СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ МАГНИТОПРОВОДА ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РЕЛЕ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТОПРОВОДА ИЗ ДАННОЙ ЗАГОТОВКИ Российский патент 2025 года по МПК H01F1/22 B22F3/12 

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способу получения магнитопроводов электромагнитных реле, в частности, реле железнодорожной автоматики и телемеханики типа НМШ, РЭЛ и Н.

Известны требования, предъявляемые к материалам для изготовления магнитопроводов реле железнодорожной автоматики и телемеханики типа НМШ, РЭЛ и Н, это: высокая магнитная проницаемость, низкая коэрцитивная сила, малые потери на перемагничивание, высокое электрическое сопротивление. Для обеспечения вышеуказанных свойств должны выполняться следующие требования к структуре и состоянию: максимальное приближение к равновесному состоянию; крупное зерно; отсутствие искажений в кристаллической решетке; минимальное содержание примесей. Наклеп уменьшает магнитную проницаемость. В связи с этим стали подвергают рекристаллизационному отжигу.

Известно положительное влияние фосфора на магнитные свойства магнитомягких порошковых материалов на основе железа. Для получения порошка с равномерно распределенным в нем фосфором используют водный раствор диаммонийфосфата, при разложении которого во время термической обработки порошка образуется фосфор за счет восстановления водородом (Влияние добавок фосфора на магнитные свойства изделий из железного порошка. О.А. Понасюк, И.Д. Радомысельский. - Порошковая металлургия, 1973, N 3, с. 23-26.)

Известен способ получения магнитомягкого материала, включающий смешивание порошков железа (90-94 мас. %) и феррофосфора (6-10 масс. %) с содержанием фосфора (10-13 масс. %), их прессование и спекание в атмосфере азота (Патент RU №2040810).

Данное техническое решение позволяет получать значения магнитных свойств, (коэрцитивная сила Нс=(151-156) А/м) которые значительно отличаются от необходимых параметров для магнитопровода электромагнитного реле железнодорожной автоматики и телемеханики.

Необходимо чтобы коэрцитивная сила Нс была не более 40 А/м, магнитная проницаемость μ не менее 10000 Гн/м, индукция насыщения Вs в пределах 1,2-1,4 Тл, при плотности материала не менее 7,1 г/см³.

Известен способ получения магнитомягкого материала, включающий смешивание порошков железа и феррофосфора, прессование, спекание в азотном газе и охлаждение, отличающийся тем, что спекание осуществляют циклическим методом путем чередования спекания и охлаждения при температуре спекания 1000-1100°С.

Спекание проводят циклическим методом, включающим 2 ч спекания - охлаждение и 2 ч спекания с последующим охлаждением с печью. Спекание проводят циклическим методом, включающим 2 ч спекания - охлаждение, 2 ч спекания - охлаждение и 4 ч спекания с последующим охлаждением с печью. (Патент на изобретение RU №2296382, Заявка №2005123144 от 20.07.2005 г.)

Исследования физических свойств материалов содержащих соединения железа с фосфором, полученных по данному техническому решению показывает, что спекание материала включающего циклическую обработку в атмосфере азотного газа путем чередования отжига при температуре 1000-1100°C и охлаждения с печью спеченных в азотном газе, приводит к улучшению свойств материала, по сравнению с материалами без фосфора или спеченных в водороде при тех же условиях.

Однако полученные параметры электромагнитных свойств материала по коэрцитивной сила Нс, примерно 100-191 А/м при 1,5% фосфора, значительно превышают необходимые параметры необходимые для магнитопровода электромагнитных реле железнодорожной автоматики и телемеханики типа НМШ, РЭЛ, Н.

Необходимо чтобы коэрцитивная сила Нс была не более 40 А/м, магнитная проницаемость μ не менее 10000 Гн/м, индукция насыщения Вs в пределах 1,2-1,4 Тл, при плотности материала не менее 7,1 г/см³.

