BR112013016025B1 - Pó compósito à base de ferro, componente compactado e tratado pelo calor, seu método de produção e núcleo de induto - Google Patents
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Abstract
pó magnético macio. a presente invenção refere-se a um pé compósito baseado em ferro adequado para aplicações magnéticas macias, tais como núcleos de indutores. a presente invenção também refere-se a um método para a produzido de um componente magnético macio e ao componente produzido pelo método.
Description
[0001] A presente invenção refere-se a um material em pócompósito magnético macio para a preparação de componentes magnéticos macios bem como componentes magnéticos macios que são obtidos pelo uso desse pó compósito magnético macio. Especificamente, a invenção se refere a pós para a preparação de materiais de componentes magnéticos macios trabalhando em altas frequências, os componentes adequados como indutores ou reatores para eletrônica de potência.
[0002] Materiais magnéticos macios são usados para váriasaplicações, tais como materiais de núcleo em indutores, estatores e rotores para máquinas elétricas, atuadores, sensores e núcleos de transformadores. Tradicionalmente, núcleos magnéticos macios, tais como rotores e estatores em máquinas elétricas, são feitos de laminados de aço empilhados. Os componentes magnéticos macios podem ser usados em partículas magnéticas maciais, usualmente baseadas em ferro, com um revestimento eletricamente isolante em cada partícula. Através de compactação das partículas isoladas, opcionalmente junto com lubrificantes e/ ou aglutinantes, usando o processo tradicional de metalurgia do pó, componentes magnéticos macios podem ser obtidos. Pelo uso da técnica da metalurgia do pó, é possível produzir esses componentes com um grau maior de liberdade no desenho, do que pelo uso dos laminados de aço visto que os componentes podem conduzir um fluxo magnético tridimensional e visto que três formadas dimensionais podem ser obtidas pelo processo de compactação.
[0003] A presente invenção se refere a um pó compósitomagnético macio baseado em ferro, as suas partículas de núcleo sendo revestidas com um revestimento cuidadosamente selecionado, tornando as propriedades do material adequadas para a produção de indutores através de compactação do pó seguida por um processo de tratamento térmico. Um indutor ou reator é um componente elétrico que pode armazenar energia na forma de um campo magnético criado pela corrente elétrica que passa através do referido componente. Uma capacidade dos indutores para armazenar energia, indutância (L) é medida em henries (H). Tipicamente, um indutor é um fio isolado enrolado como uma bobina. Uma corrente elétrica circulando através das espiras da bobina criará um campo magnético em torno da bobina, a intensidade do campo sendo proporcional à corrente e às espiras/ unidade de comprimento da bobina. Uma corrente variável criará um campo magnético variável, que induzirá uma tensão que se opõe à mudança de corrente que a criou.
[0004] A força eletromagnética (EMF) que se opõe à mudança nacorrente é medida em volts (V) e está relacionada com a indutância, de acordo com a fórmulav(t)=L di(t)/dt(L é a indutância, t é o tempo, v(t) é a tensão, que varia com o tempo, através do indutor e i(t) é a corrente, que varia com o tempo).
[0005] Isto é, um indutor tendo uma indutância de 1 henry produzuma EMF de 1 volt, quando a corrente através do indutor muda com 1 ampère/ segundo.
[0006] Indutores ferromagnéticos ou com núcleo de ferro usamuma núcleo magnético feito de um material ferromagnético ou ferrimagnético, tal como ferro ou ferrita para aumentar a indutância de uma bobina por vários milhares através de aumento do campo magnético, devido à maior permeabilidade do material do núcleo.
[0007] A permeabilidade magnética, μ, de um material é umaindicação de sua capacidade para conduzir fluxo magnético ou sua capacidade para se tornar magnetizado. A permeabilidade é definida como a relação do fluxo magnético induzido, denotado B e medido em newton/ ampère *metro ou em volt *segundo/ metro2 para a força de magnetização ou intensidade de campo, denotada H e medida em ampères/ metro, A/m. Portanto, a permeabilidade magnética tem a dimensão volt* segundo/ ampère *metro. Normalmente, a permeabilidade magnética é exptefinha123ressa como a permeabilidade relativa μr = μ/ μo, relativa à permeabilidade do espaço livre μ0 = 4*n*10-7Vs/Am. A permeabilidade também pode serexpressa como a indutância por comprimento de unidade, henries/ medidor.
