CN109894616A - 一种磁环成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁环成型方法，属于磁性材料技术领域。本发明的磁环成型方法包括，先将磁环下半部进行取向压制成型，形成中部具有半圆型槽的下半部生坯，在下半部生坯的半圆型槽内放置圆柱形芯棒，然后在下半部生坯和圆柱形芯棒的上面布粉，再次进行取向压制成型，形成上半部生坯，同时完成整个磁环生坯的取向压制成型，然后对整个磁环生坯进行等静压处理、烧结。本发明的成型方法磁场取向和成型效果好、磁环易于与模具型腔分离。

Description

一种磁环成型方法

技术领域

本发明属于磁性材料技术领域，涉及一种磁环成型方法。

背景技术

磁环是一块环状的导磁体，磁环的应用领域很广，尤其是在电子电气产业磁环是电子电路中常用的抗干扰元件，对于高频噪声有很好的抑制作用。磁环制备方法主要有三种：第一种是采用磁铁拼块粘接成整体环，这种方法将圆环分成几部分，对每一部分分别导入取向磁场进行取向。这种方法所产生的磁环取向度不均匀，严重影响磁环的整体磁性能而且由于不同取向度部位在烧结过程中的收缩率不同而会导致磁环开裂。第二种是采用各向同性的磁粉粘接成磁环，这种磁环因为磁体密度低，所以磁性能也很低，磁能积在6-8MGOe。第三种是在模具型腔中设置圆柱形芯棒，将磁粉注入型腔整体压制成型然后烧结的方式，但这种方法由于芯棒的阻挡，往往会导致磁环下部的磁粉分布不均，影响磁环的成型质量和磁环品质，降低了产品合格率。另外，烧结磁体成型的第一道工序是磁场取向成型，为了达到较高的取向度，取向磁场必须达到一定的强度，对平行磁场和垂直磁场来说没有太大的困难，但对磁环辐射取向所需的辐射磁场情况就大不一样了，现有技术中常采用对磁环整体辐射取向的方法，由于通过磁环内孔的磁场受到磁芯磁饱和的限制，其磁通量是有限的，这些磁通分布到磁环的侧面形成辐射的取向磁场，由于磁环的外表面的面积一般远大于磁环内孔面积，导致其磁场强度比磁芯的饱和磁场强度要低得多，为了得到一定强度的取向磁场只好降低磁环的高度减小磁环外表面积，这个高度通常大大低于实际需要的磁环高度。而且在烧结后取出时，磁环有时会存在与型腔内部不易分离的现象。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种产品磁场取向和成型效果好、易于与模具型腔分离的磁环成型方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种磁环成型方法，所述成型方法包括，先将磁环下半部进行取向压制成型，形成中部具有半圆型槽的下半部生坯，在下半部生坯的半圆型槽内放置圆柱形芯棒，然后在下半部生坯和圆柱形芯棒的上面布粉，再次进行取向压制成型，形成上半部生坯，同时完成整个磁环生坯的取向压制成型，然后对整个磁环生坯进行等静压处理、烧结。

本发明通过将磁环的上半部和下半部分别成型的方法，避免了一体成型时由于芯棒的阻隔磁粉在模具型腔内不易均匀添加而导致磁环品质差的问题。如果未压制前直接放置圆柱形芯棒，采用具有半圆型凹槽的上压头进行压制，由于圆柱形芯棒与上压头不是一体，容易产生侧向滑移，如果直接进行下半部布粉后放置芯棒再进行上半部布粉，然后再整体压制成型，由于芯棒的阻隔，上下部的磁粉在压制过程中难以产生均匀的流动互补，容易造成产品的缺陷。同时本发明将磁环上半部和下半部分别进行磁场取向，减小了磁场取向难度。

作为优选，所述将磁环下半部进行取向压制成型的过程为，在磁环模具的下压头上均匀布粉后，用表面具有半圆柱形凸起的平压头进行挤压成型，形成下半部生坯，所述再次进行取向压制成型时换用具有平面的上压头进行挤压成型。

作为优选，所述挤压成型的压力为3-5MPa，时间为10-30s。

作为优选，所述取向压制成型包括磁场取向和压制成型，所述磁场取向和压制成型同时进行，所述磁场取向为采用细束状磁场沿上半部生坯或下半部生坯的外周并以上半部生坯或下半部生坯的圆心为旋转中心进行旋转磁场取向，旋转过程中细束状磁场的方向沿上半部生坯或下半部生坯的径向设置。

本发明采用细束状磁场进行取向，实质上是将磁环分成一个个细小柱状分别进行磁场取向，以类似于微积分的方式完成整个磁环的磁场取向，采用这种方式，在磁环的单个细小柱状单位内两端面积相同，可避免磁环内孔和外侧因面积差异过大而导致的磁场强度差异过大的问题。而越靠近内孔的部位会受到多重叠加的磁场取向，刚好弥补了因距离磁场源较远磁场变弱取向不完全的问题。

