СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СЕРДЕЧНИКА ДЛЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Российский патент 2022 года по МПК H01F3/08 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для изготовления сердечников, предназначенных для использования в различных изделиях электронной техники, в частности в катушках индуктивности с высокими требованиями к термоустойчивости, например, в фильтрах гармоник усилителей мощности.

Изобретение предназначено для изготовления сердечников, используемых, прежде всего, в аппаратуре авиационной радиосвязи, где в условиях ограниченных массогабаритных характеристик особо остро встает вопрос о сохранении требуемых параметров катушек индуктивности в радиостанциях с высокой мощностью выходного сигнала. Основным параметром катушек индуктивности является добротность, которая ухудшается вследствие перегрева сердечника, что происходит из-за частичной или полной деградации тела сердечника под воздействием высоких температур.

Для изготовления сердечников катушек индуктивности, фильтров, дросселей, радиотехнических броневых сердечников применяют магнитно-мягкие материалы. Магнитно-мягкие материалы представляют собой связанную в единый конгломерат смесь ферромагнитного порошка (например, карбонильного железа, молибденового пермаллоя, альсифера) и связки - диэлектрика (например, бакелита, полистирола). При этом электрическое сопротивление сердечников зависит от количества и типа связки [1].

Известен способ изготовления сердечника катушки индуктивности из порошка карбонильного железа с использованием бакелитового лака [2]. Карбонильное железо выпускается в виде первичных и фторированных порошков. Первичное железо марки Р-10, Р-20 представляет собой высокодисперсный порошок, состоящий в основном из частиц сферической формы, слоистой структуры. Карбонильное железо марок Р-100Ф-1 и Р-100Ф-2 представляет из себя мелкодисперсный фосфатированный порошок со средним диаметром частиц от 1,3 мкм (Р-100Ф-1) до 1,5 мкм (Р-100Ф-2). Фосфатированное железо получают обработкой первичного железного порошка ортофосфорной кислотой для создания на частицах изоляционной пленки фосфата железа, обеспечивающей повышенную стабильность электромагнитных параметров сердечников катушек индуктивности. Для изготовления сердечника фосфатированный порошок смешивают с бакелитовым лаком в количестве 4% по массе порошка, в пересчете на сухой остаток лака, получая второй слой изоляции. Полученную смесь засыпают в прессформу и прессуют сердечник при удельном давлении 588⋅10⁶ Па. Прессованные сердечники выдерживают 4 часа при температуре от 15°С до 35°С, после чего помещают в термостат, нагревают до 130±2°С и выдерживают при этой температуре 1 час. Затем термостат выключают и, не вынимая сердечники, постепенно охлаждают их до температуры от 15°С до 35°С.

Такой сердечник используется в катушках индуктивности для радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), работающей при температуре до 100°С и в диапазоне частот до 100 МГц. К достоинствам данного сердечника можно отнести простоту изготовления. Недостатком является ограничение температуры эксплуатации, что позволяет применять его в катушках индуктивности, предназначенных только для относительно маломощных устройств.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение арсенала технических средств изготовления сердечников для радиоэлектронной аппаратуры с повышенными требованиями к термоустойчивости элементов.

Достигаемый технический результат заявляемого изобретения -изготовление сердечника с повышенной термоустойчивостью и возможностью использования его в радиоэлектронной аппаратуре, работающей при температуре до 190°С и в диапазоне частот до 100 МГц, что достигается за счет использования при изготовлении сердечника из порошка карбонильного железа в качестве полимерной связки анаэробного термостойкого герметика Анатерм-117.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления высокотемпературного сердечника для радиоэлектронной аппаратуры из порошка фосфатированного карбонильного железа, включающем процессы смешивания со связующим материалом, прессования полученной смеси при удельном давлении не менее 588⋅10⁶ Па, последующую выдержку в течение 4 часов при температуре от 15°С до 35°С, выдержку течение 1 часа в термостате и постепенное охлаждение до температуры от 15°С до 35°С, с целью повышения термоустойчивости сердечника порошок фосфатированного карбонильного железа предварительно выдерживают в течение 1 часа в термостате при 110°С, после чего постепенно охлаждают до температуры от 15°С до 35°С, а в качестве полимерной связки используют анаэробный термостойкий герметик Анатерм-117 в количестве от 1% до 4% по массе порошка, при этом выдержку смеси в термостате осуществляют при температуре 200°С.