[0008] A permeabilidade magnética não depende só do materialque conduz o fluxo magnético, mas também do campo elétrico aplicado e da sua frequência. Em sistemas técnicos, frequentemente, há referências à permeabilidade relativa máxima, que é máxima em relação à permeabilidade medida durante um ciclo do campo elétrico variável.
[0009] Um núcleo de indutor pode ser usado em sistemaseletrônicos de potência para filtragem de sinais indesejados, tais como, vários harmônicos. A fim de funcionar eficientemente um núcleo de indutor para essa aplicação terá uma baixa permeabilidade relativa máxima, que implica em que a permeabilidade relativa terá uma característica mais linear em relação ao campo elétrico aplicado, isto é, permeabilidade incremental estável, μΔ (como definido de acordo com ΔB=μΔ*ΔH e densidade de fluxo com alta saturação. Isso permite que o indutor trabalhe mais eficientemente em uma faixa mais ampla de corrente elétrica, isso também pode ser expresso como o indutor tendo "boa polarização de CC". Polarização de CC pode ser expresso em termos de percentagem de permeabilidade incremental máxima em um campo elétrico aplicado especificado, por exemplo, em 4 000 A/m. Ainda, baixa permeabilidade relativa máxima e permeabilidade incremental estável combinada com densidade de fluxo com alta saturação permite ao indutor conduzir uma corrente elétrica maior, o que é, inter alia, benéfico, quando tamanho é um fator limitativo, um indutor menor pode ser usado.
[00010] Um parâmetro importante a fim de aperfeiçoar o desempenho do componente magnético macio é reduzir suas características de perda de núcleo. Quando um material magnético é exposto a um campo variável, perdas de energia ocorrem devido às perdas por histerese e perdas por correntes parasitas. A perda por histerese é proporcionar à frequência dos campos magnéticos alternativos, enquanto a perda por corrente parasita é proporcional ao quadrado da frequência. Desse modo, em altas frequências, a perda por corrente parasita é importante, em sua maioria e é requerido, especialmente, reduzir a perda por corrente parasita e ainda mantendo um baixo nível de perdas por histerese. Isso implica que é desejado aumentar a resistividade de núcleos magnéticos.
[00011] Na busca por maneiras de aperfeiçoamento da resistividade, diferentes métodos têm sido usados e propostos. Um método é baseado no fornecimento de revestimentos ou películas eletricamente isolantes nas partículas de pó antes que essas partículas sejam submetidas à compactação. Desse modo, há um grande número de publicações de patente que ensinam diferentes tipos de revestimentos eletricamente isolantes. Exemplos de patentes publicadas referentes a revestimentos inorgânicos são a patente norte- americana N° 6.309.748, a patente norte-americana N° 6.348.265 e a patente norte-americana N° 6.562.458. Os revestimentos compreendendo material inorgânico e orgânico são conhecidos, por exemplo, das patentes norte-americanas N°s 6.372.348 e 5.063.011 e da publicação de patente DE 3.439.397, publicação de acordo com a qual as partículas são circundadas por uma camada de fosfato de ferro e um material termoplástico. A patente europeia EP 1246209B1 descreve um pó baseado em metal ferromagnético em que a superfície do pó baseado em metal é revestido com um revestimento consistindo de resina de silicone e partículas finas de minerais de argila tendo estrutura em camadas, como bentonita ou talco. A norte- americana 6.756.118 B2 revela um compósito de metal em pó magnético macio compreendendo pelo menos dois óxidos encapsulando, os pelo menos dois óxidos formando pelo menos uma fase comum.
[00012] O pedido de patente JP2002170707A descreve uma partícula de ferro em liga revestida com uma camada contendo fósforo, os elementos de liga podem ser silício, níquel ou alumínio. Em uma segunda etapa, o pó revestido é misturado com uma solução de água de silicato de sódio seguido por secagem. Núcleos de poeira são produzidos por moldagem do pó e tratamento térmico da parte moldada em uma temperatura de 500-1000°C.
[00013] O silicato de sódio é mencionado em JP51-089198 como um agente ligante para as partículas de pó de ferro, quando da produção de núcleos de poeira através de moldagem de pó de ferro, seguido por tratamento térmico da parte moldada.
[00014] A fim de obter componentes de compósitos magnéticos macios de alto desempenho, deve ser possível também submeter o pó isolado eletricamente à moldagem por compressão com pressões elevadas, como é muitas vezes desejado para obter partes possuindo uma alta densidade.