Известен способ получения магнитомягкого материала для магнитопроводов реле, включающий приготовление шихты, содержащей железо и фосфор, ее прессование, спекание и охлаждение, отличающийся тем, что шихту готовят путем введения в порошок железа, содержащий углерода не более 0,03 масс. % и кислорода не более 0,15 масс. %, фосфора в виде раствора ортофосфорной кислоты H₃PO₃ или порошка феррофосфора с обеспечением содержания фосфора в смеси в количестве 0,5-1,5 масс. %, спекание шихты проводят в вакууме 10^-1-10^-3 Па при температуре 1320-1380°C с выдержкой при данной температуре 1,5-4,0 часа.

Смесь порошка железа и ортофосфорной кислоты H₃PO₃ перемешивают в течение 2,0-2,5 часов и проводят сушку смеси при температуре 90-120°C или смесь порошка железа и феррофосфора с содержанием фосфора 15 мас. %, полученного измельчением сплава, смешивают в смесителе в течение 1,5-2,0 часов. Перед прессованием смеси в шихту вводят 0,5-1,5 масс. % стеарата цинка. Прессование проводят при нагрузке 6-10 т/см². Нагрев до температуры спекания проводят со скоростью 100-250°C/ч. Охлаждение проводят до температуры окружающей среды со скоростью 20-100°C/ч.

После спекания материал имеет структуру феррита с размером зерна 70-210 мкм. Спеченный материал имеет поры сфероидальной формы, которые составляют 6-10 об.%., имеет плотность не менее 6,8 г/см³, коэрцитивную силу Нс не более 60 А/м, магнитную проницаемость не менее 5000, индукцию насыщения не менее 1,2 Тл. (Патент на изобретение RU №2553134, Заявка №2013132624 от 15.07.2013 г.)

Полученные параметры коэрцитивная сила Нс, равная 60 А/м при 1,5% фосфора, превышают необходимые параметры электромагнитных свойств материала магнитопровода электромагнитных реле железнодорожной автоматики и телемеханики типа НМШ, РЭЛ и Н.

Необходимо чтобы коэрцитивная сила Нс была не более 40 А/м, магнитная проницаемость μ не менее 10000 Гн/м, индукция насыщения Вs в пределах 1,2-1,4 Тл, при плотности материала не менее 7,1 г/см³.

Известен способ получения магнитомягкого материала, включающий приготовление шихты, содержащей железо и фосфор, ее прессование, спекание и охлаждение, отличающийся тем, что спекание проводят в вакууме 10^-1-10^-3 Па при температуре 1320-1380°C, после чего проводят выдержку при указанной температуре в течение 1,5-2,5 часов и охлаждение до температуры 450-600°C, причем спекание, выдержку и охлаждение повторяют циклически с обеспечением получения требуемых характеристик магнитомягкого материала.

Шихту готовят путем введения фосфора в порошок железа в виде 10% раствора ортофосфорной кислоты Н₃РО₄ в этиловом спирте или в виде порошка феррофосфора с обеспечением содержания фосфора в магнитомягком материале в количестве 0,5-1,5 мас. %. Порошок железа и ортофосфорную кислоту (Н₃РО₄) перемешивают в течение 2,0-2,5 часов и проводят сушку смеси при температуре 90-120°C. Порошки железа и феррофосфора с содержанием фосфора 15 масс. %, полученного путем измельчения сплава, смешивают в смесителе в течение 1,5-2,0 часов. Перед прессованием в шихту вводят 0,5-1,5 масс. % стеарата цинка. Спекание проводят при нагреве со скоростью 100-250 град/час.