Анатерм-117 представляет из себя анаэробный термостойкий герметик с кинематической вязкостью 800-1500 мм²/с, использующийся в изделиях, контактирующих с различными агрессивными средами, и подвергающихся воздействию радиации, вибрации, ударных нагрузок в интервале температур от минус 60°С до 250°С и различных давлений [3].

Предлагаемый способ изготовления высокотемпературного сердечника для радиоэлектронной аппаратуры использует метод порошковой металлургии, включающий прессование смеси в пресс-формах с последующей термообработкой.

Способ осуществляется следующим образом. Для изготовления предлагаемого высокотемпературного сердечника порошок фосфатированного карбонильного железа марки Р-100Ф-1 предварительно нагревают в термостате до 110°С, выдерживают 1 час, затем постепенно охлаждают до температуры от 15°С до 35°С, вынимают из термостата и смешивают с полимерной связкой Анатерм-117 в количестве от 1% до 4% по массе порошка. Полученную смесь засыпают в пресс-форму и прессуют сердечник при удельном давлении не менее 588⋅10⁶ Па. Прессованный сердечник выдерживают 4 часа при температуре от 15°С до 35°С, после чего помещают в термостат, нагревают до 200°С и выдерживают при этой температуре 1 час. Затем термостат выключают и, не вынимая сердечник, постепенно охлаждают его до температуры от 15 до 35°С. В результате получают сердечник с повышенной термоустойчивостью.

При уменьшении связки Анатерм-117 менее 1% в теле сердечника возможно нарушение процесса однородной полимеризации по всему объему сердечника. Увеличение количества связки Анатерм-117 более 4% влечет за собой ухудшение параметров сердечника, таких как добротность, тангенс угла потерь и др.

Использование в качестве полимерной связки в матрице мелкодисперсного карбонильного железа анаэробного термостойкого герметика Анатерм-117 позволяет получить качественно новый высокотемпературный, термоустойчивый сердечник с возможностью применения в различных устройствах РЭА, работающих при температуре до 190°С и в диапазоне частот до 100 МГц, в частности, в катушках индуктивности фильтров гармоник усилителей мощности авиационных комплексов связи, источниках питания.

Литература

1. Толмасский И.С. Металлы и сплавы для магнитных сердечников. / И.С. Толмасский. - М.: Металлургия, 1971. - 126 с.

2. ГОСТ 13610-79. Железо карбонильное радиотехническое (прототип).

3. ТУ 2257-424-00208947-2004 Анатерм-117.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для изготовления сердечников, предназначенных для использования в различных изделиях электронной техники, в частности в катушках индуктивности с высокими требованиями к термоустойчивости, например, в фильтрах гармоник усилителей мощности. Способ изготовления высокотемпературного сердечника из порошка фосфатированного карбонильного железа включает процессы смешивания со связующим материалом, прессования полученной смеси при удельном давлении не менее 588⋅10⁶ Па. Порошок фосфатированного карбонильного железа предварительно выдерживают в течение 1 часа в термостате при 110°С, после чего постепенно охлаждают до температуры от 15°С до 35°С. В качестве полимерной связки используют анаэробный термостойкий герметик Анатерм-117 в количестве от 1% до 4% по массе порошка, при этом выдержку смеси в термостате осуществляют при температуре 200°С. Изобретение позволяет изготавливать сердечник с повышенной термоустойчивостью и возможностью использования его в радиоэлектронной аппаратуре, работающей при температуре до 190°С.

Способ изготовления высокотемпературного сердечника для радиоэлектронной аппаратуры из порошка фосфатированного карбонильного железа, включающий процессы смешивания со связующим материалом, прессования полученной смеси при удельном давлении не менее 588⋅10⁶ Па, последующую выдержку в течении 4 часов при температуре от 15°С до 35°С, выдержку течение 1 часа в термостате и постепенное охлаждение до температуры от 15 до 35°С, отличающийся тем, что с целью повышения термоустойчивости сердечника порошок фосфатированного карбонильного железа предварительно выдерживают в течение 1 часа в термостате при 110°С, после чего постепенно охлаждают до температуры от 15°С до 35°С, а в качестве полимерной связки используют анаэробный термостойкий герметик Анатерм-117 в количестве от 1% до 4% по массе порошка, при этом выдержку смеси в термостате осуществляют при температуре 200°С.