[00015] Altas densidades norm’almente melhoram as propriedades magnéticas. Especificamente, densidades elevadas são necessárias a fim de manter as perdas por histerese em um nível baixo e para se obter alta densidade de fluxo de saturação. Além disso, o isolamento elétrico tem de suportar as pressões de compactação necessárias, sem ficar danificado, quando a parte compactada é ejetada do molde. Isto, por sua vez, significa que as forças de ejeção não devem ser demasiado elevadas.
[00016] Além disso, a fim de reduzir as perdas por histerese, o tratamento térmico de liberação de tensão da parte compactada é necessário. A fim de obter uma liberação de tensão eficaz, o tratamento térmico deverá ser preferencialmente realizado em uma temperatura acima de 300°C e abaixo de uma temperatura, em que o revestimento isolante será danificado, a cerca de 700°C, em uma atmosfera de, por exemplo, nitrogênio, argônio ou ar.
[00017] A presente invenção foi feita tendo em vista da necessidade de núcleos de pó que são destinados, principalmente, destinados para utilização em frequências mais altas, isto é, frequências acima de 2 kHz e em particular entre 5 e 100 kHz, onde maior resistividade e menores perdas do núcleo são essenciais. De preferência, a densidade de fluxo de saturação deve ser suficientemente elevada para a redução do tamanho do núcleo. Além disso, deve ser possível produzir os núcleos sem ter de compactar o pó de metal usando a lubrificação das paredes da matriz e/ou temperaturas elevadas. Preferencialmente, essas etapas devem ser eliminadas.
[00018] Em contraste com muitos métodos utilizados e propostos, em que baixas perdas do núcleo são desejadas, é uma vantagem especial da presente invenção que não é necessário o uso de qualquer agente de ligação orgânico na composição do pó, composição de pó que é depois compactada na etapa de compactação. O tratamento térmico do compacto verde pode, portanto, ser realizado em temperatura mais elevada, sem o risco de que o agente ligante orgânico se decomponha, uma maior temperatura de tratamento térmico também aperfeiçoará a densidade de fluxo e diminuirá as perdas do núcleo. A ausência de material orgânico no núcleo final, tratado pelo calor, também permite que o núcleo possa ser utilizado em ambientes com elevadas temperaturas sem o risco de redução da força devido ao amolecimento e à decomposição de um ligante orgânico, e estabilidade de temperatura aperfeiçoada é alcançada.
[00019] Um objetivo da invenção é proporcionar um novo compósito em pó à base de ferro compreendendo um núcleo de um pó de ferro puro e sua superfície revestida com um novo revestimento eléctrico isolado compósito. O novo pó compósito à base de ferro está sendo especialmente adequado para ser usado para a produção de núcleos de indutores para a eletrônica de potência.
[00020] Outro objetivo da invenção é o de proporcionar um método para a produção de tais núcleos de indutores.
[00021] Ainda um outro objetivo da invenção consiste em proporcionar um núcleo de indutor tendo "boa" polarização de CC, baixas perdas de núcleo de alta densidade de fluxo de saturação.
[00022] Pelo menos um destes objetivos é realizado por:
[00023] Um pó à base de ferro revestido, o revestimentocompreendendo uma primeira camada que contém fósforo, e uma segunda camada contendo uma combinação de silicato alcalino e partículas de argilas contendo filossilicatos definidos. De acordo com uma modalidade, o revestimento é constituído por estas duas camadas sozinhas.
[00024] Um método para a produção de um núcleo indutor sinterizado compreendendo as etapas de:a) fornecimento de um pó de ferro revestido como acima, b) compactação do pó de ferro revestido, opcionalmente misturado com um lubrificante, em um movimento da prensa uniaxial em uma matriz a uma pressão de compactação entre 400 e 1200 MPa c) ejeção do componente compactado da matriz.d) tratamento, termicamente, do componente ejetado em uma temperatura de até 700°C.
[00025] Um componente, tal como um núcleo de indutor, produzido de acordo com o acima.
