Магнитомягкий композиционный материал на основе железного порошка Советский патент 1993 года по МПК H01F1/26 C22C33/02 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к материалам на основе железного порошка и изолирующес- вяэующих веществ, предназначенным для изготовления магнитопроводов электрических машин с пониженным значением удельных магнитных потерь.

Целью изобретения является увеличение прочности магнитомягкого материала и улучшение технологичности процесса изго- . товления магнитопроводов при сохранении уровня магнитных свойств.

Поставленная цель достигается тем, что магнитомягкий композиционный (или маг- нитодиэлектрический) материал в качестве

основы содержит распыленный железный порошок, обладающий лучшим комплексом технологических свойств (уплотняемость 7,1 г/см при удельном давлении 700 МПа, текучесть 35 сек/50 г), а в качестве полимерного связующего - порошковую эпоксидную краску, представляющую собой гомогенизированную смесь эпоксидной смолы 50-90%, отвердителя (дициандиамид - 0,5-3,0%), ускорителей отверждения (фор- мальдегидная смола 0,5-3,0%, уротропин - 0,5-3,0%), пигментов (двуокись титана - 6- 20%, технический углерод - 0,2-1,0%), наполнителя (микробарит - 6-20%) и добавок, улучшающих растекаемость и поверхностоо

ы о 1

GO

to

оэ

нов натяжение (аэросил - 0,5-1,0%, поливинил бутираль - 2,0-5,0%, бальзам Шос- таковского - 0,5-1,5%), при следующем соотношении компонентов: порошковая эпоксидная краска 0.5-3,0%; распыленный железный порошок остальное...... . ...

Порошковые эпоксидные краски обладают высокой растекаемостью, что позволяет в процессе полимеризации создавать на поверхности железного порошка минимально тонкую и равномерно распределенную электроизоляционную оболочку при высокой концентрации ферромагнетика в единице объема.

ММ КМ в результате качественной изоляции частиц имеет высокое удельное сопротивление и, как следствие, - низкие удельные потери на перемагничивание при сохранении высокого уровня магнитных и механических характеристик.

. В качестве порошкового полимерного связующего используются порошковые эпоксидные краски следующих марок: П-ЭП-45 (марка А и Б - ТУ6-10-1752-80), П-ЭП- 534 (марка А и Б - ТУ6-10-1890-83), П- ЭП-219. П-ПЭ-91, П-ЭП-134, П-ЭГМ35, П-ЭП-45 М (ТУ 6-10-11-608-409-90), П- ЭП-245(ТУ6-10-11-617-409-90). П-ЭП-244, П-ЭП-242 (ГУ 6-10-2116-87) и др.

Высокие технологические свойства шихт на основе распыленных железных порошков с добавками порошковых эпоксидных красок (текучесть 35 с/50 г, относительная плотность прессовок в 91% при 700 МПа) позволяет вести процесс формования магнитопроводов на прессах-автоматах со скоростью 8-20 шт/мин или роторных линиях (скорость 60-100 шт/мин).

Содержание в порошковой эпоксидной краске ускорителей отверждения позволяет вести ускоренный процесс полимеризации ( г- 20-30 мин при t 230-200°C) спрессованных деталей (у известного материала этот показатель - 1,5-2 часа), что позволяет создать высокорентабельное промышленное производство цельнопрессованных магнитопроводов. Температурный предел (230°С против 120°С у известного материала) значительно расширяет номенклатуру и диапазон применения деталей подобного класса.

П р и м е р. Для получения порошкового магнитомягкого материала, содержащего 1,0% порошковой эпоксидной краски и 99% железного порошка, берут распыленный железный порошок марки ПЖР2.200.26 (ГОСТ 9849-86) и порошковую эпоксидную краску марки П-ЭП-534 Б. Затем проводят механическое смешивание порошковых

составляющих в лопастных или двухконус- ных смесителях (время смешивания в лопастном смесителе 8-15 мин).

Формование деталей проводят на прессах-автоматах при удельном давлении 6-7 т/см на относительную плотность %; далее спрессованные детали подвергаются низкотемпературной термообработке (полимеризации) при температуре 200-230°С в

течение 20-30 мин.

Полученные таким образом магнито- проводы передаются затем на испытания и сборку электродвигателей. .

Аналогичным образом осуществляют и

другие примеры с применением порошковых эпоксидных красок различных марок (при оптимальном температурном режиме для каждой марки краски).

При выходе за предлагаемые пределы

по содержанию порошковой эпоксидной краски либо возрастают магнитные потери, либо снижается магнитная индукция материала.

В таблице приведены технологические,

магнитные и прочностные характеристики полученных материалов пример (1-6), а также для сравнения приведены характеристики известного магнитомягкого материала на основе железного порошка (пример 7).

Как следует из таблицы, предлагаемый материал обладает по сравнению с известным лучшими технологическими свойствами (меньше удельное давление прессования и время полимеризации, выше температуры

полимеризации); лучшей механической прочностью, что позволяет значительно расширить ассортимент изделий из ММКМ при их промышленном выпуске. Несколько меньшее значение удельных потерь позволяет улучшить характеристики электрических машин и аппаратов, собранных с их применением, снизить затраты на их изготовление.

Разработанный материал рекомендуется использовать взамен электротехнических сталей:

- в электродвигателях малой мощности и аппаратах, в магнитной цепи которых имеются воздушные зазоры;

- в магнитопроводах, в которых требуется постоянство магнитной индукции при повышении частоты магнитного поля и высокое электрическое сопротивление материала;

- в комбинированных магнитопроводах, в которых часть магнитопровода состоит из электротехнической стали или магнитотвердого материала, а часть - из ММКМ;

- в бесколлекторных двигателях постоянного тока (БДПТ). Формула изобретения Магнитомягкий композиционный материал на основе железного порошка, содержащий изолирующе-свяэующую добавку, отличающийся тем, что в качестве основы он содержит распыленный железный порошок, а в качестве изолирующе-свя- зующей добавки - порошковую эпоксидную краску при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Порошковая эпоксидная

краска0,5-3,0

Распыленный железный

порошокОстальное

Предлагаемый магнитомягкий композиционный материал в качестве основы содержит распыленный железный порошок, а в качестве изолирующей добавки - порошковую эпоксидную краску, .представляющую собой гомогенизированную смесь эпоксидной смолы - 50-90%, отвердителя - дициандиамида 0,5-3,0%, ускорителей отверждения - формальдегидной смолы - 0,53, 0% и уротропина - 0,5-3,0%, пигментов -двуокиси титана - 6-20% технического углерода 0,2-10%, наполнителя/микроба- рита - 6-20% и добавок, улучшающих рас- текаемость и поверхностное натяжение, - аэросила - 0,5-1,0%, поливинилбутирали - 2,0-5,0% и бальзама Шостаковского - 0,5- 1,5%, при следующем соотношении компонентов (мас.%): порошковая эпоксидная краска - 0,5-3,0%, распыленный железный порошок - остальное. Шихты на основе распыленных железных порошков с добавками эпоксидных красок обладают высокими технологическими свойствами (текучесть - 35 с) 50 г, относительная плотность - более 91% при 700 МПа. Формование магнитопрово- дов проаодят на прессах-автоматах при удельном давлении 600-700 МПа со скоростью 8-20 шт/мин, затем детали подвергают полимеризации при 180-230°С в течение 20-60 мин. 1 табл. сл с

Продолжение таблицы