CN113223848A - 一种磁性材料制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁性材料制备方法及其应用，包括如下步骤：S1、材料准备，按质量组份计，准备如下材料：Fe82‑88份、Si2‑6份和高分子黏合剂8‑12份；S2、密练和造粒，将Fe、Si和高分子黏合剂依比例以MIM喂料制作流程进行密练、造粒工艺；S3、生坯成形；S4、脱脂和烧结；本发明主要是通过将Fe、Si粉体与高分子黏合剂依比例混合，放置在密闭容器中并使其滚动旋转，去除粉体表面已形成的氧化层，再将此混合物进行造粒后，使高分子黏合剂中的高分子在粉体表面形成一薄膜隔离粉体与空气，从而得到被完全包裹的料粒，避免金属粉体与空气直接接触，一定程度上减少磁性材料中杂质含量，提高了磁性材料的整体质量。
Description
技术领域
本发明属于磁性材料制备技术领域，具体涉及一种磁性材料制备方法及其应用。
背景技术
磁性材料主要是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等组成的能够直接或间接产生磁性的物质。磁性材料从形态上讲，包括粉体材料、波体材料、块体材科料、薄膜材抖等。磁性材料的应用很广泛，可用于电声、电信、电表、电机中，还可作记亿元件、微被元件等，可用于记录语言、音乐、图像信息的磁带、计算机的磁性存储设备、乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡等。
但是，在现有技术中，磁性材料在制备过程中，由于金属材料粉体表面会形成氧化层，在对金属材料粉体造粒时，金属材料粉体会与空气接触，从而使磁性材料中产生较多的杂质，降低了磁性材料的整体质量，因此我们需要提出一种磁性材料制备方法及其应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁性材料制备方法及其应用，通过将Fe、Si粉体与高分子黏合剂依比例混合后放置在密闭容器中混炼，再将混合物进行造粒，使高分子黏合剂中的高分子在粉体表面形成一薄膜隔离粉体与空气，最后通过MIM进行成形，以解决上述背景技术中提出现有技术中因造粒过程中金属材料粉体与空气接触导致产生较多杂质的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种磁性材料制备方法，包括如下步骤：
S1、材料准备，按质量组份计，准备如下材料：Fe82-88份、Si2-6份和高分子黏合剂8-12份；
S2、密练和造粒，将Fe、Si和高分子黏合剂依比例以MIM喂料制作流程进行密练、造粒工艺；
S3、生坯成形，造粒完成后的颗粒状喂料进行成形，形成生坯；
S4、脱脂和烧结，将生坯进入烧结炉中先进行催化脱脂，最后将脱脂后的坯体进行烧结，以制成金属零部件。
优选的，步骤1中所述Fe和Si均为金属粉体颗粒，所述高分子黏合剂设置为聚甲醛，且Fe、Si和聚甲醛的使用比例为85：5：10。
优选的，步骤1中所述材料准备，按质量组份计，准备如下材料：Fe85份、Si5份和高分子黏合剂10份。
优选的，步骤1中所述材料准备，按质量组份计，准备如下材料：Fe82.5份、Si4.8份和高分子黏合剂9.7份。
优选的，步骤2中密炼是将混合后的金属颗粒混合物通过密炼机在170℃的条件下混炼1H，用于去除粉体表面已形成的氧化层，再将混合物通过造粒机进行造粒，用于使高分子黏合剂中的高分子在金属粉体表面形成薄膜，隔离金属粉体与空气的直接接触。
优选的，步骤2中所述MIM是采用金属粉末注射成型工艺，其制作过程为：首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混炼，经制粒后在加热塑化状态下注入注射成型机模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。