作为优选，所述取向压制成型包括磁场取向和压制成型，所述磁场取向和压制成型同时进行，所述磁场取向在超声波作用下进行。

作为优选，所述磁场取向在超声波作用下进行，超声波功率为200-300w。

磁粉之间容易发生磁团聚，不仅阻碍了磁粉粒子取向，而在压制成型后后更不易取向，本发明在磁场取向过程中同时采用超声波处理，超声波的高频率震动和空化作用有效打破了磁粉粒子的磁团聚和挤压阻力，从而改善了磁场取向的完整度，提高了磁粉的取向度。

作为优选，所述等静压处理的压力为180-210MPa，保压30-50s。

作为优选，所述烧结为将多层磁环生坯放入烧结炉中烧结，烧结温度为1000-1100℃，时间为4-5h。

作为优选，所述烧结完成后进行回火处理，所述回火处理为在820-900℃下进行一级回火，一级回火时间为2-3h，然后冷却至500-550℃进行二级回火4-5h。

在磁性材料的烧结中，烧结回火是决定产品质量的重要因素，合理的烧结回火温度是确保磁体具有一定磁性能的关键。经过高温烧结后能够具有一定的剩磁和矫顽力，再经过回火处理可显著提高磁性材料的矫顽力，间接降低材料配方成本。

作为优选，所述磁环成型模具的型腔内表面涂覆有高温可汽化材料层。

作为优选，所述高温可汽化材料层为聚苯乙烯层。

本发明在磁环成型模具的型腔内表面涂覆一层高温可汽化材料层，在烧结过程中受热气化，从而在型腔内表面和磁环生坯之间形成一层气体隔离层，能够减少因烧结的高温可能造成磁环和型腔内表面之间的粘连，使成型后的磁环更易于从型腔中脱除，同时该涂覆层最终在高温作用下燃烧而消失，不会对磁环的性能造成影响。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明采用将磁环上半部和下半部分别压制成型的方法，避免了传统方法由于芯棒的阻隔不易均匀布粉导致磁环成品品质差的问题；通过优化磁场取向方式，提高了磁场取向效果；并通过在成型模具型腔内表面涂覆高温可汽化材料层，提高了烧结后磁环成品的易脱出性。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，以钕铁硼磁环为例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

本实施例中的磁环成型方法包括以下步骤，

(1)在磁环成型模具的型腔内表面通过熔融法涂覆聚苯乙烯层。

(2)将钕铁硼材料制成平均粒度为3μm的磁粉，称取制备磁环所需的磁粉，在磁环成型模具的型腔内的下压头上均匀布粉后，用表面具有半圆柱形凸起的平压头在4MPa压力下压制成型16s，形成中部具有半圆型槽的下半部生坯，在压制成型的同时采用强度为4T的细束状磁场沿上半部生坯的外周并以上半部生坯的圆心为旋转中心进行旋转磁场取向，旋转过程中细束状磁场的方向沿上半部生坯径向设置，磁场取向同时在260w功率的超声波作用下进行；

在下半部生坯的半圆型槽内放置圆柱形芯棒，并在下半部生坯和圆柱形芯棒的上面布粉，下半部生坯和圆柱形芯棒位于型腔内，换用具有平面的上压头在4MPa压力下压制成型16s，形成上半部生坯，同时也完成整个磁环生坯的取向压制成型，压制成型的同时采用强度为4T的细束状磁场沿下半部生坯的外周并以下半部生坯的圆心为旋转中心进行旋转磁场取向，旋转过程中细束状磁场的方向沿下半部生坯的径向设置，磁场取向同时在260w功率的超声波作用下进行。

(3)将整个磁环生坯在200MPa压力下进行等静压处理，保压40s。

(4)将等静压处理后的磁环生坯放入烧结炉中，在1055℃温度下烧结4h，烧结完成后进行回火处理，先降温至860℃下进行一级回火2h，然后冷却至520℃进行二级回火4h。

实施例2

本实施例中的磁环成型方法包括以下步骤，

(1)在磁环成型模具的型腔内表面通过熔融法涂覆聚苯乙烯层。

(2)将钕铁硼材料制成平均粒度为3μm的磁粉，称取制备磁环所需的磁粉，在磁环成型模具的型腔内的下压头上均匀布粉后，用表面具有半圆柱形凸起的平压头在3MPa压力下压制成型30s，形成中部具有半圆型槽的下半部生坯，在压制成型的同时采用强度为3T的细束状磁场沿上半部生坯的外周并以上半部生坯的圆心为旋转中心进行旋转磁场取向，旋转过程中细束状磁场的方向沿上半部生坯径向设置，磁场取向同时在300w功率的超声波作用下进行；