Порошок железа содержит углерода не более 0,03 масс. %, а кислорода не более 0,15 масс. %. Прессование проводят при нагрузке (6-10) т/см². Магнитомягкий материал имеет структуру феррита с размером зерна 70-210 мкм. После окончания циклического повторного спекания, и выдержки, охлаждения проводят до температуры окружающей среды со скоростью 20-100 град/ час. Магнитомягкий материал имеет поры сфероидальной формы в количестве 6-10 об. %. Магнитомягкий материал с плотностью не менее 7,0 г/см имеет коэрцитивную силу Hc не более 40 А/м, магнитную проницаемость не менее 11000 и индукцию насыщения не менее 1,2 Тл. (Патент на изобретение RU №2547378. Заявка №2013132623 от 15.07.2013 г.) Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

Полученные параметры материала магнитная проницаемость равная 11000 Гн/м, индукция насыщения в пределах 1,3-1,38 Тл при плотности материала в пределах (7,0-7,1) г/см³ коэрцитивная сила Нс, равная 40 А/м, при введении в шихту (0,5-1,5)% фосфора, соответствуют параметрам необходимые электромагнитных свойств материала магнитопровода электромагнитных реле железнодорожной автоматики и телемеханики типа НМШ, РЭЛ и Н полученного после спекания.

После спекания получается заготовка, которая в дальнейшем подвергается механической обработке. Полученные свойства материала заготовки меняются после механической обработки. После механической обработки (шлифование, токарная и фрезерная обработка, получение неразъемного соединения стержня и полюсника сваркой трением), для получения размеров магнитопровода соответствующих конструкторской документации, происходит нагартовка поверхностных слов материала, с резким изменением магнитных свойств, снижается магнитная проницаемость, увеличивается коэрцитивная сила, что снижает надежность работы электромагнитного реле.

Задачей заявляемого технического решения является создание технологии изготовления магнитопровода для электромагнитных реле железнодорожной автоматики и телемеханики с высокими эксплуатационными свойствами.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение магнитной проницаемости, снижение коэрцитивной силы, и индукции насыщения порошкового магнитомягкого материала магнитопровода электромагнитного реле в пределах: коэрцитивная сила - (38-40) Гн/м, магнитная проницаемость -(14430-15500) А/м.

Указанный технический результат достигается способом получения заготовки магнитопровода для электромагнитного реле, включающий приготовление шихты, содержащей железо и фосфор, получение прессованных заготовок, спекание и охлаждение, шихту готовят путем введения в порошок железа, содержащий углерода не более 0,03 мас. % и кислорода не более 0,15 масс. % и фосфора в виде раствора ортофосфорной кислоты H₃PO₃ или порошка феррофосфора с обеспечением содержания фосфора в смеси в количестве 0,5-1,5 масс. %, прессование проводят в твердосплавных пресс-формах при односторонней нагрузке 700 МПа при нагрузке 6-8 т/см², спекание заготовок проводят при температуре (1160-1200)°C в печи в среде эндотермического газа. Согласно изобретению после спекания, заготовка подвергается термическому отжигу в вакууме 10^-1-10^-2 Па, при температуре (1260-1320)°C при скорости нагрева (500-600)°C/ч, выдержке в течение (2,5-4,0) часов, затем охлаждение до температуры (850-910)°C, при скорости (500-700)°C/ч, далее охлаждение, при скорости (40-60)°C/ч, до температуры (300-370)°C, и окончательное охлаждение вместе с печью до температуры окружающей среды.

Материал заготовки магнитопровода имеет структуру с размером зерна 70-210 мкм, поры сфероидальной формы, до 10 об. %.

Материал заготовки магнитопровода имеет плотность не менее 7,0 г/см³, коэрцитивную силу Нс не более 40 А/м, магнитную проницаемость не менее 11000, индукцию насыщения не менее 1,2 Тл.