优选的，步骤3中所述生坯成形是将造粒后的颗粒在加热塑化状态下注入注射成型机模腔内固化成形，注射成型的条件：温度为200℃、压力为100MPa。
优选的，步骤4中所述催化脱脂使用的催化剂为草酸或硝酸，催化脱脂的条件为100-120℃，烧结的条件为1300℃烧结2.5H。
一种根据以上叙述的磁性材料制备方法制备的磁性材料应用于注射成型(MIM)工艺，包括如下步骤：
A1、将Fe、Si合金料体与聚甲醛按85：5：10的重量比混合，将其在密炼机中170℃下混炼1h；然后转至造粒机中造成粒径为3mm长度3-5mm的喂料颗粒；
A2、将步骤A1得到的喂料颗粒在注嘴200℃的温度、100MPa的成形压力下进行注射成型，得到所需形状的生坯；
A3、将步骤A2得到的生坯转移至脱脂炉中，在100-120℃介质为草酸或硝酸的条件下注酸脱脂；
A4、将脱脂后的产品在1300℃下烧结2.5h，即得到高密度铁硅基合金烧结成品件。
本发明提出的一种磁性材料制备方法及其应用，与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明主要是通过将Fe、Si粉体与高分子黏合剂依比例混合，放置在密闭容器中并使其滚动旋转，去除粉体表面已形成的氧化层，再将此混合物进行造粒后，使高分子黏合剂中的高分子在粉体表面形成一薄膜隔离粉体与空气，从而得到被完全包裹的料粒，避免金属粉体与空气直接接触，一定程度上减少磁性材料中杂质含量，提高了磁性材料的整体质量。
附图说明
图1为本发明的一种磁性材料制备方法流程框图；
图2为根据本发明制备的磁性材料应用于注射成型(MIM)工艺的流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供了一种磁性材料制备方法，包括如下步骤：
S1、材料准备，按质量组份计，准备如下材料：Fe85份、Si5份和高分子黏合剂10份；
S2、密练和造粒，将Fe、Si和高分子黏合剂依比例以MIM喂料制作流程进行密练、造粒工艺，在密炼时将混合的Fe、Si和高分子黏合剂在密闭的容器中滚动旋转；
S3、生坯成形，造粒完成后的颗粒状喂料进行成形，形成生坯；
S4、脱脂和烧结，将生坯进入烧结炉中先进行催化脱脂，最后将脱脂后的坯体进行烧结，以制成金属零部件。
其中，步骤1中Fe和Si均为金属粉体颗粒，高分子黏合剂设置为聚甲醛，且Fe、Si和聚甲醛的使用比例为85：5：10，聚甲醛是一种工程塑料，由甲醛聚合形成的热稳定材料，具有一定的强度和韧性，耐磨性也非常不错。另外，在电绝缘性能方面表现也很好，属于通用的工程塑料产品，是一种热塑性的高分子聚合物，所以被称之为超刚；通过聚甲醛的使用，促使金属粉体颗粒在造粒时可在金属粉体表面形成薄膜，隔离金属粉体与空气直接接触，降低金属粉体再次氧化的机率，从而减少金属粉体中杂质的生成；
其中，步骤2中密炼是将混合后的金属颗粒混合物通过密炼机在170℃的条件下混炼1H，使Fe、Si和高分子黏合剂的混合物在密闭的密炼机中滚动旋转，用于去除粉体表面已形成的氧化层，再将混合物通过造粒机进行造粒，用于使高分子黏合剂中的高分子在金属粉体表面形成薄膜，隔离金属粉体与空气的直接接触，降低金属粉体再次氧化产生的杂质，一定程度上减少磁性材料中杂质含量；
MIM喂料的混合是在热效应和剪切力的联合作用下完成的，混料温度不能太高，否则黏合剂可能发生分解或者由于粘度太低而发生粉末和粘结剂两相分离现象，至于剪切力的大小则依混料方式的不同而变化，MIM常用的混料装置有双螺旋挤出机，该混料装置适合于制备粘度在1-1000Pa.s范围内的混合料；
