CN104392834A - 一种铁粉芯坯体的制造方法以及铁粉芯的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁粉芯坯体的制造方法以及铁粉芯的制造方法，铁粉芯坯体的制造方法包括以下步骤：1)制备铁氧体浆料和金属粉浆料，铁氧体浆料包括重量百分比为70％～95％的铁氧体粉料和重量百分比为5％～30％的粘结剂，金属粉浆料包括重量百分比为70％～95％的金属粉料和重量百分比为5％～30％的粘结剂；2)将铁氧体浆料和金属粉浆料分别流延成厚度为25um～50um的膜；3)将铁氧体流延膜和金属流延膜叠放在一起形成复合材料膜，通过300MPa～400MPa的压强对复合材料膜进行预压冲压；4)切割经过预压冲压处理后的复合材料膜；5)对粗坯体进行复压冲压；6)将粗坯体切削加工出坯体的圆柱部分。本发明的铁粉芯坯体的制造方法以及铁粉芯的制造方法，制得的铁粉芯产品的绝缘性能和防锈性能较好。

Description

一种铁粉芯坯体的制造方法以及铁粉芯的制造方法

【技术领域】

本发明涉及铁粉芯的制造方法，特别是涉及一种铁粉芯坯体的制造方法以及铁粉芯的制造方法。

【背景技术】

现有的铁粉芯坯体的制造方法一般是由以铁为主要成分的金属粉末填入模具中，经过冲压制得粗坯体，粗坯体在8000rpm的高速旋转刀具下加工出坯体的圆柱部分，制得最终的铁粉芯坯体。为了防止铁成分在空气中氧化形成铁锈影响到产品使用，一般铁粉芯坯体表面还要涂覆绝缘漆或有机玻璃。然而，上述这种制造方法制得的铁粉芯，表面的绝缘漆容易影响铁粉芯的电极附着力且制作过程中环境污染大，而涂覆有机玻璃又容易涂覆不均匀，导致产品的绝缘阻抗和防锈能力的稳定性不易控制。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种铁粉芯坯体的制造方法以及铁粉芯的制造方法，制得的铁粉芯产品的绝缘性能和防锈性能较好。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种铁粉芯坯体的制造方法，包括以下步骤：1)制备铁氧体浆料和金属粉浆料，所述铁氧体浆料包括重量百分比为70％～95％的铁氧体粉料和重量百分比为5％～30％的粘结剂，所述金属粉浆料包括重量百分比为70％～95％的金属粉料和重量百分比为5％～30％的粘结剂；其中，所述铁氧体粉料包括如下重量百分比的组分：60％～70％的氧化铁，10％～20％的氧化镍，2％～10％的氧化铜，15％～25％的氧化锌；所述金属粉料包括如下重量百分比的组分：90％～95％的铁，1％～5％的铬，1％～5％的硅；所述粘结剂包括如下重量百分比的组分：70％～90％的醋酸丙酯，％～25％的聚乙烯缩丁醛，1％～3％的邻苯二甲酸二丁酯和2％～8％的三油酸甘油脂；2)将所述铁氧体浆料和所述金属粉浆料分别流延成厚度为25um～50um的铁氧体流延膜和金属流延膜；3)将所述铁氧体流延膜和所述金属流延膜叠放在一起形成复合材料膜，通过300MPa～400MPa的压强对所述复合材料膜进行预压冲压；4)将经过预压冲压处理后的所述复合材料膜切割成需要的外形尺寸的铁粉芯粗坯体；5)将所述铁粉芯粗坯体植入到模具中，通过1500MPa～1800MPa的压强对所述粗坯体进行复压冲压；6)取出经过复压冲压后的所述粗坯体，将所述粗坯体切削加工出坯体的圆柱部分，制得铁粉芯坯体。

一种铁粉芯的制造方法，根据如上所述铁粉芯坯体的制造方法制得铁粉芯坯体；将所述铁粉芯坯体经过排胶、烧结和退火处理后制得铁粉芯。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的铁粉芯坯体的制造方法以及铁粉芯的制造方法，采用特定配方体系的原料，结合流延技术与冲压技术，制得铁粉芯产品。通过本发明方法制得的复合材料铁粉芯，不同材料层间的结合强度高，绝缘性能和防锈性能较好。本发明叠成复压成型的产品表面绝缘阻抗>1000MΩ，而普通铁粉芯绝缘电阻为10～100MΩ。同时，复合材料铁粉芯的表面在耐湿试验下生锈比例小于3％，而普通铁粉芯生锈比例是100％。本发明制备时，采用流延膜叠成复压成型，很好地解决了不同材质(铁氧体粉料和金属粉料)的复合材料铁粉芯成型的问题，对产品的一致性也有保证，具有生产效率高，可以连续压制生产，自动化程度较高，人工少等优点，且产品的结合强度高、结构均一，满足工业应用要求。