[00026] O pó à base de ferro é, de preferência, um pó de ferro puro, com baixo teor de contaminantes, tais como o carbono ou oxigênio. O teor de ferro é, de preferência, acima de 99,0%, em peso, no entanto, pode também ser possível utilizar ferro em pó ligado com, por exemplo, silício. Para obter um pó de ferro puro, ou para um pó à base de ferro em liga com elementos adicionados intencionalmente, os pós contêm, além de ferro e elementos de liga presentes possíveis, elementos traço resultantes de impurezas inevitáveis causadas pelo método de produção. Os elementos traço estão presentes em uma quantidade tão pequena que não influenciam as propriedades do material. Exemplos de elementos traço podem ser carbono em até 0,1%, oxigênio superior a 0,3%, enxofre e fósforo até 0,3% de cada um e de manganês até 0,3%.
[00027] O tamanho das partículas do pó à base de ferro é determinado pelo uso pretendido, isto é, para qual frequência o componente é adequado. O tamanho médio de partícula do pó à base de ferro, que é também o tamanho médio do pó revestido, visto que o revestimento é muito fino, pode ser de 20 a 300 μm. Exemplos de tamanhos médios de partícula para pós à base de ferro adequados, por exemplo, são 20-80 μm, um chamado pó 200 mesh, 70-130 μm, um pó 100 mesh, ou 130-250 μm, um pó 40 mesh.
[00028] O primeiro revestimento contendo fósforo, que é normalmente aplicada ao pó descoberto com base em ferro pode ser aplicado de acordo com os métodos descritos na patente dos EUA 6.348.265. Isto significa que o pó de ferro ou à base de ferro é misturado com ácido fosfórico dissolvido em um solvente tal como acetona, seguido por secagem a fim de obter um revestimento fino contendo fósforo e oxigênio sobre o pó. A quantidade de solução adicionada depende, inter alia, do tamanho das partículas do pó, mas a quantidade deve ser suficiente, a fim de se obter um revestimento com uma espessura entre 20-300 nm.
[00029] Alternativamente, seria possível adicionar um revestimento fino contendo fósforo pela mistura de um pó à base de ferro com uma solução de fosfato de amônio dissolvido em água ou utilizando outras combinações de substâncias contendo fósforo e outros solventes. O revestimento contendo fósforo resultante causa um aumento no teor de fósforo do à base de ferro de entre 0,01 a 0,15%. O segundo revestimento é aplicado ao pó à base de ferro revestido de fósforo por mistura do pó com partículas de uma argila ou uma mistura de argilas contendo filossilicato definido e um silicato alcalino solúvel em água, geralmente conhecido como vidro líquido, seguido por uma etapa de secagem em uma temperatura compreendida entre 20-250°C ou no vácuo.
[00030] Os filossilicatos constituem o tipo de silicatos onde os tetraedros de silício estão conectados uns com os outros sob a forma de camadas com a fórmula (Si2O52-)n. Essas camadas são combinadas com pelo menos uma camada de hidróxido octaédrico formando uma estrutura combinada. As camadas octaédricas podem conter, por exemplo, hidróxidos de alumínio ou magnésio ou uma combinação dos mesmos. Silício na camada de tetraedros de silício pode ser parcialmente substituído por outros átomos. Essas estruturas em camadas combinadas podem ser eletroneutras ou carregadas eletricamente, dependendo de quais átomos estão presentes.
[00031] Foi observado que o tipo de filossilicato é de vitalimportância, a fim de satisfazer os objetivos da presente invenção. Assim, o filossilicato deve ser do tipo que tem camadas não carregadas ou eletroneutras das camadas combinadas de tetraedros de silício e hidróxido octaédrico. Exemplos desses filossilicatos são caulinitas presentes na argila caulim, pirofilito presente em filito ou talco mineral contendo magnésio.
[00032] O tamanho médio de partícula de argilas contendo os filossilicatos definidos deve ser inferior a 15, preferivelmente inferior a 10, de preferência inferior a 5 μm, ainda mais preferível, inferior a 3 μm. A quantidade de argila contendo filossilicatos definidos para serem misturados com o pó à base de ferro revestido deve estar compreendida entre 0,2-5%, de preferência entre 0,5-4%, em peso do pó compósito revestido baseado em ferro.
