Способ плакирования порошкового магнитного материала Российский патент 2021 года по МПК B22F1/02 B22F9/04 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам плакирования порошковых материалов, и может найти применение в металлургии при производстве мелкодисперсных порошков формата «ядро-оболочка».

Известен способ ротационной печати для нанесения магнитных составов (Пат. 2671961), в котором способ изготовления магнита, характеризуется тем, что:

a) получают намагничиваемый состав, содержащий по меньшей мере один термопластичный полимерный материал и намагничиваемые частицы;

b) нагревают указанный намагничиваемый состав до температуры, при которой намагничиваемый состав находится в текучем состоянии;

c) подают намагничиваемый состав в полость вращающегося цилиндра через неподвижное плоское сопло, при этом полость вращающегося цилиндра ограничивается стенкой цилиндра, и стенка вращающегося цилиндра содержит множество отверстий;

d) подают подложку в виде движущегося полотна или листа; и

e) вводят вращающийся цилиндр в контакт с подложкой;

при этом плоское сопло проталкивает намагничиваемый состав через множество отверстий во вращающемся цилиндре, и намагничиваемый состав прилипает к подложке в форме каждого из указанного множества отверстий.

Предлагаемый способ при нагревании намагничиваемого состава может приводить к образованию агломератов частиц, что ухудшает эффективность плакирования порошкового магнитного материала.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ, получения композиционного плакированного порошка для нанесений покрытий (Пат. 2561615), включающий приготовление смеси металлического порошка с неметаллической керамической компонентой и сверхскоростной механосинтез полученной смеси в среде реакционного газа, при этом механосинтез ведут со скоростью вращения роторов дезинтегратора 12000 об/мин, а для приготовления смеси используют неметаллическую керамическую компоненту с размером фракций, составляющим 1/100 размера фракций металлического порошка, и твердостью, превышающей более чем в 1,5 раза твердость металлического порошка, при массовом соотношении неметаллической компоненты и металлического порошка 1:(1-4). В качестве металлического порошка используют металлы из группы, содержащей алюминий, железо, хром или их сплавы. В качестве керамической компоненты используют тугоплавкие соединения оксидов, карбидов или нитридов.

Предлагаемый способ направлен на создание композиционных порошков с упрочняющей пленкой на поверхности частиц, с сохранением пластичной сердцевины для повышения адгезионных и когезионных свойств покрытий. Предлагаемый способ не может быть использован для порошкового магнитного материала.

Задачей изобретения является усовершенствование способа плакирования порошкового магнитного материала.

Технический результат - повышение эффективности плакирования магнитного порошкового материала немагнитным материалом за счет однородности покрытия порошкового магнитного материала.

Технический результат достигается тем, что способ плакирования порошкового магнитного материала включает приготовление смеси порошкового магнитного материала с плакируемым немагнитным покрытием и последующий механосинтез, отличающийся тем, что приготовление смеси проводят путем механического перемешивания компонентов в течение 0,5-1 минуты, взятых при следующем соотношении, мас. %:

- порошковый магнитный материал - 5-15,

- плакируемое немагнитное покрытие - 85-95,

а механосинтез осуществляют во внешнем вращательном магнитном поле постоянных магнитов с величиной магнитной индукции 0,5-0,7 Тл в течение 1-1,5 минуты.

Приготовление смеси порошкового магнитного материала с плакируемой оболочкой в заявленном соотношении путем механического перемешивания компонентов в течении 0,5-1 минуты позволяет осуществить равномерное распределение порошкового магнитного материала в среде плакируемого немагнитного покрытия.

А последующий механосинтез путем механического «втирания» плакируемой немагнитной оболочки в порошковый магнитный материал за счет воздействия силовых линий внешнего магнитного поля позволяет получить однородное покрытие порошкового магнитного материала.

Частицы порошкового магнитного материала в начальный момент механосинтеза ориентируются вдоль силовых линий магнитного поля (фиг. 1а) и в процессе наложения вращательного магнитного поля постоянных магнитов имеют две оси вращения: одну в центре частиц, параллельно оси вращения вращательного магнитного поля постоянных магнитов (фиг. 1б), вторую также в центре частиц, перпендикулярно первой оси (фиг. 1в). При этом формирование второй оси вращения происходит за счет постепенного наслаивания немагнитных частиц на поверхность частиц магнитного материала. За счет такого сложного движения плакируемая немагнитная оболочка равномерно по всей поверхности наносится на поверхностную структуру порошкового магнитного материала (фиг. 1г), что повышает эффективность плакирования.

Применение внешнего вращательного магнитного поля постоянных магнитов с магнитной индукцией 0,5-0,7 Тл и с диаметральным направлением магнитного поля создает механическую силу трения между частицами. Использование величины магнитной индукции менее 0,5 Тл не создает достаточной силы механического «втирания», и плакируемая немагнитная оболочка отслаивается от поверхности порошкового магнитного материала. Использование величины магнитной индукции более 0,7 Тл приводит к ситуации, когда частица не имеет возможности вращения вдоль оси, параллельной оси вращательного магнитного поля.