Также результат достигается способом получения магнитопровода для электромагнитного реле, включающей механическую обработку не разъемно соединенных заготовок сердечника в виде стержня и полюсного наконечника в виде плоской шайбы, полученные способом получения заготовки магнитопровода для электромагнитного реле включающий приготовление шихты, содержащей железо и фосфор, получение прессованных заготовок, спекание и охлаждение, шихту готовят путем введения в порошок железа, содержащий углерода не более 0,03 масс. % и кислорода не более 0,15 масс. % и фосфора в виде раствора ортофосфорной кислоты H₃PO₃ или порошка феррофосфора с обеспечением содержания фосфора в смеси в количестве 0,5-1,5 масс. %, прессование проводят в твердосплавных пресс-формах при нагрузке 6-8 т/см², спекание заготовок проводят при температуре (1160-1200)°C в печи в среде эндотермического газа. Согласно изобретению после спекания, заготовка подвергается термическому отжигу в вакууме 10^-1-10^-2 Па, при температуре (1260-1320)°C при скорости нагрева (500-600)°C/ч, выдержке в течение (2,5-4,0) часов, затем охлаждение до температуры (850-910)°C, при скорости (500-700)°C/ч, далее охлаждение, при скорости (40-60)°C/ч, до температуры (300-370)°C, и окончательное охлаждение вместе с печью до температуры окружающей среды. Согласно изобретению после проведения механической обработки, проводят термический отжиг магнитопровода в вакууме 10^-1-10^-2 Па, при температуре (900-1000)°C, при скорости нагрева (500-600)°C/ч, выдержке в течение (2,5-4,0) часов, затем охлаждение, при скорости (40-60)°C/ч, до температуры (300-370)°C, и окончательное охлаждение вместе с печью до температуры окружающей среды.

Материал магнитопровода имеет структуру с размером зерна 213-259мкм, поры сфероидальной формы, до 7,5 об. %.

Материал магнитопровода имеет плотность не менее 7,5 г/см³, коэрцитивную силу Нс = (38- 40) А/м, магнитную проницаемость μ = (14430 - 15500) Гн/м, индукцию насыщения не менее 1,2 Тл.

Получение неразъемного соединения заготовок сердечника в виде стержня и полюсного наконечника в виде плоской шайбы проводят сваркой трением.

Получение магнитопровода получают высадкой конца заготовки сердечника в виде стержня.

Предлагаемое изобретение поясняется фотографиями микроструктуры материала заготовки магнитопровода полученной предлагаемым способом после первого термического отжига и микроструктуры материала магнитопровода полученного предлагаемым способом после механической обработки и второго термического отжига.

На фиг. 1 представлена структура альфа-железа после спекания заготовки магнитопровода в печи в среде эндотемического газа при температуре 1160-1200°C. Зернистость (55-111) мкм. Коэрцитивная сила Нс не более 40 А/м, магнитная проницаемость μ не менее 11000 Гн/м, индукция насыщения Вs в пределах 1,2-1,3 Тл, плотность материала (7,3-7,6) г/см³.

На фиг.2 представлена структура магнитопровода после термического отжига при температуре (1260-1320)°C. Зернистость (100-170) мкм. Коэрцитивная сила Нс не более 40 А/м, магнитная проницаемость μ не менее 11000 Гн/м, индукция насыщения Вs в пределах 1,2-1,3 Тл, плотность материала (7,3-7,6) г/см³.

На фиг. 3 представлена структура магнитопровода после механической обработки и термического отжига при температуре (900-1000)°C. Зернистость (110-200) мкм Коэрцитивная сила Нс не более 40 А/м, магнитная проницаемость μ не менее 11000 Гн/м, индукция насыщения Вs в пределах 1,2-1,3 Тл, плотность материала (7,3-7,6) г/см³.

Предлагаемый способ позволяет получить магнитопровод для электромагнитных реле НМШ имеющий магнитные свойства: коэрцитивная сила Нс в пределах (38-40) А/м, магнитная проницаемость μ в пределах (13000-15500) Гн/м, индукцию насыщения Вs в пределах (1,2-1,3)Тл, при плотности материала (7,3-7.6) г/см³.

