жидких покрытий позволяют преодолеть эти связанные с сухим смешиванием проблемы посредством создания на порошках однородного органического слоя. Достигаемая в результате однородность обеспечивает более эффективную защиту от окисления после реакции отверждения термореактивного связующего.

Допустимыми при таком способе нанесения являются как жидкие, так и твердые растворимые смолы и другие добавки.

Порошки с полимерным покрытием по настоящему изобретению имеют улучшенную термостойкость по сравнению с одними лишь магнитными порошками. Кроме того, более эффективная защита может достигаться посредством добавления, в частности, специальных химических добавок. Хотя определенные антиоксиданты могут быть в некоторой степени эффективными для целей защиты, присутствие антиоксидантов только лишь слегка затрудняет достижение молекулами кислорода поверхностей наполнителя. Поскольку молекулы антиоксиданта свободно суспендируются в матрице связующего и осаждаются на частицах наполнителя (например, в процессе физической адсорбции), они имеют ограниченную возможность для защиты против окисления. Другими словами, между термопластичными связующими, частицами наполнителя и этими добавками может происходить слабое взаимодействие (такое как химическая адсорбция), или же оно может вообще не происходить. Возможные побочные реакции связующих с реакционно-способными эпоксидными функциональными группами эпоксидных смол могут осуществляться, если агент-антиоксидант содержит активные аминовые группы. Однако, хотя полная защита от окисления может оказаться невозможной для систем, которые содержат только антиоксиданты, их использование действительно помогает при предотвращении окисления. Соответственно, составы по изобретению могут необязательно содержать агенты-антиоксиданты для обеспечения дополнительной стойкости к потерям магнитного потока в результате старения. Неограничивающие примеры агентов-антиоксидантов включают в себя бутилированный продукт реакции п-крезола и дициклопентадиенового антиоксиданта и антиоксиданты на основе тетракис-[метилен-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидрокси-циннамат)]-метана.

Используемый здесь термин «эпоксидные смолы» относится к синтетическим неотвержденным или непрореагировавшим смолам, содержащим эпоксидные функциональные группы, с ароматической основной цепью. Неограничивающие примеры эпоксидных смол включают в себя смолы типа эпихлоргидрин/крезольной э