При содержании порошкового магнитного материала более 15% не достигается достаточного и необходимого уровня однородности покрытия за счет возникновения большого количества слоев частиц магнитного материала, в которых величины силы механического «втирания» от постоянных магнитов становится недостаточным.

Сущность предлагаемого устройства поясняется графическими материалами, на которых изображено:

На фиг. 1 - процесс плакирования порошкового магнитного материала: а) - исходное положение б) - вращение постоянных магнитов и начало плакирования немагнитным покрытием, в) - вращение постоянных магнитов и начало плакирования немагнитным покрытием с дополнительным вращением сферических частиц порошкового магнитного материала, г) - завершение процесса плакирования, фиг. 2 - серия изображений сканирующего электронного микроскопа единичной частицы Fe₃O₄ плакированной в слой наночастиц Al при увеличении х50 (а) и поверхность выделенной частицы при увеличении х 1000 (б) и х 40000 (в).

Сущность предлагаемого изобретения поясняется примерами.

Пример 1. Готовят смесь порошкового магнитного материала, в качестве которого используют сферические частицы магнетита Fe₃O₄ с плакируемым немагнитным покрытием, в качестве которого используют наночастицы Al путем механического перемешивания в герметичной камере в течении 1 минуты, взятых при следующем содержании 15 и 85 мас. % соответственно.

Далее осуществляют процесс механосинтеза «втиранием» наночастиц Al в сферические частицы магнетита Fe₃O₄ под воздействием внешнего вращающегося магнитного поля постоянных магнитов с диаметральным направлением магнитного поля величиной 0,5 Тл. После вращения постоянного магнита в течении 1 минуты при скорости 30 об/мин процесс останавливают и проводят удаление плакированных частиц магнетита (фиг. 2).

Пример 2. Готовят смесь порошкового магнитного материала, в качестве которого используют сферические частицы магнетита Fe₃O₄ с плакируемым немагнитным покрытием, в качестве которого используют наночастицы бронзы Cu-Sn, взятых при следующем содержании 10 и 90 мас. %. Далее в герметичной камере осуществляют процесс механического перемешивания с помощью ворошителя в течение 30 секунд для равномерного распределения частиц магнетита и наночастиц бронзы Cu-Sn. Далее осуществляют процесс механосинтеза «втиранием» наночастиц бронзы Cu-Sn в сферические частицы магнетита Fe₃O₄ под воздействием внешнего вращающегося магнитного поля постоянных магнитов с диаметральным направлением магнитного поля величиной 0,7 Тл. После вращения постоянного магнита в течение 1,5 минут при скорости 30 об/мин процесс останавливают и проводят удаление плакированных частиц магнетита.

Пример 3. Готовят смесь порошкового магнитного материала, в качестве которого используют микрочастицы никеля с плакируемым немагнитным покрытием, в качестве которого используют наночастицы Al₂O₃ путем механического перемешивания в герметичной камере в течение 30 секунд, взятых при следующем содержании 5 и 95 мас. % соответственно. Далее осуществляют процесс механосинтеза «втиранием» наночастиц Al₂O₃ в микрочастицы никеля под воздействием внешнего вращающегося магнитного поля постоянных магнитов с диаметральным направлением магнитного поля величиной 0,5 Тл. После вращения постоянного магнита в течение 1 минуты при скорости 30 об/мин процесс останавливают и проводят удаление плакированных частиц микрочастиц никеля.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу плакирования порошковых материалов. Может использоваться в металлургии при производстве мелкодисперсных порошков формата «ядро-оболочка». Путем механического перемешивания в течение 0,5-1 минуты готовят смесь компонентов, взятых в следующем соотношении, мас %: порошковый магнитный материал 5-15, плакирующее немагнитное покрытие 85-95. Механосинтез осуществляют во внешнем вращательном магнитном поле постоянных магнитов с величиной магнитной индукции 0,5-0,7 Тл в течение 1-1,5 минуты. Обеспечивается повышение эффективности плакирования за счет получения однородного покрытия. 2 ил., 3 пр.

Способ плакирования порошкового магнитного материала, включающий приготовление смеси порошкового магнитного материала с плакирующим немагнитным покрытием и последующий механосинтез, отличающийся тем, что приготовление смеси проводят путем механического перемешивания компонентов в течение 0,5-1 минуты, взятых при следующем соотношении, мас.%:

порошковый магнитный материал 5-15 плакирующее немагнитное покрытие 85-95,

а механосинтез осуществляют во внешнем вращательном магнитном поле постоянных магнитов с величиной магнитной индукции 0,5-0,7 Тл в течение 1-1,5 минуты.