CN105834441A - 一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒方法及设备 - Google Patents

一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒方法及设备 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒方法及设备，利用置于设备中心的螺线管通电产生的磁场以及与磁力线切线方向平行的中空筒体的内壁将被雾化的金属磁性粉末和粘结剂的混合物料沿着磁力线方向飞行，内部由上而下的空气流加速物料中稀释剂的挥发，并最后沿着软磁体的中心从出料口流出。中空筒体的内壁具有一层光滑的树脂薄膜，目的在于避免中空筒体内壁与物料的粘附现象，且中空筒体内壁由磁性材料构成以避免对环境的磁场干扰。该造粒方法从原理上完全不同于现有造粒方法，且只适用于磁性材料，因此该造粒方法具有无粉尘污染、设备占用空间小、设备易清理、粉末成材率高、环境友好等优点。

Description

一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒方法及设 备
技术领域
本发明属于金属磁性材料技术领域，尤其涉及一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒方法及设备。
背景技术
软磁磁粉芯磁体是一种具有高的温度稳定性、高磁通密度、高电阻、低损耗和高直流迭加特性的材料，因而在变压器、电感器、通讯设备、滤波器、计算机、电子整流器及照明等领域得到广泛应用。随着通讯及信息产业技术的迅速发展以及电子设备制造技术的不断完善，磁性元器件市场对高性能高直流迭加磁粉芯的需求量越来越大。软磁磁粉芯在交变场下的损耗基本上可以分为三类：磁滞损耗、涡流损耗和介电损耗。磁粉芯在制造过程中通常采用在颗粒表面加入绝缘层的办法来改进材料的频率及迭加特性，以减小其电导率和涡流损耗，并使之形成合适的微观结构，以利于提高直流迭加性能。有些化合物可以在磁粉芯的粉末颗粒表面产生高电阻层，如磷酸盐等，但还必须考虑介电损耗等的影响。
金属磁性粉末作为除块体、带材之外的一种金属形态，具有三维尺寸小、特性优异、近终成型、材料组成灵活的特点。但是一般的金属磁性粉末不能直接应用，而需要压制成型为一定的外形并经过相应的后处理才能成为可使用的产品。为此，粉末需要具备一定的流动性和密度才能完成成型的过程，因此金属磁性粉末通常需要经过造粒为具有松装密度和流动性的粉末才能满足工艺要求。
通常的造粒方法有以下几种：
一、机械破碎法
顾名思义就是把干燥的大颗粒用机械的方法将其破碎为一定粒度的小颗粒。此方法制备的金属磁性粉末需要较高的成型压力，粉末形貌一般都带有毛刺，粒度分布广，松装密度和流动性不好；
二、挤压造粒法
挤压造粒是金属磁性粉末在混有粘结剂的前提下通过机械的力量将其强行通过筛网。该方法制备的粉末具有粒度分布窄、操作简单的优点，但是其粉末形貌差、造粒粉末表面粗糙、松装密度和流动性不好的缺点；
三、圆盘造粒法
圆盘造粒机将金属磁性粉末有序的投入圆盘，同时喷洒具有粘结性的有机液体使粉末随机团聚在一起。圆盘造粒的优点：产品形貌近球形、粉末表面光滑、成粒效率高、操作直观、粉末流动性好，缺点是粒度分布广、粘结剂含量的分布不均、粉末外溢；
四、流化床造粒法
在固定流化床内部通过雾化器将料液雾化成细小的液滴，液滴与流化床内处于流态化的不同颗粒的物料接触，并附着在颗粒表面完成干燥造粒过程；其优点是将造粒、干燥、冷却可在一台流化床中完成，另外造粒粒度在一定范围内可调，且粉末形貌好、粉末表面光滑、粉末流动性和松装密度好等优点，但是其粒度分布广、粘结剂含量分布可能存在不均；
五、离心式雾化造粒法
喷雾造粒法是将粉末与粘结剂溶液混合后通过泵体将物料连续地送入高速旋转地分散盘，从而使金属磁性粉末和粘结剂同时被粉碎为小颗粒，当被分散的混合物颗粒遇到外部高温气体时瞬间将其干燥并定型，从而获得具有团聚状的粉末；该方法最大的优点在于流程短、效率高，是未来主流的造粒方法之一，该方法造粒粉末形貌好、粉末表面光滑、粉末流动性和松装密度好等优点，但是当粘结剂为有机物且其含量较大时(例如>＝2％)物料容易堵塞在入料管路中，另外存在稀释剂用量大、粘结剂含量分布可能存在不均、能耗高、占用空间大等现象。
