CN108189418A - 结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺，包括：(1)混合物料：按照配比将锰锌铁氧体粉料与热塑性粘结剂在混料机内混合均匀并制成粒料；(2)加热熔融物料：将上述粒料装入注射成型机的料斗中，并加热熔融至流态物；(3)注射成型：将上述流态物注入注射成型机的模具内成型得坯块，冷却取出后脱去粘结剂；(4)高温烧结：将脱去粘结剂后的坯块在气氛控制烧结炉内或真空烧结炉内烧结即得；本工艺可以制备出形状复杂的坯块，工艺简单，可操作性强，成型后的制品仅需精压、少量加工及表面强化处理工序即得产品，具有较高的经济效益和社会效益。

Description

结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺
技术领域
本发明属于锰锌铁氧体磁芯成型技术领域，涉及一种锰锌铁氧体磁芯成型工艺，具体说，是涉及一种同塑料注射成型相结合的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺。
背景技术
锰锌软磁铁氧体材料可预期的市场潜力，使其成为世界各大铁氧体公司争相发展的重点。21世纪随着科技不断发展，新产品不断出现和产量不断增加，软磁铁氧体材料在电子产品中所占比重也会越来越大，市场对于软磁铁氧体材料磁芯的外形也提出更高标准和要求，如元器件的小型化、片式化等，大大推动软磁铁氧体材料技术发展研究进程。锰锌铁氧体磁芯是锰锌铁氧体粉料通过机器加工制成满足应用需求的成品磁芯，目前市场上较多使用的是普通模压成型，是将粉料装在钢制压模内通过模冲对粉料加压，卸压后压坯从阴模内压出，该工艺复杂，且不能制出形状复杂的坯块，后续制品加工困难。
发明内容
为克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种同塑料注射成型相结合的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺，是以锰锌铁氧体粉料为原料，将粉料与热塑性材料均匀混合后成为在一定温度条件下具有良好流动性能的流态物质，然后将这种流态物质在注射成型机上经一定的温度和压力，注入模具内成型。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺，包括以下步骤：
(1)混合物料：将原料按体积百分比计包括：40～60％的锰锌铁氧体粉料和40～60％的热塑性粘结剂进行配比，在温度为120～180℃的高速混料机内加热，直至得到完全熔融状态的浆料，冷却凝固后破碎成平均粒径为3～10mm的粒料；
(2)加热熔融物料：将步骤(1)中所述粒料装入注射成型机的料斗中，并在加热温度为120～180℃下熔融至流态物；
(3)注射成型：将步骤(2)中所述流态物注入注射成型机的模具内成型得到坯块，冷却取出后脱去粘结剂，所述的成型压力为69～270MPa；
(4)高温烧结：将步骤(3)中脱去粘结剂后的坯块在具有N2或真空气氛的烧结炉中烧结，烧结温度为1320～1380℃，烧结时间为3～5h，得锰锌铁氧体磁芯。
进一步地，步骤(1)中，所述的锰锌铁氧体粉料包括平均粒径为30～200μm的喷雾造粒颗粒。
进一步地，步骤(1)中，所述的锰锌铁氧体粉料市售可得，按照摩尔百分比计，包括：氧化铁52～55％、氧化锌7～12％、氧化锰36～38％。
进一步地，步骤(1)中，所述的锰锌铁氧体粉料按摩尔百分比计，包括：氧化铁53％、氧化锌10％、氧化锰37％。
进一步地，步骤(1)中，所述的热塑性粘结剂包括聚丙烯和/或聚苯乙烯，或与石蜡任意比例的混合物。
进一步地，步骤(3)中，所述脱去粘结剂采用熔融浸出工艺，包括：将所述坯块浸泡在酒精中并水浴加热，水浴温度为50～60℃，浸泡时间为8～20h，然后晾干1～2h。
进一步地，步骤(3)中，所述脱去粘结剂采用熔融浸出工艺，包括：将所述坯块浸泡在酒精中并水浴加热，水浴温度为55℃，浸泡时间为14h，然后晾干1.5h。
进一步地，步骤(4)中，所述的烧结温度为1340℃，烧结时间为4h。
与现有技术相比，本发明的积极进步效果在于：
(1)本发明以锰锌铁氧体粉料为主要原料，将粉料与热塑性材料均匀混合使成为在一定温度条件下具有良好流动性能的流态物质，而后把这种流态物在注射成型机上经一定的温度和压力，注入模具内成型，该成型新工艺可以制备出形状复杂的坯块，满足多种市场需求。
(2)本发明粉末注射成型后的锰锌铁氧体磁芯经过烧结后的制品相对密度可达95％以上，线收缩率可达15％～25％，尺寸公差一般能保持在0±0.3％以内，甚至0±0.1％以内。
(3)本发明锰锌铁氧体粉料与塑料相结合注射成型因受压过程是均匀等静压过程，所得产品力学性能各项同性，力学强度。
(4)制备工艺简单，可操作性强，成型后的制品仅需精压、少量加工及表面强化处理工序即得产品，具有较高的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例作进一步详细描述。