[00033] A quantidade de silicato alcalino calculado como silicato alcalino sólido a ser misturado com o pó à base de ferro revestido deverá estar entre 0,1-0,9% em peso de pó à base de ferro revestido compósito, de preferência entre 0,2-0,8% em peso do pó baseado em ferro. Foi mostrado que vários tipos de silicatos alcalinos solúveis em água podem ser utilizados, portanto, silicato de sódio, potássio e lítio podem ser utilizados. Normalmente, um silicato alcalino solúvel em água é caracterizado pela sua proporção, isto é, quantidade de SiO2 dividida pela quantidade de Na2O, K2O Li2O , conforme aplicável, quer como razão molar ou de peso. A razão molar do silicato alcalino solúvel em água deve ser 1,5-4, ambos os pontos extremos incluídos. Se a proporção molar for inferior a 1,5 a solução torna-se muito alcalina, se a proporção molar for superior a 4 SiO2 irá se precipitar. Compactação e Tratamento Térmico
[00034] Antes da compactação o pó à base de ferro revestido pode ser misturado com um lubrificante orgânico adequado, tal como uma cera, um oligômero ou um polímero, um derivado baseado em ácido graxo ou suas combinações. Exemplos de lubrificantes adequados são EBS, isto é, etileno bisstearamida, Kenolube® disponível de Hoganas AB, Suécia, estearatos de metal, tais como estearato de zinco ou ácidos graxos ou outros derivados desses. O lubrificante pode ser adicionado em uma quantidade de 0,05-1,5% da mistura total, preferivelmente entre 0,1-1,2% em peso.
[00035] A compactação pode ser efetuada em uma pressão de compactação de 400-1200 MPa, em uma temperatura ambiente ou elevada.
[00036] Após a compactação, os componentes compactados são submetidos a um tratamento térmico em uma temperatura de até 700°C, de preferência entre 500-690°C. Exemplos de atmosferas adequadas de tratamento térmico são atmosfera inerte tal como nitrogênio ou argônio, ou atmosferas oxidantes, tais como ar.
[00037] O núcleo magnético em pó da presente invenção é obtido por pressão formando um pó magnético à base de ferro coberto com um novo revestimento eletricamente isolante. O núcleo pode ser caracterizado por baixas perdas totais na faixa de frequência 2-100 kHz, normalmente 5-100 kHz, de cerca de menos de 28W/kg em uma frequência de 10kHz e indução de 0,1T. Ainda, uma resistividade, p, mais do que 1000, de preferência superior a 2000, e mais preferencialmente maior do que 3000 μQm, e uma densidade de fluxo magnético de saturação Bs superior a 1,2, de preferência acima de 1,4 e mais preferivelmente acima de 1,6T. Além disso, a coercividade estará abaixo de 300A/m, de preferência inferior a 280A/m, mais preferivelmente inferior a 250 A/m, e polarização de CC não inferior a 50% em 4000A/m.
[00038] O exemplo a seguir é destinado a ilustrar modalidades particulares e não a limitar o escopo da invenção.
[00039] Um pó de ferro puro atomizado por água tendo um teor de ferro acima de 99,5% em peso foi usado como as partículas de núcleo. O tamanho médio de partícula do pó de ferro foi de cerca de 45 μm. O pó de ferro foi tratado com uma solução contendo fósforo de acordo com a patente dos EUA 6.348.265. O pó de ferro seco revestido com fósforo obtido foi ainda misturado com caulim e silicato de sódio, de acordo com a tabela 1 a seguir. Após secagem a 120°C durante 1 hora, a fim de se obter um pó seco, o pó foi misturado com 0,6% Kenolube® e compactado a 800 MPa em anéis com um diâmetro interno de 45mm, um diâmetro externo de 55 milímetros e uma altura de 5 mm. Os componentes compactados foram subsequentemente submetidos a um processo de tratamento térmico a 530°C ou a 650°C numa atmosfera de nitrogênio durante 0,5 hora.
[00040] A resistividade específica das amostras obtidas foi medida por uma medição de quatro pontos. Para obter o máximo de permeabilidade, medições de μmax e coercitividade os anéis foram "enrolados" com 100 voltas para o circuito primário e 100 voltas para o circuito secundário permitindo a medição das propriedades magnéticas com o auxílio de um aparelho para gráficos de histerese, Brockhaus MPG 100. Para a perda de núcleo os anéis foram "enrolados" com 30 voltas para o circuito primário e 30 voltas para o circuito secundário, com o auxílio do instrumento AMH-401 POD de Walker Scientific Inc. Quando da medição da permeabilidade incremental, os anéis foram enrolados com um terceiro enrolamento fornecendo uma corrente de polarização de CC de 4 000A/m. A polarização de CC foi expressa como percentagem da permeabilidade incremental máxima.
[00041] A menos que de outro modo mencionado, todos os testes nos exemplos a seguir foram realizados, em consequência.