В сравнении с прототипом, в готовом изделии, после технологических операций, сохранены на низком уровне значение коэрцитивной силы и индукции насыщения, но повышена магнитная проницаемость за счет получения более равномерного и крупнозернистого материала.

Из литературных источников известно, что пористость порошковых материалов значительно влияет на магнитные характеристики материала, так как на поверхности пор возникает размагничивающее поле, которое приводит к снижению прохождения магнитного потока в материале и тем самым способствует уменьшению магнитной индукции и магнитной проницаемости (О.В. Власова, Л.Н. Ткаченко «Исследование зависимости магнитных свойств материала на основе порошкового железа от его пористости» Современные проблемы физического материаловедения, 2009, вып. 18, стр. 105-108). Кроме того, материал с максимально возможными магнитными характеристиками должен иметь однородную структуру с минимальным содержанием включений и пор. Однако оптимальная зернистость структуры и пористость материала авторами не определены.

Следовательно, чтобы получить высокую магнитную проницаемость, малую коэрцитивную силу и большую индукцию насыщения, порошковый спеченный материал должен обладать определенной структурой по однородности, количеству и размеру пор. Изменение (оптимизация) данных характеристик материала возможно изменением режимов спекании, условиями подготовки шихты.

Увеличение магнитной проницаемости, снижение коэрцитивной силы и индукции насыщения достигнуто за счет проведения двухкратного термического отжига и создания микроструктуры материала имеющего равновесное состояние крупнозернистой α-фазы железа, минимального содержание примесей, устранения наклепа за счет проведения термического отжига, а также проведения высокоскоростных и низкоскоростных режимов нагрева и охлаждения при отжиге заготовки и отжиге магнитопровода.

Первый технологический отжиг заготовки магнитопровода, проводят при относительно высоких температурах (1260-1320)°C, при скорости нагрева (500-600)°C/ч и выдержке в течение (2,5-4,0) часов. Такой режим нагрева отжига заготовки сопровождался переходом кристаллов избыточной фазы в глобулярную (сферическую) форму с уменьшением межфазных границ и, следовательно, межфазной поверхностной энергии. В спеченных порошковых материалах на основе железа при температурах спекания 1100-1200°C поры имеют разветвленный характер. Такой характер пор приводит к значительному росту коэрцитивной силы и уменьшению индукции насыщения. В спрессованном порошке железа, в процессе его нагрева до температуры 1360-1385°C в структуре спрессованного материала, имеющего пористость порядка 10-15 объем. %, происходят два процесса: сфероидизация и коагуляция пор. Поры постепенно принимают округлую форму. Первоначально, при прессовании, поры получаются очень мелкими, но при выдержке при температуре, близкой к температуре плавления железа, в течение 2,5-4,0 часов они укрупняются одни за счет других: количество пор уменьшается, а величина каждой из них становится больше и более сфероидальной. Дисперсность феррита увеличивается, поры располагаются по границам зерен и внутри зерен феррита. При охлаждении такой структуры происходит релаксация внутренних напряжений в зернах феррита. При температуре 1360-1385°C, по диаграмме состояния, при содержании фосфора в пределах 0,6 мас. %. железофосфор, железо имеет γ-фазу и α-фазу.

(http://www.markmet.m/diagrammy-splavov/diagramma-sostoyaniya-sistemyzhelezofosforfep).

Из диаграммы состояния видно, что соединения железа с фосфором плавятся в температурном диапазоне 945-1365°C. Наиболее легкоплавкие эвтектики образуются в железе, имеющем γ-фазу при температурах 945-1150°C, растворимость фосфора в железе, имеющем γ-фазу, минимальная и не превышает 0,25-0,3% (ат.), тогда как в железе, имеющем α-фазу, она составляет 4,9% (ат.), при этом с повышением температуры доля железа, имеющего γ-фазу, резко уменьшается и при температуре 1385°C это доля близка к нулю. Можно считать, что при температурах спекания 945-1150°C, когда растворимость фосфора в железе, имеющем γ-фазу, минимальная и не превышает 0,25-0,3% (ат.), образование эвтектик, образующих жидкую фазу, минимально. Чтобы образовать жидкую фазу на границе зерен железа из соединений фосфора с железом, спрессованную заготовку необходимо нагреть минимум до 1360°C. Образование жидкой зернограничной фазы Fe-P при температуре 1365°C, что будет способствовать снижению зернограничной напряженности, более быстрому росту зерен, коагуляции пор и их сфероидизации. Сплав получает однофазную структуру α - раствора.