【附图说明】

图1是本发明具体实施方式中铁粉芯的制造方法的流程图；

图2是本发明具体实施方式中的经过复压后成型的复合材料铁粉芯坯体的横截面剖视图；

图3是本发明具体实施方式中的经过切削后的复合材料铁粉芯坯体的横截面剖视图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，为本具体实施方式中铁粉芯的制造方法的流程图，包括以下步骤：

1)制备铁氧体浆料和金属粉浆料，所述铁氧体浆料包括重量百分比为70％～95％的铁氧体粉料和重量百分比为5％～30％的粘结剂，所述金属粉浆料包括重量百分比为70％～95％的金属粉料和重量百分比为5％～30％的粘结剂；其中，所述铁氧体粉料包括如下重量百分比的组分：60％～70％的氧化铁，10％～20％的氧化镍，2％～10％的氧化铜，15％～25％的氧化锌；所述金属粉料包括如下重量百分比的组分：90％～95％的铁，1％～5％的铬，1％～5％的硅；所述粘结剂包括如下重量百分比的组分：70％～90％的醋酸丙酯，％～25％的聚乙烯缩丁醛，1％～3％的邻苯二甲酸二丁酯和2％～8％的三油酸甘油脂。优选地，所述铁氧体浆料包括重量百分比为80％～90％的铁氧体粉料和重量百分比为10％～20％的粘结剂。优选地，所述金属粉浆料包括重量百分比为80％～90％的金属粉料和重量百分比为10％～20％的粘结剂。

2)将所述铁氧体浆料和所述金属粉浆料分别流延成厚度为25um～50um的铁氧体流延膜和金属流延膜。

3)将所述铁氧体流延膜和所述金属流延膜叠放在一起形成复合材料膜，通过300MPa～400MPa的压强对所述复合材料膜进行预压冲压。优选地，叠放时的顺序为：先是多层铁氧体流延膜叠放在一起，然后叠放多层金属流延膜，最后叠放多层铁氧体流延膜。

4)将经过预压冲压处理后的复合材料膜切割成需要的外形尺寸的铁粉芯粗坯体。

5)将所述铁粉芯粗坯体植入到模具中，通过1500MPa～1800MPa的压强对所述粗坯体进行复压冲压。

上述步骤3)至步骤5)中，经过预压、切割和复压后冲压成型。其中，预压是用于增加不同的流延膜间的层间结合力，通过叠片设备将不同的流延膜叠放在一起形成复合材料膜，通过加压设备在叠成后的复合材料膜上施加一定的压力，当预压压力在300MPa～400MPa时，复合材料膜的硬度和结合力对于后续切割时的切割外形效果最佳。将所述预压后的复合材料膜按照需要的外形尺寸进行切割形成粗坯体，为了使每一层粉料层能紧密结合且粗坯体在使用需求范围内，控制切割后粗坯体的压制压强在1500MPa～1800MPa，当在此范围内时，粉料的结合强度和扩散的效果最佳。当复压完成后，模具向下运动，通体模具下冲将成型坯体顶出，同时通过卸料装置将成型坯体排出模具工作面。

经过复压后成型的复合材料铁粉芯坯体的横截面剖视图如图2所示。其中，a表示由一层或者多层铁氧体流延膜构成的铁氧体粉料层，位于上端；b表示由一层或者多层金属流延膜构成的金属粉料层，位于中间；c表示由一层或者多层铁氧体流延膜构成的铁氧体粉料层，位于下端。