其中，步骤2中MIM是采用金属粉末注射成型工艺，其制作过程为：首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混炼，经制粒后在加热塑化状态下注入注射成型机模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品，混炼的方法一般是先加入高熔点组元熔化，然后降温，加入低熔点组元，然后分批加入金属粉末，这样能防止低熔点组元的气化或分解，分批加入金属粉可防止降温太快而导致的扭矩急增，减少设备损失；
步骤3中生坯成形是将造粒后的颗粒在加热塑化状态下注入注射成型机模腔内固化成形，注射成型的条件：温度为200℃、压力为100MPa；
步骤4中催化脱脂使用的催化剂为草酸或硝酸，催化脱脂的条件为100-120℃，烧结的条件为1300℃烧结2.5H，通过
酸或硝酸与生坯中的成型剂发生化学反应，从而脱出生坯中的成型剂；
一种根据以上叙述的磁性材料制备方法制备的磁性材料应用于注射成型(MIM)工艺，包括如下步骤：
A1、将Fe、Si合金料体与聚甲醛按85：5：10的重量比混合，将其在密炼机中170℃下混炼1h；然后转至造粒机中造成粒径为3mm长度3-5mm的喂料颗粒；
A2、将步骤A1得到的喂料颗粒在注嘴200℃的温度、100MPa的成形压力下进行注射成型，得到所需形状的生坯；
A3、将步骤A2得到的生坯转移至脱脂炉中，在100-120℃介质为草酸或硝酸的条件下注酸脱脂；
A4、将脱脂后的产品在1300℃下烧结2.5h，即得到高密度铁硅基合金烧结成品件。
综上所述，通过将Fe、Si与聚甲醛依85：5：10的比例混合，将Fe、Si和聚甲醛的混合物放置在密炼机的密闭容器中并使其在密炼机内滚动旋转，去除粉体表面已形成的氧化层，再将此混合物通过造粒机进行造粒后，使高分子黏合剂中的高分子在金属粉体表面形成一薄膜隔离粉体与空气，从而得到被完全包裹的料粒，避免金属粉体与空气直接接触，一定程度上减少磁性材料中杂质含量，提高了磁性材料的整体质量。
实施例2
一种磁性材料制备方法，与实施例1不同的是，包括如下步骤：
S1、材料准备，按质量组份计，准备如下材料：Fe82.5份、Si4.8份和高分子黏合剂9.7份；
S2、密练和造粒，将Fe、Si和高分子黏合剂依比例以MIM喂料制作流程进行密练、造粒工艺；
S3、生坯成形，造粒完成后的颗粒状喂料进行成形，形成生坯；
S4、脱脂和烧结，将生坯进入烧结炉中先进行催化脱脂，最后将脱脂后的坯体进行烧结，以制成金属零部件。
综上，通过将Fe、Si与高分子黏合剂分别准备82.5份、4.8份和9.7份的配比进行混合，将Fe、Si和高分子黏合剂的混合物放置在密炼机的密闭容器中并使其在密炼机内滚动旋转，去除粉体表面已形成的氧化层，此处的高分子黏合剂使用的为聚甲醛，再将此混合物通过造粒机进行造粒后，使高分子黏合剂中的高分子在金属粉体表面形成一薄膜隔离粉体与空气，从而得到被完全包裹的料粒，避免金属粉体与空气直接接触，一定程度上减少磁性材料中杂质含量，提高了磁性材料的整体质量。
实施例3
一种磁性材料制备方法，与实施例1不同的是，包括如下步骤：
S1、材料准备，按质量组份计，准备如下材料：Fe86.7份、Si5.1份和高分子黏合剂10.2份；
S2、密练和造粒，将Fe、Si和高分子黏合剂依比例以MIM喂料制作流程进行密练、造粒工艺；
S3、生坯成形，造粒完成后的颗粒状喂料进行成形，形成生坯；
S4、脱脂和烧结，将生坯进入烧结炉中先进行催化脱脂，最后将脱脂后的坯体进行烧结，以制成金属零部件。