В процессе охлаждение до температуры (850-910)°C, при скорости (500-700)°C/ч, при температуре 1320°C начинается полиморфное превращение твердого раствора α - > γ, происходящее в интервале температур и заканчивается при 1260°C. Образовавшийся γ- твердый раствор охлаждается до точки 950, где вновь начинается полиморфное превращение, связанное с изменением типа кристаллической решетки раствора на основе железа γ -> α. Это превращение заканчивается при температуре 900°C ниже которого сплав, имеющий однофазную структуру α - твердого раствора, охлаждается до комнатной температуры без превращений.

Охлаждение заготовки до температуры (850-910)°C, при скорости (500-700)°C/ч, позволяет получить однофазную структуру α - раствора имеющего свойства ферромагнетика. Дальнейшее охлаждение, при скорости (40-60)°C/ч, до температуры (300-370)°C и окончательное охлаждение вместе с печью до температуры окружающей среды, позволяет снизить внутреннее напряжение в металле образовавшиеся в результате высокой скорости охлаждения до температуры (850-910)°C, повысить уровень пластичности материала.

Второй технологический отжиг заготовки магнитопровода проводят после механической обработки. Заготовка подвергается термическому отжигу в вакууме 10^-1-10^-2 Па, при температуре (900-1000)°C, при скорости нагрева (500-600)°C/ч, выдержке в течение (1,0-2,0) часов, далее охлаждение до температуры 300-370°C со скоростью (500-600)°C/ч, затем окончательное охлаждение вместе с печью до температуры окружающей среды. Нагрев заготовки до температуры (900-1000)°C, в область нагрева частичного полиморфное превращение твердого раствора α -> γ, при скорости нагрева (500-600)°C/ч, выдержке в течение (1,0-2,0) часов, позволяет повторить первый технологический режим технологического отжига для поверхностного слоя заготовки, изменившего свои свойства в результате механической обработки.

Последующее охлаждение позволяет получить однофазную структуру α - раствора имеющего свойства ферромагнетика не только поверхностного слоя, но и всего объема магнитопровода. Дальнейшее охлаждение, при скорости (40-60)°C/ч, до температуры (300-370)°C и окончательное охлаждение вместе с печью до температуры окружающей среды, позволяет снизить внутреннее напряжение в металле образовавшиеся в результате высокой скорости охлаждения до температуры (300-370)°C, повысить уровень пластичности материала. Следствием чего материал имеет пористость 3,3%, плотность ρ не менее 7,5 г/см³, коэрцитивную силу Нс не более 40 А/м, магнитную проницаемость μ не менее 14430, индукцию насыщения не менее 1,2 Тл.

Авторами предлагаемого технического решения проведены работы по подготовке шихты, по отработке режимов спекания порошкового материал железа с добавлением фосфора с целью получения магнитных характеристик материала, удовлетворяющих требованиям для магнитопроводов реле.

Примеры реализации предлагаемого технического решения.