6)取出经过复压冲压后的所述粗坯体，将所述粗坯体切削加工出坯体的圆柱部分，制得铁粉芯坯体。该步骤中，可使用砂轮将粗坯体切削加工出坯体的圆柱部分。

经过切削后制得铁粉芯坯体的横截面剖视图如图3所示。制得铁粉芯坯体后，继续对铁粉芯坯体处理加工制备铁粉芯。

7)将制得的铁粉芯坯体经过排胶、烧结和退火处理后制得铁粉芯。

上述步骤中，优选地，烧结处理包括以下步骤：

升温阶段：以0.1～1.0℃/min的升温速率使温度从室温升至400～500℃，待粘结剂排出后，以0.5～1.5℃/min的升温速率继续升温至850～950℃；

保温阶段：在所述850～950℃的温度下保温1～4h；

降温阶段：所述保温阶段完成后，以0.5～2.0℃/min的冷却速率进行降温。

烧结直接决定复合材料铁粉芯的最终组成和成相分布、外观及性能。烧结应根据所用热处理设备、粘结剂的种类和加入比例、产品性能要求、形状及大小、装坯重量和方式等方面的不同，确定合适的烧结温度及热处理曲线，上述优选步骤中，升温阶段主要是坯件内水分、粘结剂和润滑剂的挥发过程，升温阶段控制升温速率在0.1～1.0℃/min内，使温度缓缓升温可避免坯件开裂，此后控制以0.5～1.5℃/min的升温速率，可使有机物烧结后的残余物体逐步排除，结合后续到达最高烧结温度后，保温1～4h，使磁体颗粒间的结合强度、均匀度、气孔率及分布均较适宜。通过以上优选的烧结工序，制得产品的几乎不存在粘联、变形和开裂，且产品的结合强度和性能的一致性满足要求。

优选地，退火处理包括以下步骤：

升温阶段：以2.0～10.0℃/min的升温速率使温度从室温升至500～600℃；

保温阶段：在所述500～600℃的温度下保温0.5～2h；

降温阶段：所述保温阶段完成后，以0.5～2.0℃/min的冷却速率进行降温。

退火直接决定复合材料铁粉芯的不同粉料层间的烧结残余应力。退火应根据所用退火设备、烧结温度高低、产品材质等方面的不同，确定合适的退火温度及退火曲线，上述退火阶段的优选方案中，升温阶段控制升温速率在2.0～10.0℃/min，从而快速升温，主要用于逐步消除铁粉芯内部的烧结残余应力，到最高烧结温度后，保温0.5～1.5h为宜。通过该退火步骤，制得的产品不同粉料层之间的结合强度和性能的一致性较好，较满足工业化应用要求。

本具体实施方式的铁粉芯坯体及铁粉芯的制造方法，采用特定配方体系的原料，结合流延技术与冲压技术，制得铁粉芯产品。制得的复合材料铁粉芯，不同材料层间的结合强度高，绝缘性能和防锈性能较好。上述制造方法中，对产品的一致性也有保证，具有生产效率高，可以连续压制生产，自动化程度较高，人工少等优点，且产品的结合强度高、结构均一，满足工业应用要求。

如下通过设置实验例和对比例验证制造方法制得的铁粉芯的绝缘性能和防锈性能。

实验例1：

流延用的铁氧体浆料，由如下重量百分比的组分组成：

铁氧体粉料  90％

粘结剂      10％

流延用的金属粉浆料，由如下重量百分比的组分组成：

金属粉料  90％

粘结剂    10％

其中，所述铁氧体粉料由如下重量百分比的组分组成：

所述金属粉料由如下重量百分比的组分组成：

铁 95％

硅 2.5％

铬 2.5％

所述粘结剂由如下重量百分比的组分组成：

按照以上重量百分比混合放入球磨机种混合，设置球磨机的频率为25Hz，时间24hr，分别制备得到均匀的铁氧体浆料和金属粉浆料。

将所述铁氧体浆料和金属粉浆料分别流延成厚度25um的流延膜。

将所述的铁氧体流延膜和金属流延膜叠放一起形成复合材料膜，并通过300MPa的压强对所述的复合材料膜进行预压冲压。本实验例中，复合材料膜中的组成、叠放顺序及厚度如下：

铁氧体粉料层(a)，包括2层铁氧体流延膜 0.05mm

金属粉料层(b)，包括40层金属流延膜    1.0mm

铁氧体粉料层(c)，包括2层铁氧体流延膜 0.05mm

将所述的预压后的复合材料膜切割成需要的外形尺寸粗坯体。

将所述的粗坯体植入到模具中，通过1500MPa的压强完成复压，并通过模具下冲将复压后的坯体顶出。

所述坯体在7000rpm的高速旋转刀具下加工出坯体的圆柱部分，制得最终坯体。

将铁粉芯坯体进行排胶、烧结和退火。

所述烧结包括：升温阶段：以升温速率0.3℃/min使温度从室温升至400℃，待粘结剂排出后，以升温速率1.2℃/min，继续升温至850℃；保温阶段：在所述850℃下保温4h；降温阶段：铁粉芯烧好后，进行降温，冷却速率为0.8℃/min。

所述退火包括：升温阶段：缓缓升温，以升温速率2.0℃/min使温度从室温缓缓升至500℃；保温阶段：在所述500℃下保温1.5h；降温阶段：铁粉芯烧好后，进行降温，冷却速率为0.6℃/min。

