專利名稱：具有高殘留磁通密度的注射成型純鐵燒結(jié)軟磁性材料的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于具有高殘留磁通密度和最大導(dǎo)磁率的注射成形純鐵燒結(jié)軟磁性材料的制造方法。
以往在一般情況下，例如使用純鐵燒結(jié)軟磁性材料作為軛鐵材料應(yīng)用在各種電氣電子儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)部件，制造這種純鐵燒結(jié)軟磁材料的公知方法是使用平均粒經(jīng)50-100μm的純鐵粉末作為原料粉末，將其用壓力機以5-7噸/厘米2的壓力成形為壓坯，然后將壓坯在氫或氨的分解氣體的氣氛中用1100-1400℃的溫度燒結(jié)。
近年來，伴隨著各種電氣電子儀器、設(shè)備的節(jié)省勞力、減輕重量和小型化趨勢，要求其結(jié)構(gòu)部件薄壁化，但上述現(xiàn)有技術(shù)的純鐵燒結(jié)軟磁性材料由于理論密度比為85-95%低密度的原因，殘留磁通密度特別低，因而無法滿足上述要求。
鑒于以上所述，本發(fā)明人研究使純鐵燒結(jié)軟磁性材料的高密度化，以使其殘留磁通密度提高，進(jìn)行研究的結(jié)果如下向平均粒徑在15μm以下的羰基鐵粉等純鐵粉末中加入占總體重量為8-15%(重量)的熱塑性樹脂粘結(jié)劑，用捏合機于溫度135℃下加熱混煉3小時，待溫度降至室溫以下，在捏合機內(nèi)將其粉碎，制成直徑1-5mm左右的顆粒料。將該顆粒料用注射成形機，以壓力為500-700kgf/cm2，顆粒料溫度為130-145℃，成形周期為20-40秒/次的條件注射成形，制成具有規(guī)定形狀的成形體。將上述注射成形體在680-750℃的溫度下脫脂，使來源于上述粘結(jié)劑的碳含量在0.05%(重量)以下，形成了預(yù)燒結(jié)體;然后，將該預(yù)燒結(jié)體在例如氫等還原性氣氛中和870-910℃的溫度下燒結(jié)，于是形成具有96%以上理論密度的燒結(jié)體。最后，將上述高密度燒結(jié)體在氫等還原氣氛中或真空中加熱至1050-1350℃，并進(jìn)行保溫軟磁化處理。如此所得到的研究結(jié)果是與用上述現(xiàn)有技術(shù)制造出的純鐵燒結(jié)軟磁材料相比較，本發(fā)明方法所得到的注射成形純鐵燒結(jié)軟磁性材料顯示出更加高的殘留磁通密度和最大的導(dǎo)磁率。
本發(fā)明的方法根據(jù)上述研究結(jié)果而做出的，其特征是，向純鐵粉末中加入占總體重量8-15%(重量)的熱塑性樹脂粘結(jié)劑，將其加熱混煉，在室溫下粉碎后，用注射成形機制成成形體。然后將上述注射成形體在680-750℃的溫度下脫脂成為預(yù)燒結(jié)體，其中來自粘結(jié)劑的碳含量在0.05%(重量)以下。接著，將上述預(yù)燒結(jié)體在870-910℃的溫度下燒結(jié)，成為具有理論密度比在96%以上的高密度燒結(jié)體。對上述高密度燒結(jié)體在1050-1350℃的溫度下進(jìn)行軟磁化熱處理，得到具有高殘留磁通密度和最大導(dǎo)磁率的注射成形純鐵燒結(jié)軟磁性材料。
下面說明在本發(fā)明的方法中將制造條件做上述限定的根據(jù)。
(a)粘結(jié)劑的比例粘結(jié)劑的比例如不足8%(重量)則不能確保注射成形性，反之，如這一比例超過15%(重量)，則不能制成具有96%以上理論密度比的高密度注射成形純鐵燒結(jié)材料，其結(jié)果不能確保高殘留磁通密度和最大導(dǎo)磁率。因此將粘結(jié)劑比例定為8-15%(重量)。
(b)脫脂溫度脫脂溫度低于680°時，預(yù)燒結(jié)不充分，難以保持形狀，而且脫脂需要長時間;反之，溫度如超過750℃，要想使燒結(jié)體具有理論密度比為96%以上的高密度是不可能的，所以將該溫度定為680-750℃。
(c)預(yù)燒結(jié)體的含碳量如果預(yù)燒結(jié)體的碳含量越低，就越能使燒結(jié)體的理論密度達(dá)到96%以上，而碳含量超過0.05%(重量)，則燒結(jié)體的理論密度就達(dá)不到96%，不能確保所希望的高殘留磁通密度，所以將碳含量限定為0.05%(重量)以下。