Пример 1. Реализацию предлагаемого технического решения проводили на заготовках одной партии, полученной при спекании шихты, содержащей железо и фосфор, получение прессованных заготовок, спекание и охлаждение, шихту готовят путем введения в порошок железа, содержащий углерода не более 0,03 мас. % и кислорода не более 0,15 мас. % и фосфора в виде раствора ортофосфорной кислоты H₃PO₃ или порошка феррофосфора с обеспечением содержания фосфора в смеси в количестве 0,5-1,5 мас. %, прессование проводят в твердосплавных пресс-формах при односторонней нагрузке 700 МПа при нагрузке 6-8 т/см², спекание заготовок проводят при температуре (1160-1200)°C в печи в среде эндотермического газ. Смесь порошка железа и ортофосфорной кислоты H₃PO₃ перемешивают в течение 2,0-2,5 часов и проводят сушку смеси при температуре 90-120°C или смесь порошка железа и феррофосфора с содержанием фосфора 0,5-1,5 мас. %, полученного измельчением сплава, смешивают в смесителе в течение 1,5-2,0 часов. Перед прессованием в шихту вводят 0,5-1,2 мас. % стеарата цинка.

После спекания материал имеет структуру феррита с размером зерна 70-210 мкм, поры сфероидальной формы, которые составляют 6-10 об.%. Материал имеет плотность ρ (6,5-6,8) г/см³, коэрцитивную силу Нс не более (50-65) А/м, магнитную проницаемость не менее 10000, индукцию насыщения не менее 1,2 Тл.

Пример 2. Первый термический отжиг. Среда: вакуум 10^-1-10^-2 Па. Температурный режим: температур- (1260-1320)°C, скорость нагрева (500-600)°C/ч, выдержка в течение (2,5-4,0) часов, затем охлаждение до температуры (850-910)°C, при скорости (500-700)°C/ч, далее охлаждение, при скорости (40-60)°C/ч, до температуры (300-370)°C, и окончательное охлаждение вместе с печью до температуры окружающей среды.

Пример 3. Второй термический отжиг. Среда: вакуум 10^-1-10^-2 Па. Температурный режим: температура (900-1000)°C, скорость нагрева (500-600)°C/ч, выдержка в течение (2,5-4,0) часов, затем охлаждение до температуры (850-910)°C, при скорости (500-700)°C/ч, далее охлаждение, при скорости (40-60)°C/ч, до температуры (300-370)°C, и окончательное охлаждение вместе с печью до температуры окружающей среды.

Результаты исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1

Свойства Спекание Отжиг Первый. После спекания Второй. После механической обработки Коэрцитивная сила, Н, А/м 58-60 47-50 38-40 Магнитная проницаемость, μ, Гн/м 4870-5100 8090-11000 14430-15500 Индукция насыщения, Вs, Тл 1,08 1,2 1,3 Плотность материала, ρ г/см³ 6,9 7,1 7.5 Средний размер зерна, мкм 86 217 213-259 Пористость, % 13 9 3,3

Предлагаемый способ позволяет получить материал магнитопровод для электромагнитных реле НМШ имеющий магнитные свойства: коэрцитивная сила Нс в пределах 38 А/м, магнитная проницаемость μ в пределах (1400-15500) Гн/м. Магнитные материалы с малой коэрцитивной силой и высокой магнитной проницаемостью обладают способностью намагничиваться до насыщения в слабых магнитных полях, что значительно повышает надежность работы электромагнитных реле железнодорожной автоматики и телемеханики.

