Ферромагнитный материал на основе железного порошка для магнитопроводов постоянного и переменного тока Советский патент 1993 года по МПК H01F1/147 C22C38/02 B22F1/00 

w

Ё

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности, к ферромагнитным материалам на основе железного порошка, используемым для изготовления магнитопроводов бытового и автотракторного электрооборудования, работающих в постоянных и переменных полях. Сущность изобретения: предложен ферромагнитный материал на основе железного порошка следующего состава (мас.%): олово 2-6, кремний 1-3. тальк 0,1- 0,6. железо - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к магнитомягким материалам, изготовленным методом порошковой металлургии и использующимся для изготовления магнитопроводов бытового и автотракторного электрооборудования, работающего в постоянных и переменных полях; и может быть использовано в электротехнической и электроприборостроительной промышленности.

Целью изобретения является увеличение механической прочности и магнитных характеристик материала, а также повышение технологичности процесса изготовления магнитопроводов.

Для достижения указанной цели в известный сплав на основе железного порошка, в состав которого входят олово и кремний, согласно изобретению дополнительно вводят тальк; при этом содержание всех указанных компонентов должно быть в следующих соотношениях, мас.%:

Олово2,0-6,0

Кремний1,0-3,0

Тальк0.1-0,6

ЖелезоОстальное до 100%

Комплексное легирование материала оловом, кремнием и тальком позволяет получать сплав максимальной плотности (относительная плотность более 94%) и снизить содержание кремния до 3%, что положительно сказывается на стойкости инструмента.

Введенный в состав шихты тальк выполняет роль твердой смазки и, равномерно распределяясь в материале после перемешивания, не входит в твердый раствор после спекания и охлаждения, что приводит к дисперсному упрочнению матрицы. Кроме того, тальк увеличивает удельное электро00

OJ

о

CJ

CJ

сопротивление материала и как следствие уменьшаются удельные потери на гистерезис и вихревые токи.

Наличие в сплаве олова способствует улучшению уплотняемости и, образуя при спекании жидкую фазу, олово улучшает спе- каемость материала - повышается конечная плотность.

Кроме того, экспериментально установлено, что введение в состав шихты олова уменьшает разброс магнитных свойств.

Основной причиной стимулирующего влияния жидкой фазы на усадку является растворение частиц твердой фазы в расплаве. В данном случае жидкая фаза, возникающая в результате плавления легкоплавкого компонента (inn. Srr 232°C), хорошо растекается по брикету, покрывая поверхность подавляющего большинства частиц железа, и усадка происходит за счет уменьшения при растворении в жидкой фазе частиц железа, сближения их центров под действием капиллярных сил и затекания расплава в межчастичные поры.

Прессование брикетов проводят до относительной плотности 90+3% {площадь межчастичных контактов, сформированных при прессовании достаточно высока) и спекают при температуре 1200+20°С в атмосфере водорода в течение 2 ч. В этом случае усадка проходит равномерно и составляет (2,1-2,3%), что позволяет использовать предлагаемый сплав в промышленном производстве по традиционный технологической схеме: приготовление шихты; прессование; спекание.

Уменьшение в составе материала кремния до 3% позволяет дополнительно ввести операцию калибрования деталей и восстановительный отжиг (в случае необходимости получения деталей более высокой точности).

Пример. Для изготовления порошковых магнитопроводоа из предлагаемого сплава, готовятся смеси ингредиентов (см.табл.), причем олово вводится в материал в виде лигатуры - железо - 20% олова, а кремний - в виде ферросилиция, в котором его содержание от 50 до 75% при размере частиц менее 50 мкм (например марки ФС- 75). В качестве основы используется железный порошок марок ПЖР2.(3),200.26(28), полученный методом распыления (ГОСТ 9849-86), оловянный порошок марки ПО-1, ПО-2 (ГОСТ 9723-73) и тальк по ГОСТ 19729-74. Смешивание проводят в двухко- нусиом смесителе в течение 1ч.

Полученные смеси обладают высокой текучестью ( 33 сек/50 г) и позволяют

вести процесс формования магнитопрово- дов на прессах-автоматах со скоростью 8- 20 шт/мин при удельном давлении 600-700 МПа. Затем спрессованные детали спекают

при температуре 1200+20°С в течение двух часов в атмосфере водорода. С целью получения деталей более высокой точности (Н8-Н10), дополнительно проводят калибрование и восстановительный отжиг. Полученные таким образом магнитопроводы далее передаются на испытания и сборку.

В таблице приведены магнитные и механические характеристики полученных материалов (пример 1-6), а также для

сопоставления характеристики известного материала (пример 7).

Как следует из данных таблицы, предлагаемый материал (примеры 1-6), обладает По сравнению с известным материалом повышенными магнитными и прочностными свойствами.

Ведение талька менее 0,1% не оказывает существенного влияния на магнитные и прочностные характеристики; при выходе

за нижний предел (более 0,6% талька), происходит частичная изоляция отдельных зерен железа, снижается магнитная индукция и наблюдается эффект разупрочнения матрицы.

Комплексное легирование железной матрицы оловом, тальком и кремнием, позволяет использовать предлагаемый материал в промышленном производстве цельнопрессованных магнитопроводов постоянного и переменного тока; позволит улучшить характеристики электрических машин при значительном снижении потерь металла, значительно улучшить технологичность процесса изготовления магнитопроводов.

Разработанный материал рекомендуется использовать при изготовлении магнитопроводов, работающих в условиях повышенных ударных нагрузок, в частности для изготовления деталей электромагнитных муфт; по своим качествам разработанный материал сравним с пермаллоем марки 50 Н. Формула из обретения Ферромагнитный материал на основе

железного порошка для магнитопроводов постоянного и переменного тока, содержащий олово и кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тальк при следующем соотношении компонентов,

мас.%:

Олово2-6;

Кремний1-3;

Тальк0,1-0,6;

ЖелезоОстальное

Продолжение таблицы