因此，有必要提供一种能克服上述缺陷的软磁粉末的造粒方法。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒方法及设备。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：
一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒设备，包括造粒筒，所述造粒筒包括圆柱型的中空筒体，所述中空筒体的上下两端分别设有圆锥型的上锥型筒体和下锥型筒体，所述上锥型筒体的上端设有送料口，所述上锥型筒体外侧壁上开设有进气口，所述进气口与具有加热装置的进气装置连接，所述上锥型筒体的下端设有网板，所述网板上开设有进气孔，所述上锥型筒体中设有雾化器，所述送料口与所述雾化器的进口连接，所述雾化器的出口贯穿所述网板与所述中空筒体连通；所述下锥型筒体的上端与所述中空筒体连通，所述下锥型筒体的外侧壁上开设有出气孔，所述下锥型筒体的下端设有出料口；所述中空筒体内设有软磁体，所述软磁体为空心柱体，所述软磁体外侧缠绕有由螺线线圈构成的螺线管。
进一步的，所述中空筒体采用软磁性材料制成，所述上锥型筒体采用非磁性铁基金属板材制成，所述网板采用铁基软磁金属制成，所述下锥型筒体采用铁基软磁合金板材制成。
进一步的，所述中空筒体的内壁覆有树脂薄膜。
进一步的，所述软磁体为铁基软磁合金，优选的，所述软磁体为硅钢、软磁铁氧体或坡莫合金。
进一步的，所述雾化器为离心式雾化器或压力式雾化器。
进一步的，所述螺线管与直流电或具有纹波电流的直流电电连通。
进一步的，所述加热装置为电阻式加热装置。
进一步的，所述出气孔与粉尘过滤器连接。
一种根据上述的利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒设备的造粒方法，包括以下步骤：
(1)分别称量需要造粒的金属磁性粉末，为所述金属磁性粉末重量的0.1-10.0wt％的粘结剂，以及为所述金属磁性粉末重量的5.0-50.0wt％的稀释剂，将所述稀释剂与所述粘结剂配置成粘结剂溶液，然后，将所述金属磁性粉末与所述粘结剂溶液混合并搅拌，直至充分混合均匀成物料；
(2)启动所述进气装置及所述加热装置，加热气体温度至60℃-180℃，使气体与物料接触后足以使稀释剂瞬间挥发，一般与物料接触时气体的温度要高于稀释剂挥发温度的20℃以上，且该温度不会引起物料氧化，一般在200℃以下，所述进气装置的进气风速为使所述物料改变飞行方向且不会因撞击而粘附在所述中空筒体的内壁表面，进气方向为由上而下；
(3)启动所述雾化器，雾化的作用在于使物料被分散为小颗粒，从而使得高温气体可以瞬时将飞行中的物料的稀释剂挥发，雾化器决定了造粒颗粒的大小以及物料的飞行速度，雾化器的离心转速大则物料直接撞击在中空筒体的内壁且颗粒尺寸小，雾化器的离心转速小则物料无法有效分散，且造成物料依靠重力直接落在中空筒体的底部，设定所述雾化器的离心转速为1000-20000转/分钟；
(4)将所述螺线管连接通电，使得在所述中空筒体内部产生磁回路，磁场由中心向四周发散，并沿着所述中空筒体的内壁的方向相切直至回到中心位置，磁场的大小取决于线圈的匝数以及电流的大小，中心安装软磁体可以使得磁场强度极大提高，但必须使得物料在中心的管路得以通过，所以软磁体的形状在其中心必须是中空的。如果磁场较大，会使得线圈发热以及造成筒壁材料必须加厚(否则会有漏磁场现象)，如果磁场较小，物料飞行方向难以沿着磁场方向运动；
(5)将所述物料倒入送料口后进入所述雾化器，所述物料被高温干燥后沿着磁场约束方向会进入所述软磁体的中心处，被由上而下的气体吹出至所述出料口。可采用送料机构使物料连续地进入雾化器，送料机构可以是通过导管并利用重力作用使其进入雾化器，也可以是采用蠕动泵等机械设备使其进入雾化器。雾化器的作用在于将物料初步分散为含有稀释剂的粉末混合物并使其沿着被约束方向飞行，高温气体沿着由上而下的方向将物料改变方向并使其稀释剂迅速挥发，被高温气体接触过的物料被强行沿着斜向下的方向运动并减速，从而有利于磁场将其约束到磁场的回路上运动，一方面避免物料与中空筒体的内壁粘附，一方面将细小的物料捕获以避免粉尘污染，最终所述物料回到设备中心并被筒内由上而下的气体吹到物料收集装置。