制得的实验例1的铁粉芯坯体的性能如表1中所示。

实验例2：

流延用的铁氧体浆料，由如下重量百分比的组分组成：

铁氧体粉料 85％

粘结剂 15％

流延用的金属粉浆料，由如下重量百分比的组分组成：

金属粉料 85％

粘结剂   15％

其中，所述铁氧体粉料由如下重量百分比的组分组成：

所述金属粉料由如下重量百分比的组分组成：

铁 93.5％

硅 3％

铬 3.5％

所述粘结剂由如下重量百分比的组分组成：

按照以上重量百分比混合放入球磨机种混合，设置球磨机的频率为25Hz，时间24hr，分别制备得到均匀的铁氧体浆料和金属粉浆料。

将所述铁氧体浆料和金属粉浆料分别流延成厚度50um的流延膜。

将所述的铁氧体流延膜和金属流延膜叠放一起形成复合材料膜，并通过350MPa的压强对所述的复合材料膜进行预压冲压。本实验例中，复合材料膜中的组成、叠放顺序及厚度如下：

铁氧体粉料层(a)，包括2层铁氧体流延膜 0.1mm

金属粉料层(b)，包括18层金属流延膜    0.9mm

铁氧体粉料层(c)，包括2层铁氧体流延膜 0.1mm

将所述的预压后的复合材料膜切割成需要的外形尺寸粗坯体。

将所述的粗坯体植入到模具中，通过1700MPa的压强完成复压，并通过模具下冲将复压后的坯体顶出。

所述坯体在7500rpm的高速旋转刀具下加工出坯体的圆柱部分，制得最终坯体。

将铁粉芯坯体进行排胶、烧结和退火。

所述烧结包括：升温阶段：以升温速率0.5℃/min使温度从室温升至430℃，待粘结剂排出后，以升温速率1.5℃/min，继续升温至880℃；保温阶段：在所述880℃下保温3h；降温阶段：铁粉芯烧好后，进行降温，冷却速率为1.5℃/min。

所述退火包括：升温阶段：缓缓升温，以升温速率6.0℃/min使温度从室温缓缓升至560℃；保温阶段：在所述560℃下保温1.0h；降温阶段：铁粉芯烧好后，进行降温，冷却速率为1.5℃/min。

制得的实验例2的铁粉芯坯体的性能也如表1中所示。

实验例3：

流延用的铁氧体浆料，由如下重量百分比的组分组成：

铁氧体粉料 80％

粘结剂     20％

流延用的金属粉浆料，由如下重量百分比的组分组成：

金属粉料 80％

粘结剂   20％

其中，所述铁氧体粉料由如下重量百分比的组分组成：

所述金属粉料由如下重量百分比的组分组成：

铁 91％

硅 5％

铬 4％

所述粘结剂由如下重量百分比的组分组成：

按照以上重量百分比混合放入球磨机种混合，设置球磨机的频率为25Hz，时间24hr，分别制备得到均匀的铁氧体浆料和金属粉浆料。

将所述铁氧体浆料和金属粉浆料分别流延成厚度50um的流延膜。

将所述的铁氧体流延膜和金属流延膜叠放一起形成复合材料膜，并通过400MPa的压强对所述的复合材料膜进行预压冲压。本实验例中，复合材料膜中的组成、叠放顺序及厚度如下：

铁氧体粉料层(a)，包括3层铁氧体流延膜 0.15mm

金属粉料层(b)，包括16层金属流延膜   0.8mm

铁氧体粉料层(c)，包括3层铁氧体流延膜 0.15mm

将所述的预压后的复合材料膜切割成需要的外形尺寸粗坯体。

将所述的粗坯体植入到模具中，通过1800MPa的压强完成复压，并通过模具下冲将复压后的坯体顶出。

所述坯体在8000rpm的高速旋转刀具下加工出坯体的圆柱部分，制得最终坯体。

将铁粉芯坯体进行排胶、烧结和退火。

所述烧结包括：升温阶段：以升温速率1.0℃/min使温度从室温升至450℃，待粘结剂排出后，以升温速率2.0℃/min，继续升温至950℃；保温阶段：在所述950℃下保温2h；降温阶段：铁粉芯烧好后，进行降温，冷却速率为2.0℃/min。

所述退火包括：升温阶段：缓缓升温，以升温速率10℃/min使温度从室温缓缓升至600℃；保温阶段：在所述600℃下保温0.5h；降温阶段：铁粉芯烧好后，进行降温，冷却速率为2.0℃/min。