综上，将Fe、Si与高分子黏合剂分别准备86.7份、5.1份和10.2份的配比进行混合，再将其混合物放置在密炼机的密闭容器中并使其在密炼机内滚动旋转，去除粉体表面已形成的氧化层，此处的高分子黏合剂使用的为聚甲醛，再将此混合物通过造粒机进行造粒后，使高分子黏合剂中的高分子在金属粉体表面形成一薄膜隔离粉体与空气，从而得到被完全包裹的料粒，避免金属粉体与空气直接接触，一定程度上减少磁性材料中杂质含量，提高了磁性材料的整体质量。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种磁性材料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、材料准备，按质量组份计，准备如下材料：Fe82-88份、Si2-6份和高分子黏合剂8-12份；
S2、密练和造粒，将Fe、Si和高分子黏合剂依比例以MIM喂料制作流程进行密练、造粒工艺；
S3、生坯成形，造粒完成后的颗粒状喂料进行成形，形成生坯；
S4、脱脂和烧结，将生坯进入烧结炉中先进行催化脱脂，最后将脱脂后的坯体进行烧结，以制成金属零部件。
2.根据权利要求1所述的一种磁性材料制备方法，其特征在于：步骤1中所述Fe和Si均为金属粉体颗粒，所述高分子黏合剂设置为聚甲醛，且Fe、Si和聚甲醛的使用比例为85：5：10。
3.根据权利要求2所述的一种磁性材料制备方法，其特征在于：步骤1中所述材料准备，按质量组份计，准备如下材料：Fe85份、Si5份和高分子黏合剂10份。
4.根据权利要求2所述的一种磁性材料制备方法，其特征在于：步骤1中所述材料准备，按质量组份计，准备如下材料：Fe82.5份、Si4.8份和高分子黏合剂9.7份。
5.根据权利要求1所述的一种磁性材料制备方法，其特征在于：步骤2中密炼是将混合后的金属颗粒混合物通过密炼机在170℃的条件下混炼1H，用于去除粉体表面已形成的氧化层，再将混合物通过造粒机进行造粒，用于使高分子黏合剂中的高分子在金属粉体表面形成薄膜，隔离金属粉体与空气的直接接触。
6.根据权利要求5所述的一种磁性材料制备方法，其特征在于：步骤2中所述MIM是采用金属粉末注射成型工艺，其制作过程为：首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混炼，经制粒后在加热塑化状态下注入注射成型机模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。
7.根据权利要求6所述的一种磁性材料制备方法，其特征在于：步骤3中所述生坯成形是将造粒后的颗粒在加热塑化状态下注入注射成型机模腔内固化成形，注射成型的条件：温度为200℃、压力为100MPa。
8.根据权利要求7所述的一种磁性材料制备方法，其特征在于：步骤4中所述催化脱脂使用的催化剂为草酸或硝酸，催化脱脂的条件为100-120℃，烧结的条件为1300℃烧结2.5H。
9.一种根据权利要求1-8任意一项所述的磁性材料制备方法制备的磁性材料应用于注射成型(MIM)工艺，其特征在于：包括如下步骤：
A1、将Fe、Si合金料体与聚甲醛按85：5：10的重量比混合，将其在密炼机中170℃下混炼1h；然后转至造粒机中造成粒径为3mm长度3-5mm的喂料颗粒；
A2、将步骤A1得到的喂料颗粒在注嘴200℃的温度、100MPa的成形压力下进行注射成型，得到所需形状的生坯；
A3、将步骤A2得到的生坯转移至脱脂炉中，在100-120℃介质为草酸或硝酸的条件下注酸脱脂；
A4、将脱脂后的产品在1300℃下烧结2.5h，即得到高密度铁硅基合金烧结成品件。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115058617A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-09-16 | 深圳市一致磁业有限公司 | 一种电磁屏蔽用防开裂复合磁性材料制备方法 |
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