进一步的，所述粘结剂包括有机树脂粘结剂及其改性树脂或无机粘结剂及其改性树脂，优选的，所述粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、硅酸盐类、磷酸盐类或硼酸盐类中任意一种。
本发明的突出效果为：本发明提供了一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒方法及设备，利用置于设备中心的螺线管通电产生的磁场以及与磁力线切线方向平行的中空筒体的内壁将被雾化的金属磁性粉末和粘结剂的混合物料沿着磁力线方向飞行，内部由上而下的空气流加速物料中稀释剂的挥发，并最后沿着软磁体的中心从出料口流出。中空筒体的内壁具有一层光滑的树脂薄膜，目的在于避免中空筒体内壁与物料的粘附现象，且中空筒体内壁由磁性材料构成以避免对环境的磁场干扰。该造粒方法从原理上完全不同于现有造粒方法，且只适用于磁性材料，因此该造粒方法具有无粉尘污染、设备占用空间小、设备易清理、粉末成材率高、环境友好等优点。该方法还会使得造粒粉末的生产过程减少劳动者的劳动强度以及降低环境中的粉尘污染，明显改善劳动环境和环境污染。
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1是本发明实施例1-3的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，本实施例的一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒设备，包括造粒筒，造粒筒包括圆柱型的中空筒体1，中空筒体1的上下两端分别设有圆锥型的上锥型筒体2和下锥型筒体3，上锥型筒体2的上端设有送料口4，上锥型筒体2外侧壁上开设有进气口5，进气口5与具有加热装置的进气装置连接，上锥型筒体2的下端设有网板6，网板6上开设有进气孔7，上锥型筒体2中设有雾化器8，送料口4与雾化器8的进口连接，雾化器8的出口贯穿网板6与中空筒体1连通；下锥型筒体3的上端与中空筒体1连通，下锥型筒体3的外侧壁上开设有出气孔9，下锥型筒体3的下端设有出料口10；中空筒体1内设有软磁体11，软磁体11为空心柱体，软磁体11外侧缠绕有由螺线线圈构成的螺线管12。
其中，中空筒体1采用软磁性材料制成，上锥型筒体2采用非磁性铁基金属板材制成，网板6采用铁基软磁金属制成，下锥型筒体3采用铁基软磁合金板材制成。
中空筒体1的内壁覆有树脂薄膜13。
软磁体11为铁基软磁合金，可选的，软磁体11为硅钢、软磁铁氧体或坡莫合金。
雾化器8为离心式雾化器或压力式雾化器。
螺线管12与直流电或具有纹波电流的直流电电连通。
加热装置为电阻式加热装置。
出气孔9与粉尘过滤器连接。
实施例2：
本实施例是实施例1的一种根据上述的利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒设备的造粒方法，包括以下步骤：
(1)分别称量需要造粒的金属磁性粉末，为金属磁性粉末重量的0.1wt％的粘结剂，以及为金属磁性粉末重量的5.0wt％的稀释剂，将稀释剂与粘结剂配置成粘结剂溶液，然后，将金属磁性粉末与粘结剂溶液混合并搅拌，直至充分混合均匀成物料；粘结剂包括有机树脂粘结剂及其改性树脂或无机粘结剂及其改性树脂，可选的，粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、硅酸盐类、磷酸盐类或硼酸盐类；
(2)启动进气装置及加热装置，加热气体温度至60℃，使气体与物料接触后足以使稀释剂瞬间挥发，一般与物料接触时气体的温度要高于稀释剂挥发温度的20℃以上，且该温度不会引起物料氧化，一般在200℃以下，进气装置的进气风速为使物料改变飞行方向且不会因撞击而粘附在中空筒体1的内壁表面，进气方向为由上而下；