[00042] A fim de mostrar o impacto da presença de caulim e silicato de sódio no segundo revestimento nas propriedades sobre as propriedades do componente compactado e tratado pelo calor, as amostras A-D foram preparadas de acordo com a tabela 1 que também mostra resultados da testagem dos componentes. As amostras de A-C são exemplos comparativos e a amostra D está de acordo com a invenção.
[00043] Como pode ser visto da Tabela 1, a combinação de caulim e silicato de sódio aperfeiçoa, consideravelmente, a resistividade e, portanto, reduz as perdas de núcleo. A polarização de CC de 75% é obtida no exemplo de acordo com a invenção quando comparado com a polarização de CC de 30 - 60% nos exemplos comparativos.
[00044] Para ilustrar a importância de uso de um pó de ferro puro revestido com fósforo junto com o segundo revestimento, a amostra D, conforme descrito acima, foi comparada com uma amostra E similar com a exceção de que a amostra E foi feita de um pó à base de ferro tratado com uma solução não fosfórica . O tratamento térmico foi realizado em 650° C em nitrogênio.
[00045] Como pode ser visto da tabela 2, é vantajoso que o pó de ferro seja revestido com uma camada contendo fósforo, antes da aplicação da segunda camada.
[00046] Este exemplo mostra que o conceito de revestimento duplo de acordo com a invenção pode ser aplicado a diferentes tamanhos de partículas de pó de ferro, enquanto ainda a obtém o efeito desejado. Para a amostra F), um pó de ferro com um tamanho médio de partículas de ~45 μm foi usado, para a amostra G) um pó de ferro com um tamanho médio de partícula de ~100 μm foi utilizado e para a amostra C) um pó de ferro com um tamanho médio de partícula de ~ 210μm foi usado. Os pós foram revestidos com uma primeira camada que contém fósforo. Subsequentemente, algumas amostras foram adicionalmente tratadas com 1% de caulim e 0,4% de silicato de sódio como descrito anteriormente. O tratamento térmico foi realizado a 650°C em nitrogênio..
[00047] Os resultados de testes de amostras F-H com e sem a segunda camada estão apresentados na tabela 3.
[00048] A Tabela 3 mostra que independente do tamanho da partícula do pó de ferro grandes aperfeiçoamentos da resistividade, perdas de núcleo e polarização de CC são obtidos para componentes de acordo com a presente invenção.
[00049] O Exemplo 4 mostra que é possível utilizar diferentes tipos de vidro líquido e diferentes tipos de argilas contendo filossilicatos definidos. Os pós foram revestidos como descrito acima, com a exceção de que foram usados diferentes silicatos (Na, K e Li) e várias argilas, caulim e talco, contendo filossilicatos possuindo camadas eletroneutras. Nos exemplos comparativos foram usadas argilas contendo filossilicatos possuindo camada elétrica carregada, Veegum® e uma mica,. Veegum® é a marca registada de uma argila do grupo esmectita contendo montmorilonita mineral. A mica usada foi moscovita. A segunda camada em todos os testes continha 1% de argila e 0,4 p-% de vidro líquido. O tratamento térmico foi realizado a 650°C em nitrogênio.
[00050] A tabela 4 a seguir mostra os resultados dos testes dos componentes.
[00051] Como é evidente da tabela 4, vários tipos de vidro líquido e argilas contendo filossilicatos definidos podem ser usados desde que o filossilicatos seja do tipo que tem camadas eletroneutras.
[00052] O Exemplo 5 ilustra que, através de variação das quantidades de argila e silicato alcalino na segunda camada as propriedades do componente compactado e tratado pelo calor podem ser controladas e otimizados. As amostras foram preparadas e testadas, conforme descrito anteriormente Para a resistência à ruptura transversal, as amostras foram fabricadas e testadas de acordo com SS-ISSO 3325. O tratamento térmico foi realizado em 650°C em atmosfera de nitrogênio.
[00053] A tabela 5 a seguir mostra resultados da testagem.