制得的实验例3的铁粉芯坯体的性能也如表1中所示。

对比例：使用传统的制造工艺制备铁粉芯。将以铁为主要成分的金属结合物粉末填入模具中，经过1500MPa～1800MPa压制制得坯体，坯体在8000rpm的高速旋转刀具下加工出坯体的圆柱部分，制得最终坯体。最终坯体通过850～950℃烧结后在表面涂覆有机玻璃，通过300～500℃固化后制得铁粉芯。制得的铁粉芯坯体的性能也如表1中所示。

对上述三个实施例和一个对比例所生产的复合材料铁粉芯进行性能测试，测试的性能结果如表1所示：

表1

由上表的检测结果可知，用本具体实施方式压制成型的复合材料铁粉芯的绝缘阻抗和防锈能力都比传统的压制方法生产的铁粉芯要好。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种铁粉芯坯体的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)制备铁氧体浆料和金属粉浆料，所述铁氧体浆料包括重量百分比为70％～95％的铁氧体粉料和重量百分比为5％～30％的粘结剂，所述金属粉浆料包括重量百分比为70％～95％的金属粉料和重量百分比为5％～30％的粘结剂；其中，所述铁氧体粉料包括如下重量百分比的组分：60％～70％的氧化铁，10％～20％的氧化镍，2％～10％的氧化铜，15％～25％的氧化锌；所述金属粉料包括如下重量百分比的组分：90％～95％的铁，1％～5％的铬，1％～5％的硅；所述粘结剂包括如下重量百分比的组分：70％～90％的醋酸丙酯，％～25％的聚乙烯缩丁醛，1％～3％的邻苯二甲酸二丁酯和2％～8％的三油酸甘油脂；

2)将所述铁氧体浆料和所述金属粉浆料分别流延成厚度为25um～50um的铁氧体流延膜和金属流延膜；

3)将所述铁氧体流延膜和所述金属流延膜叠放在一起形成复合材料膜，通过300MPa～400MPa的压强对所述复合材料膜进行预压冲压；

4)将经过预压冲压处理后的所述复合材料膜切割成需要的外形尺寸的铁粉芯粗坯体；

5)将所述铁粉芯粗坯体植入到模具中，通过1500MPa～1800MPa的压强对所述粗坯体进行复压冲压；

6)取出经过复压冲压后的所述粗坯体，将所述粗坯体切削加工出坯体的圆柱部分，制得铁粉芯坯体。

2.根据权利要求1所述的铁粉芯坯体的制造方法，其特征在于：所述步骤1)中所述铁氧体浆料包括重量百分比为80％～90％的铁氧体粉料和重量百分比为10％～20％的粘结剂。

3.根据权利要求1所述的铁粉芯坯体的制造方法，其特征在于：所述步骤1)中所述金属粉浆料包括重量百分比为80％～90％的金属粉料和重量百分比为10％～20％的粘结剂。

4.根据权利要求1所述的铁粉芯坯体的制造方法，其特征在于：所述步骤3)中所述铁氧体流延膜和所述金属流延膜叠放时的顺序为：先是多层铁氧体流延膜叠放在一起，然后叠放多层金属流延膜，最后叠放多层铁氧体流延膜。

5.根据权利要求1所述的铁粉芯坯体的制造方法，其特征在于：所述步骤6)中使用砂轮将所述粗坯体切削加工出坯体的圆柱部分。

6.一种铁粉芯的制造方法，其特征在于：根据权利要求1-4所述铁粉芯坯体的制造方法制得铁粉芯坯体；将所述铁粉芯坯体经过排胶、烧结和退火处理后制得铁粉芯。

7.根据权利要求6所述的铁粉芯的制造方法，其特征在于：所述烧结处理包括以下步骤：

升温阶段：以0.1～1.0℃/min的升温速率使温度从室温升至400～500℃，待粘结剂排出后，以0.5～1.5℃/min的升温速率继续升温至850～950℃；

保温阶段：在所述850～950℃的温度下保温1～4h；

降温阶段：所述保温阶段完成后，以0.5～2.0℃/min的冷却速率进行降温。

8.根据权利要求6所述的铁粉芯的制造方法，其特征在于：所述退火处理包括以下步骤：

升温阶段：以2.0～10.0℃/min的升温速率使温度从室温升至500～600℃；

保温阶段：在所述500～600℃的温度下保温0.5～2h；

降温阶段：所述保温阶段完成后，以0.5～2.0℃/min的冷却速率进行降温。