(3)启动雾化器8，雾化的作用在于使物料被分散为小颗粒，从而使得高温气体可以瞬时将飞行中的物料的稀释剂挥发，雾化器8决定了造粒颗粒的大小以及物料的飞行速度，雾化器8的离心转速大则物料直接撞击在中空筒体1的内壁且颗粒尺寸小，雾化器8的离心转速小则物料无法有效分散，且造成物料依靠重力直接落在中空筒体1的底部，设定雾化器8的离心转速为1000转/分钟；
(4)将螺线管12连接通电，使得在中空筒体1内部产生磁回路，磁场由中心向四周发散，并沿着中空筒体1的内壁的方向相切直至回到中心位置，磁场的大小取决于线圈的匝数以及电流的大小，中心安装软磁体11可以使得磁场强度极大提高，但必须使得物料在中心的管路得以通过，所以软磁体11的形状在其中心必须是中空的。如果磁场较大，会使得线圈发热以及造成筒壁材料必须加厚(否则会有漏磁场现象)，如果磁场较小，物料飞行方向难以沿着磁场方向运动；
(5)将物料倒入送料口4后进入雾化器5，物料被高温干燥后沿着磁场约束方向会进入软磁体11的中心处，被由上而下的气体吹出至出料口10。可采用送料机构使物料连续地进入雾化器8，送料机构可以是通过导管并利用重力作用使其进入雾化器8，也可以是采用蠕动泵等机械设备使其进入雾化器8。雾化器8的作用在于将物料初步分散为含有稀释剂的粉末混合物并使其沿着被约束方向飞行，高温气体沿着由上而下的方向将物料改变方向并使其稀释剂迅速挥发，被高温气体接触过的物料被强行沿着斜向下的方向运动并减速，从而有利于磁场将其约束到磁场的回路上运动，一方面避免物料与中空筒体1的内壁粘附，一方面将细小的物料捕获以避免粉尘污染，最终物料回到设备中心并被筒内由上而下的气体吹到物料收集装置。
实施例3：
本实施例是实施例1的一种根据上述的利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒设备的造粒方法，包括以下步骤：
(1)分别称量需要造粒的金属磁性粉末，为金属磁性粉末重量的10.0wt％的粘结剂，以及为金属磁性粉末重量的50.0wt％的稀释剂，将稀释剂与粘结剂配置成粘结剂溶液，然后，将金属磁性粉末与粘结剂溶液混合并搅拌，直至充分混合均匀成物料；粘结剂包括有机树脂粘结剂及其改性树脂或无机粘结剂及其改性树脂，可选的，粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、硅酸盐类、磷酸盐类或硼酸盐类；
(2)启动进气装置及加热装置，加热气体温度至180℃，使气体与物料接触后足以使稀释剂瞬间挥发，一般与物料接触时气体的温度要高于稀释剂挥发温度的20℃以上，且该温度不会引起物料氧化，一般在200℃以下，进气装置的进气风速为使物料改变飞行方向且不会因撞击而粘附在中空筒体1的内壁表面，进气方向为由上而下；
(3)启动雾化器8，雾化的作用在于使物料被分散为小颗粒，从而使得高温气体可以瞬时将飞行中的物料的稀释剂挥发，雾化器8决定了造粒颗粒的大小以及物料的飞行速度，雾化器8的离心转速大则物料直接撞击在中空筒体1的内壁且颗粒尺寸小，雾化器8的离心转速小则物料无法有效分散，且造成物料依靠重力直接落在中空筒体1的底部，设定雾化器8的离心转速为20000转/分钟；
(4)将螺线管12连接通电，使得在中空筒体1内部产生磁回路，磁场由中心向四周发散，并沿着中空筒体1的内壁的方向相切直至回到中心位置，磁场的大小取决于线圈的匝数以及电流的大小，中心安装软磁体11可以使得磁场强度极大提高，但必须使得物料在中心的管路得以通过，所以软磁体11的形状在其中心必须是中空的。如果磁场较大，会使得线圈发热以及造成筒壁材料必须加厚(否则会有漏磁场现象)，如果磁场较小，物料飞行方向难以沿着磁场方向运动；
(5)将物料倒入送料口4后进入雾化器5，物料被高温干燥后沿着磁场约束方向会进入软磁体11的中心处，被由上而下的气体吹出至出料口10。可采用送料机构使物料连续地进入雾化器8，送料机构可以是通过导管并利用重力作用使其进入雾化器8，也可以是采用蠕动泵等机械设备使其进入雾化器8。雾化器8的作用在于将物料初步分散为含有稀释剂的粉末混合物并使其沿着被约束方向飞行，高温气体沿着由上而下的方向将物料改变方向并使其稀释剂迅速挥发，被高温气体接触过的物料被强行沿着斜向下的方向运动并减速，从而有利于磁场将其约束到磁场的回路上运动，一方面避免物料与中空筒体1的内壁粘附，一方面将细小的物料捕获以避免粉尘污染，最终物料回到设备中心并被筒内由上而下的气体吹到物料收集装置。