(d)燒結(jié)溫度燒結(jié)溫度不到870℃時，不僅不能充分燒結(jié)，且燒結(jié)體的密度不能充分提高;反之，燒結(jié)溫度超過910℃，也不能確保所希望的高密度，因而在該情況下得到理論密度比在96%以上的高密度，因此將燒結(jié)溫度定在870-910℃。
(e)軟磁性化熱處理溫度為了確保所希望的高殘留磁通密度，有必要對上述高密度燒結(jié)體進(jìn)行軟磁化熱處理，由于在該溫度不足1050℃時不能確保所希望的殘留磁通密度;反之溫度超過1350℃易引起變形，因此將此溫度定為1050-1350℃實施例以下通過實施例具體說明本發(fā)明的方法。將具有表1所示出平均粒徑的羰基鐵粉和以將乙烯-乙酸乙烯共聚物和石蠟作為主要
成份的熱塑性樹脂粘結(jié)劑，按照表1所示的比例在捏合機中混合，在溫度135℃下進(jìn)行3小時加熱混煉，在同一捏合機中室溫下將其粉碎成粒度分布為1-5mm范圍內(nèi)的顆粒為主體的顆粒料，接著將此顆粒料使用通常的注射成形機，在壓力600kgf/cm2，顆粒料溫度為140℃，成形周期為30秒/次的條件下注射成形。將此注射成形體在表1所示條件下進(jìn)行脫脂處理，得到具有表1所示的理論密度比和含碳量的預(yù)燒結(jié)體。接著在如同表1所示條件下對其進(jìn)行燒結(jié)，得到具有如表2所示理論密度比的高密度燒結(jié)體。再將上述燒結(jié)體按表2所示的條件進(jìn)行軟磁性化處理，從而實施本發(fā)明方法1-9，制造出各自外徑為20mm，內(nèi)徑10mm，厚度10mm尺寸的環(huán)狀注射成形純鐵燒結(jié)軟磁性材料。
此外，出于比較目的，作為原料粉末使用平均粒徑為80μm的氣體霧化法鐵粉，將其以6噸/厘米2的壓力，成形為平面尺寸為30mm×40mm，厚度1.5mm的壓坯，接著，將此壓坯在氫氣氛中、1300℃的溫度、保持1小時的條件下經(jīng)過燒結(jié)，制造出具有表2所示理論密度比的現(xiàn)有的純鐵燒結(jié)軟磁性材料。
接著測定由此結(jié)果得到的各種純鐵燒結(jié)軟磁性材料的殘留磁通密度和最大導(dǎo)磁率，并測定保磁力。測定結(jié)果示于表2。
由表1、2所示的結(jié)果可知，按照本發(fā)明方法1-9制造的注射成形純鐵燒結(jié)軟磁性材料，的確比現(xiàn)有純鐵燒結(jié)軟磁性材料有更高的密度，據(jù)此可知其具有更高一級的殘留磁通密度和最大導(dǎo)磁率。
前已述及，采用本發(fā)明的方法可以制出具有高殘留磁通密度和最大導(dǎo)磁率的注射成形純鐵燒結(jié)軟磁性材料，因而在用作各種電氣電子儀器設(shè)備的場合，可實現(xiàn)壁薄化，所以有助于節(jié)省勞力、減輕重量以及機器的小型化，在工業(yè)上帶來了有益的效果。
權(quán)利要求
1.具有高殘留磁通密度的注射成形純鐵燒結(jié)軟磁性材料的制造方法，其特征在于向純鐵粉末中加入占總體重量8-15%(重量)的熱塑性樹脂粘結(jié)劑，加熱混煉，在室溫下粉碎后，用注射成形機制成為成形體；然后將上述注射成形體在680-750℃溫度下脫脂制成為預(yù)燒結(jié)體，其來自粘結(jié)劑的碳含量在0.05%(重量)以下；接著將上述預(yù)燒結(jié)體在870-910℃的溫度下燒結(jié)，得到具有理論密度比為96%以上的高密度燒結(jié)體；最后對上述高密度燒結(jié)體在1050-1350℃的溫度下進(jìn)行軟磁性化熱處理。
全文摘要
具有高殘留磁通密度和最大導(dǎo)磁率的純鐵燒結(jié)軟磁性材料的制造方法，其由以下工藝步驟組成將純鐵粉末和占總體重量8—15％(重量)的熱塑性樹脂粘結(jié)劑混煉，然后粉碎。由粉碎后材料成型得到注射成型體；將該注射成型體在680—750℃的溫度下脫脂成為預(yù)燒結(jié)體，其中來自粘結(jié)劑的含碳量在0.05％(重量)以下；將此預(yù)燒結(jié)體在870—910℃的溫度下燒結(jié)，得到具有96％以上理論密度比的高密度燒結(jié)體；最后將上述燒結(jié)體在1050—1350℃的溫度下進(jìn)行軟磁性化熱處理。
文檔編號B22F3/20GK1070602SQ92109518
公開日1993年4月7日 申請日期1992年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月15日
發(fā)明者上田公志郎, 森林睦, 河野通 申請人:三菱麻鐵里亞爾株式會社