实施例1
结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺，包括以下步骤：
第一步、混合物料
将原料按体积百分比计包括：40％的平均粒径为30μm的锰锌铁氧体粉料和60％的热塑性粘结剂进行配比，在温度为120℃的高速混料机内加热，得完全熔融状态的浆料，冷却凝固后破碎成平均粒径为3mm的粒料。其中，锰锌铁氧体粉料市售可得，按照摩尔百分比计，包括：氧化铁52％、氧化锌10％、氧化锰38％；热塑性粘结剂为聚丙烯，市售可得。
第二步、加热熔融物料
将步骤(1)中的粒料装入注射成型机的料斗中，并在加热温度为120℃下熔融至流态物。
第三步、注射成型
将步骤(2)中的流态物注入注射成型机的模具内成型得到坯块，冷却取出后脱去粘结剂，成型压力为69MPa；其中，脱去粘结剂采用熔融浸出工艺，包括：将所述坯块浸泡在酒精中并水浴加热，水浴温度为50℃，浸泡时间为8h，然后晾干1h。
第四步、高温烧结
将步骤(3)中脱去粘结剂后的坯块在具有N2气氛的烧结炉中烧结，烧结温度为1320℃，烧结时间为3h，得锰锌铁氧体磁芯。
实施例2
结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺，包括以下步骤：
第一步、混合物料
将原料按体积百分比计包括：60％的平均粒径为200μm的锰锌铁氧体粉料和40％的热塑性粘结剂进行配比，在温度为180℃的高速混料机内加热得完全熔融状态的浆料，冷却凝固后破碎成平均粒径为10mm的粒料。其中，锰锌铁氧体粉料市售可得，按照摩尔百分比计，包括：氧化铁55％、氧化锌7％、氧化锰38％；热塑性粘结剂为聚苯乙烯，市售可得。
第二步、加热熔融物料
将步骤(1)中的粒料装入注射成型机的料斗中，并在加热温度为180℃下熔融至流态物。
第三步、注射成型
将步骤(2)中的流态物注入注射成型机的模具内成型得到坯块，冷却取出后脱去粘结剂，成型压力为270MPa；其中，脱去粘结剂采用熔融浸出工艺，包括：将所述坯块浸泡在酒精中并水浴加热，水浴温度为60℃，浸泡时间为20h，然后晾干2h。
第四步、高温烧结
将步骤(3)中脱去粘结剂后的坯块在真空气氛的烧结炉中烧结，烧结温度为1380℃，烧结时间为5h，得锰锌铁氧体磁芯。
实施例3
结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺，包括以下步骤：
第一步、混合物料
将原料按体积百分比计包括：50％的平均粒径为80μm的锰锌铁氧体粉料和50％的热塑性粘结剂进行配比，在温度为160℃的高速混料机内加热得完全熔融状态的浆料，冷却凝固后破碎成平均粒径为5mm的粒料。
其中，锰锌铁氧体粉料市售可得，按照摩尔百分比计，包括：氧化铁53％、氧化锌10％、氧化锰37％；热塑性粘结剂市售可得，包括聚丙烯和/或聚苯乙烯，或与石蜡任意比例的混合物。
第二步、加热熔融物料
将步骤(1)中的粒料装入注射成型机的料斗中，并在加热温度为160℃下熔融至流态物。
第三步、注射成型
将步骤(2)中的流态物注入注射成型机的模具内成型得到坯块，冷却取出后脱去粘结剂，成型压力为100MPa；其中，脱去粘结剂采用熔融浸出工艺，包括：将所述坯块浸泡在酒精中并水浴加热，水浴温度为55℃，浸泡时间为14h，然后晾干1.5h。
第四步、高温烧结
将步骤(3)中脱去粘结剂后的坯块在具有N2或真空气氛的烧结炉中烧结，烧结温度为1340℃，烧结时间为4h，得锰锌铁氧体磁芯。
实施例4
结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺，包括以下步骤：
第一步、混合物料
将原料按体积百分比计包括：55％的平均粒径为150μm的锰锌铁氧体粉料和45％的热塑性粘结剂进行配比，在温度为140℃的高速混料机内加热得完全熔融状态的浆料，冷却凝固后破碎成平均粒径为8mm的粒料。其中，锰锌铁氧体粉料市售可得，按照摩尔百分比计，包括：氧化铁54％、氧化锌10％、氧化锰36％；热塑性粘结剂为聚丙烯、聚苯乙烯和石蜡任意比例的混合物，市售可得。
第二步、加热熔融物料
将步骤(1)中的粒料装入注射成型机的料斗中，并在加热温度为150℃下熔融至流态物。
第三步、注射成型
将步骤(2)中的流态物注入注射成型机的模具内成型得到坯块，冷却取出后脱去粘结剂，成型压力为200MPa；其中，脱去粘结剂采用熔融浸出工艺，包括：将所述坯块浸泡在酒精中并水浴加热，水浴温度为58℃，浸泡时间为10h，然后晾干1.5h。
第四步、高温烧结
将步骤(3)中脱去粘结剂后的坯块在具有N2或真空气氛的烧结炉中烧结，烧结温度为1360℃，烧结时间为4h，得锰锌铁氧体磁芯。
实施例5
结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺，包括以下步骤：