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒设备，其特征在于：包括造粒筒，所述造粒筒包括圆柱型的中空筒体，所述中空筒体的上下两端分别设有圆锥型的上锥型筒体和下锥型筒体，所述上锥型筒体的上端设有送料口，所述上锥型筒体外侧壁上开设有进气口，所述进气口与具有加热装置的进气装置连接，所述上锥型筒体的下端设有网板，所述网板上开设有进气孔，所述上锥型筒体中设有雾化器，所述送料口与所述雾化器的进口连接，所述雾化器的出口贯穿所述网板与所述中空筒体连通；所述下锥型筒体的上端与所述中空筒体连通，所述下锥型筒体的外侧壁上开设有出气孔，所述下锥型筒体的下端设有出料口；所述中空筒体内设有软磁体，所述软磁体为空心柱体，所述软磁体外侧缠绕有由螺线线圈构成的螺线管。
2.根据权利要求1所述的一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒设备，其特征在于：所述中空筒体采用软磁性材料制成，所述上锥型筒体采用非磁性铁基金属板材制成，所述网板采用铁基软磁金属制成，所述下锥型筒体采用铁基软磁合金板材制成。
3.根据权利要求1所述的一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒设备，其特征在于：所述中空筒体的内壁覆有树脂薄膜。
4.根据权利要求1所述的一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒设备，其特征在于：所述软磁体为铁基软磁合金，优选的，所述软磁体为硅钢、软磁铁氧体或坡莫合金。
5.根据权利要求1所述的一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒设备，其特征在于：所述雾化器为离心式雾化器或压力式雾化器。
6.根据权利要求1所述的一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒设备，其特征在于：所述螺线管与直流电或具有纹波电流的直流电电连通。
7.根据权利要求1所述的一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒设备，其特征在于：所述加热装置为电阻式加热装置。
8.根据权利要求1所述的一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒设备，其特征在于：所述出气孔与粉尘过滤器连接。
9.一种根据权利要求1所述的利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒设备的造粒方法，包括以下步骤：
(1)分别称量需要造粒的金属磁性粉末，为所述金属磁性粉末重量的0.1-10.0wt％的粘结剂，以及为所述金属磁性粉末重量的5.0-50.0wt％的稀释剂，将所述稀释剂与所述粘结剂配置成粘结剂溶液，然后，将所述金属磁性粉末与所述粘结剂溶液混合并搅拌，直至充分混合均匀成物料；
(2)启动所述进气装置及所述加热装置，加热气体温度至60℃-180℃，所述进气装置的进气风速为使所述物料改变飞行方向且不会因撞击而粘附在所述中空筒体的内壁表面，进气方向为由上而下；
(3)启动所述雾化器，设定所述雾化器的离心转速为1000-20000转/分钟；
(4)将所述螺线管连接通电，使得在所述中空筒体内部产生磁回路；
(5)将所述物料倒入送料口后进入所述雾化器，所述物料被高温干燥后沿着磁场约束方向会进入所述软磁体的中心处，被由上而下的气体吹出至所述出料口。
10.根据权利要求9所述的一种利用电磁场约束软磁材料运动轨迹的软磁粉末的造粒设备的造粒方法，其特征在于：所述粘结剂包括有机树脂粘结剂及其改性树脂或无机粘结剂及其改性树脂，优选的，所述粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、硅酸盐类、磷酸盐类或硼酸盐类中任意一种。
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