[00054] Como pode ser visto a partir da tabela 5, se o conteúdo de silicato de sódio na segunda camada exceder a 0,9%, em peso, resistividade irá diminuir. A resistividade também diminui com a diminuição do teor de silicato de sódio, assim o teor de silicato estará entre 0,1-0,9%, em peso, de preferência entre 0,2-0,8% em peso, do pó compósito à base de ferro total. Além disso, o teor de argila aumentado na segunda camada para cerca de 4% irá aumentar a resistividade, mas diminuirá perdas do núcleo devido ao aumento da coercividade, TRS diminuída, a indução e polarização de CC. Assim, o teor de argila na segunda camada deve ser mantido abaixo de 5%, de preferência inferior a 4% em peso do pó compósito à base de ferro. O limite inferior para o teor de argila é de 0,2%, de preferência de 0,4% visto que um teor muito baixo teor de argila irá ter uma influência prejudicial da resistividade, perda do núcleo e polarização de CC.
[00055] O Exemplo 6 seguinte ilustra que os componentes fabricados a partir de pó de acordo com a invenção podem ser tratados termicamente em diferentes atmosferas. As amostras abaixo foram tratadas como descrito acima, o teor de caulim na segunda camada era de 1% e o teor de silicato de sódio foi de 0,4% em peso do pó de ferro compósito. As amostras Dd e Ee foram tratadas termicamente a 650°C em nitrogênio e ar, respectivamente. Os resultados do teste são mostrados na tabela 6.
[00056] A tabela 6 mostra que alta resistividade, baixas perdas de núcleo, alta indução e boa polarização de CC são obtidas para componentes de acordo com o tratamento térmico da invenção em 650°C, independente de se são tratados pelo calor em atmosfera de nitrogênio ou em ar.
Claims (12)
1. Pó compósito à base de ferro compreendendo partículas de núcleo revestidas com uma primeira camada que contém fósforo, e uma segunda camada que contém um silicato alcalino combinado com uma argila mineral contendo um filossilicato, caracterizado pelo fato de que a camada combinada tetraédrica de silício-oxigênio e as camadas octaédricas de hidróxido são neutras eletricamente, eem que a camada contendo fósforo tem uma espessura entre 20 e 300 nm.
2. Pó compósito à base de ferro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento de fósforo é fornecido por contato das partículas do núcleo com um composto de fósforo, em um solvente e posteriormente removendo o solvente por secagem.
3. Pó compósito à base de ferro, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o composto de fósforo é ácido fosfórico ou fosfato de amônio.
4. Pó compósito à base de ferro, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as partículas são partículas de núcleo de ferro possuindo um teor de ferro acima de 99,5% em peso.
5. Pó compósito à base de ferro, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o teor de silicato alcalino está entre 0,1 e 0,9%, em peso, de preferência entre 0,2 e 0,8% em peso do pó compósito à base de ferro.
6. Pó compósito à base de ferro, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o teor de argila seja, entre 0,2 e 5% em peso, preferivelmente entre 0,5 e 4% em peso do pó à base de ferro compósito.
7. Pó compósito à base de ferro, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o silicato alcalino é escolhido d o grupo de um silicato de sódio, silicato de potássio ou um silicato de lítio e as suas razões molares está entre 1,5 e 4.
8. Pó compósito à base de ferro, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a argila é escolhida do grupo de caulim ou talco.
9. Pó compósito à base de ferro, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que as partículas de núcleo têm um tamanho médio de partícula entre 20 e 300 μm.
10. Método para produzir um componente compactado e tratado pelo calor que compreende as etapas de:(a) fornecimento de um pó de ferro revestido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9,(b) a compactação do pó de ferro revestido, opcionalmente misturado com um lubrificante, em um movimento de prensa uniaxial em uma matriz a uma pressão de compactação entre 400 e 1200 MPa, (c) ejeção do componente compactado da matriz,(d) tratamento termicamente do componente ejetado em uma atmosfera não redutora em uma temperatura de até 700°C.
11. Componente, caracterizado pelo fato de que é produzido de acordo com o método, como definido na reivindicação 10.
12. Núcleo de indutor, caracterizado pelo fato de que é produzido de acordo com o método, como definido na reivindicação 10, tendo uma resistividade, p, superior a 1.000, de preferência superior a 2.000 e ainda mais preferencialmente acima de 3.000 μQm, e uma densidade de fluxo magnético de saturação Bs superior a 1,2, de preferência acima de 1,4 e mais preferivelmente acima de 1,6 (T),perda do núcleo menor do que 28p/kg em uma frequência de 10kHz e indução de 0,1T,a coercividade está abaixo de 300A/m, de preferência abaixo de 280A/m, mais preferivelmente abaixo de 250 A/m e a polarização de CC não inferior a 50% em 4.000A/m.
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