第一步、混合物料
将原料按体积百分比计包括：40％的平均粒径为150μm的锰锌铁氧体粉料和60％的热塑性粘结剂进行配比，在温度为120℃的高速混料机内加热得完全熔融状态的浆料，冷却凝固后破碎成平均粒径为5mm的粒料。其中，锰锌铁氧体粉料市售可得，按照摩尔百分比计，包括：氧化铁55.8％、氧化锌6.4％、氧化锰37.5％；热塑性粘结剂为聚苯乙烯和石蜡任意比例的混合物，市售可得。
第二步、加热熔融物料
将步骤(1)中的粒料装入注射成型机的料斗中，并在加热温度为120℃下熔融至流态物。
第三步、注射成型
将步骤(2)中的流态物注入注射成型机的模具内成型得到坯块，冷却取出后脱去粘结剂，成型压力为100MPa；其中，脱去粘结剂采用熔融浸出工艺，包括：将所述坯块浸泡在酒精中并水浴加热，水浴温度为55℃，浸泡时间为15h，然后晾干1.5h。
第四步、高温烧结
将步骤(3)中脱去粘结剂后的坯块在具有N2或真空气氛的烧结炉中烧结，烧结温度为1365℃，烧结时间为3h，得外径为30mm、内径为19.4mm、高度为8.85mm的环形锰锌铁氧体磁芯。
将上述实施例1～5制备的环形锰锌铁氧体磁芯分别测试在25℃下100kHz的起始磁导率，100℃下的磁芯损耗Pcv和饱和磁通密度Bms，结果如表1所示。
表1锰锌铁氧体磁芯性能测试数据
由表1可以看出，本发明中结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺制备的磁芯电磁性能达到其他常规工艺水平，且可以生产形状复杂的异型磁芯，满足不同工业生产的需要；通过本发明制备的锰锌铁氧体磁芯相对密度可达95％以上，线收缩率可达15％～25％，尺寸公差一般能保持在0±0.3％以内，甚至0±0.1％以内，力学性能各项同性，力学强度。本发明的上述工艺简单，可操作性强，成型后的制品仅需精压、少量加工及表面强化处理工序即得产品，具有较高的经济效益和社会效益。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混合物料：将原料按体积百分比计40～60％的锰锌铁氧体粉料和40～60％的热塑性粘结剂进行配比，在温度为120～180℃的高速混料机内加热，直至得到完全熔融状态的浆料，冷却凝固后破碎成平均粒径为3～10mm的粒料；
(2)加热熔融物料：将步骤(1)中所述粒料装入注射成型机的料斗中，并在加热温度为120～180℃下熔融至流态物；
(3)注射成型：将步骤(2)中所述流态物注入注射成型机的模具内成型得到坯块，冷却取出后脱去粘结剂，所述的成型压力为69～270MPa；
(4)高温烧结：将步骤(3)中所述脱去粘结剂后的坯块在具有N2或真空气氛的烧结炉中烧结，烧结温度为1320～1380℃，烧结时间为3～5h，即得。
2.如权利要求1所述的结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述的锰锌铁氧体粉料包括平均粒径为30～200μm的喷雾造粒颗粒。
3.如权利要求1所述的结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述的锰锌铁氧体粉料按摩尔百分比计，包括：氧化铁52～55％、氧化锌7～12％、氧化锰36～38％。
4.如权利要求3所述的结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述的锰锌铁氧体粉料按摩尔百分比计，包括：氧化铁53％、氧化锌10％、氧化锰37％。
5.如权利要求1所述的结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述的热塑性粘结剂包括聚丙烯和/或聚苯乙烯，或与石蜡任意比例的混合物。
6.如权利要求1所述的结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述脱去粘结剂采用熔融浸出工艺，包括：将所述坯块浸泡在酒精中并水浴加热，水浴温度为50～60℃，浸泡时间为8～20h，然后晾干1～2h。
7.如权利要求6所述的结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述脱去粘结剂采用熔融浸出工艺，包括：将所述坯块浸泡在酒精中并水浴加热，水浴温度为55℃，浸泡时间为14h，然后晾干1.5h。
8.如权利要求1所述的结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺，其特征在于，步骤(4)中，所述的烧结温度为1340℃，烧结时间为4h。
9.一种锰锌铁氧体磁芯，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述结合塑料注射成型的锰锌铁氧体磁芯成型新工艺制得。
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