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способу получения магнитопроводов электромагнитных реле, в частности, реле железнодорожной автоматики и телемеханики типа НМШ, РЭЛ и Н. Задачей заявляемого технического решения является создание технологии изготовления магнитопровода для электромагнитных реле железнодорожной автоматики и телемеханики с высокими эксплуатационными свойствами. Повышение магнитной проницаемости, снижение коэрцитивной силы, и индукции насыщения порошкового магнитомягкого материала является техническим результатом, который достигается за счет того, что шихту готовят путем введения в порошок железа, содержащий углерода не более 0,03 мас.% и кислорода не более 0,15 мас.% и фосфора в виде раствора ортофосфорной кислоты H₃PO₃ или порошка феррофосфора с обеспечением содержания фосфора в смеси в количестве 0,5-1,5 мас.%, проводят прессование в твердосплавных пресс-формах при односторонней нагрузке 700 МПа при нагрузке 6-8 т/см², спекание заготовок проводят при температуре 1160-1200°C в печи в среде эндотермического газа. Согласно изобретению после спекания, заготовка подвергается термическому отжигу в вакууме 10^-1-10^-2 Па, при температуре 1260-1320°C при скорости нагрева 500-600°C/ч, выдержке в течение 2,5-4,0 часов, затем проводят охлаждение до температуры 850-910°C, при скорости 500-700°C/ч, далее охлаждение, при скорости 40-60°C/ч, до температуры 300-370°C, и окончательное охлаждение вместе с печью до температуры окружающей среды, после проведения механической обработки, проводят термический отжиг магнитопровода в вакууме 10^-1-10^-2 Па, при температуре 900-1000°C, при скорости нагрева 500-600°C/ч, выдержке в течение 2,5-4,0 часов, затем охлаждение охлаждение, при скорости 40-60°C/ч, до температуры 300-370°C, и окончательное охлаждение вместе с печью до температуры окружающей среды. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 3 пр.

1. Способ получения заготовки магнитопровода для электромагнитного реле, включающий приготовление шихты, содержащей железо и фосфор, получение прессованных заготовок, спекание и охлаждение, шихту готовят путем введения в порошок железа, содержащий углерода не более 0,03 мас.% и кислорода не более 0,15 мас.% и фосфора в виде раствора ортофосфорной кислоты H₃PO₃ или порошка феррофосфора с обеспечением содержания фосфора в смеси в количестве 0,5-1,5 мас.%, прессование проводят в твердосплавных пресс-формах при односторонней нагрузке 700 МПа при нагрузке 6-8 т/см², спекание заготовок проводят при температуре 1160-1200°C в печи в среде эндотермического газа, отличающийся тем, что после спекания заготовка подвергается термическому отжигу в вакууме 10^-1-10^-2 Па, при температуре 1260-1320°C при скорости нагрева 500-600°C/ч, выдержке в течение 2,5-4,0 часов, затем охлаждение до температуры 850-910°C, при скорости 500-700°C/ч, далее охлаждение, при скорости 40-60°C/ч, до температуры 300-370°C, и окончательное охлаждение вместе с печью до температуры окружающей среды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что материал магнитопровода имеет структуру с размером зерна 70-210 мкм, поры сфероидальной формы, до 10 об.%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что материал имеет плотность не менее 7,0 г/см³, коэрцитивную силу Нс не более 40 А/м, магнитную проницаемость не менее 11000, индукцию насыщения не менее 1,2 Тл.

4. Способ получения магнитопровода для электромагнитного реле, включающий механическую обработку неразъемно соединенных заготовок сердечника в виде стержня и полюсного наконечника в виде плоской шайбы, полученных способом получения заготовки магнитопровода для электромагнитного реле п.1, отличающийся тем, что после проведения механической обработки проводят термический отжиг магнитопровода в вакууме 10^-1-10^-2 Па, при температуре 900-1000°C, при скорости нагрева 500-600°C/ч, выдержке в течение 2,5-4,0 часов, затем охлаждение, при скорости 40-60°C/ч, до температуры 300-370°C, и окончательное охлаждение вместе с печью до температуры окружающей среды.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что материал магнитопровода имеет структуру с размером зерна 70-210 мкм, поры сфероидальной формы, до 10 об.%.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что материал имеет плотность не менее 7,5 г/см³, коэрцитивную силу Нс не более 40 А/м, магнитную проницаемость не менее 14300, индукцию насыщения не менее 1,2 Тл.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что получение неразъемного соединения заготовок сердечника в виде стержня и полюсного наконечника в виде плоской шайбы проводят сваркой трением.

8. Способ по п.4, отличающийся тем, что получение магнитопровода получают высадкой конца заготовки сердечника в виде стержня.