在下半部生坯的半圆型槽内放置圆柱形芯棒，并在下半部生坯和圆柱形芯棒的上面布粉，下半部生坯和圆柱形芯棒位于型腔内，换用具有平面的上压头在3MPa压力下压制成型30s，形成上半部生坯，同时也完成整个磁环生坯的取向压制成型，压制成型的同时采用强度为3T的细束状磁场沿下半部生坯的外周并以下半部生坯的圆心为旋转中心进行旋转磁场取向，旋转过程中细束状磁场的方向沿下半部生坯的径向设置，磁场取向同时在300w功率的超声波作用下进行。

(3)将整个磁环生坯在210MPa压力下进行等静压处理，保压30s。

(4)将等静压处理后的磁环生坯放入烧结炉中，在1000℃温度下烧结5h，烧结完成后进行回火处理，先降温至820℃下进行一级回火3h，然后冷却至500℃进行二级回火5h。

实施例3

本实施例中的磁环成型方法包括以下步骤，

(1)在磁环成型模具的型腔内表面通过熔融法涂覆聚苯乙烯层。

(2)将钕铁硼材料制成平均粒度为3μm的磁粉，称取制备磁环所需的磁粉，在磁环成型模具的型腔内的下压头上均匀布粉后，用表面具有半圆柱形凸起的平压头在5Pa压力下压制成型10s成中部具有半圆型槽的下半部生坯，在压制成型的同时采用强度为5T的细束状磁场沿上半部生坯的外周并以上半部生坯的圆心为旋转中心进行旋转磁场取向，旋转过程中细束状磁场的方向沿上半部生坯径向设置，磁场取向同时在200w率的超声波作用下进行；

在下半部生坯的半圆型槽内放置圆柱形芯棒，并在下半部生坯和圆柱形芯棒的上面布粉，下半部生坯和圆柱形芯棒位于型腔内，换用具有平面的上压头在5MPa压力下压制成型10s，形成上半部生坯，同时也完成整个磁环生坯的取向压制成型，压制成型的同时采用强度为5T的细束状磁场沿下半部生坯的外周并以下半部生坯的圆心为旋转中心进行旋转磁场取向，旋转过程中细束状磁场的方向沿下半部生坯的径向设置，磁场取向同时在200w功率的超声波作用下进行。

(3)将整个磁环生坯在180MPa压力下进行等静压处理，保压50s。

(4)将等静压处理后的磁环生坯放入烧结炉中，在1100℃温度下烧结4h，烧结完成后进行回火处理，先降温至900℃下进行一级回火2h，然后冷却至520进行二级回火4h。

对比例1

采用传统一体成型的方式进行对磁环进行取向压制成型，其他与实施例1相同。

对比例2

采用常规全径向取向的方式对磁环进行磁场取向，其他与实施例1相同。

对比例3

磁场取向时未同时采用超声波处理，其他与实施例1相同。

对比例4

磁环成型模具的型腔内表面未涂覆聚苯乙烯层，其他与实施例1相同。

对本发明实施例1-3和对比例1-4中制得的磁环的磁性能进行测定，具体结果如下表1所示。

表1：本发明实施例1-3及对比例1-4中的磁环的变形率

其中，实施例1中制得的磁环在制备完成后较对比例4更易取出。由上表可知，采用本发明的成型方法制得的磁环较常规方法具有更好的磁性能。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种磁环成型方法，其特征在于，所述成型方法包括，先将磁环下半部进行取向压制成型，形成中部具有半圆型槽的下半部生坯，在下半部生坯的半圆型槽内放置圆柱形芯棒，然后在下半部生坯和圆柱形芯棒的上面布粉，再次进行取向压制成型，形成上半部生坯，同时完成整个磁环生坯的取向压制成型，然后对整个磁环生坯进行等静压处理、烧结。

2.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述将磁环下半部进行取向压制成型的过程为，在磁环成型模具的下压头上均匀布粉后，用表面具有半圆柱形凸起的平压头进行挤压成型，形成下半部生坯，所述再次进行取向压制成型时换用具有平面的上压头进行挤压成型。

3.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述取向压制成型包括磁场取向和压制成型，所述磁场取向和压制成型同时进行，所述磁场取向为采用细束状磁场沿上半部生坯或下半部生坯的外周并以上半部生坯或下半部生坯的圆心为旋转中心进行旋转磁场取向，旋转过程中细束状磁场的方向沿上半部生坯或下半部生坯的径向设置。

4.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述取向压制成型包括磁场取向和压制成型，所述磁场取向和压制成型同时进行，所述磁场取向在超声波作用下进行。

5.根据权利要求4所述的成型方法，其特征在于，所述磁场取向在超声波作用下进行，超声波功率为200-300w。

6.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述等静压处理的压力为180-210MPa，保压30-50s。

7.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述烧结为将多层磁环生坯放入烧结炉中烧结，烧结温度为1000-1100℃，时间为4-5h。

8.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述烧结完成后进行回火处理，所述回火处理为在820-900℃下进行一级回火2-3h，然后冷却至500-550℃进行二级回火4-5h。