CN1846906A

CN1846906A - Fe－Ni软磁合金的微注射成形方法

Info

Publication number: CN1846906A
Application number: CN200610011893.5A
Authority: CN
Inventors: 曲选辉; 费瑞祥; 秦明礼; 段柏华; 何新波
Original assignee: BEIJING CHUANGZHUO SCI-TECH Co Ltd; University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: BEIJING CHUANGZHUO SCI-TECH Co Ltd; University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2026-05-15
Also published as: CN100386167C

Abstract

一种Fe－Ni软磁合金的微注射成形方法，属于注射成形技术领域。将铁粉、镍粉按重量百分比Fe∶Ni＝49.5～51∶49～50.5的比例配料，利用高能球磨机将粉末球磨混合得到合金复合粉末，然后加入粘结剂，将粉末与粘结剂混合均匀制成喂料，喂料在注射机上注射成形，注射坯体脱脂后，在烧结炉中1300～1400℃的温度下烧结，烧结产品在1000～1200℃的温度范围内热处理1～10小时，得到软磁合金微型零部件。其优点在于：可以制备出重量小于0.1g、尺寸精度在±0.3％之内软磁合金微型零部件，致密度大于97％，初始磁导率为2.5mH/m，最大磁导率可达32.0mH/m，矫顽力不大于20A/m，饱和磁感应强度1.40～1.52T。材料利用率几乎达100％。

Description

Fe-Ni软磁合金的微注射成形方法

技术领域

本发明属于注射成形技术领域，特别是提供了一种Fe-Ni软磁合金的微注射成形方法，适用于制备高尺寸精度微型Fe-Ni软磁合金零部件。

背景技术

Fe-50％Ni软磁合金具有高的磁导率、高饱和磁感应强度、低的矫顽力，被广泛用作各种变压器、继电器、电磁离合器、陀螺仪、自动同步马达、电子表微型马达等零部件以及助听器、扬声器等磁路零件的铁芯、极靴等，在电子、通讯、遥感、遥控等领域得到十分广泛应用。随着磁路元件向微型化、多功能化方向发展，合金零部件也向微型化发展，尺寸越来越小，许多零部件的重量小于0.1g，尺寸精度要求越来越高，采用传统的机械加工方法制备这些零件原材料浪费大，成本高，效率极低。

粉末注射成形是将传统粉末冶金和塑料注塑成形技术相结合而形成的一种新的零部件加工技术，被誉为世界上目前最热门的材料成形技术之一，该技术的最大特点是将塑料注塑成形技术引入到粉末冶金的成形工艺中，特别适合薄壁、复杂形状零部件的近终形批量化生产。由于成形过程为流动充模，成形坯密度均匀，因此，所制备的产品尺寸精度高，并且具有组织均匀、性能优越的特点。

对于重量小于0.1克的微型件的粉末注射成形，由于尺寸小，喂料填充模腔时的流动过程更为复杂，为了保证产品形状和尺寸精度，对注射成形工艺提出了更高的要求，可称为粉末微注射成形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Fe-Ni软磁合金的微注射成形方法，制备高尺寸精度微型软磁合金异型件，尤其是制备重量小于0.1克的软磁合金微型件。

由于尺寸小，精度高，在微型件成形过程中，喂料与模腔模壁之间的摩擦力的作用显著出来，喂料的充模流动更为复杂。因此，对于微注射成形，模具的设计显得尤为重要。为了解决该问题，本发明采用点浇口模具来减小注射后模内的剩余压力，有利于产品尺寸精度控制。为了减小喂料与模壁之间的摩擦力，有利于喂料填充模腔，对每个模腔均采用环绕加热和冷却方式，注射时加热有利于喂料流动填充模腔，注射成形后迅速冷模腔有利于注射坯的脱模。本发明是通过以下步骤实现的：

1.原料粉末的制备：将铁粉、镍粉按重量百分比Fe∶Ni＝(49.5～51)∶(49～50.5)的比例配料，利用高能球磨机将粉末球磨混合2～8小时，得到合金复合粉末。

2.粘结剂的制备：将石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯、硬脂酸按比例混合均匀得到粘结剂，其比例为：石蜡：20～70％，高密度聚乙烯：5～50％，聚丙烯：5～50％，硬脂酸：1～10％，均为重量百分比。

2.喂料的制备：将步骤1得到的粉末与步骤2得到的粘结剂混合均匀制成喂料，喂料中粉末所占体积比为50～66％，最佳为55～62％。

3.注射成形：喂料在注射机上注射成形，注射温度为120～180℃，注射压力为80～140MPa。注射成形时，模腔温度在50～120℃之间；成形后，在模腔温度为10～40℃时脱模。

4.脱脂：注射坯采用溶剂脱脂+后续热脱脂的脱脂工艺，首先在三氯乙烯中将注射坯溶剂脱脂2～10小时，然后烘干。热脱脂在20～800℃间进行，共需要时间为4～20小时。

5.烧结：注射坯体脱脂和预烧结后，在烧结炉中1300～1400℃的温度下烧结，保温1～12小时。

6、热处理：烧结产品在1000～1200℃的温度范围内热处理1～10小时，得到软磁合金微型零部件。

本发明的优点在于：

1、将粉末注射成形技术应用于高尺寸精度软磁合金微型零部件的生产中，解决了传统机械加工方法制备这些零件原材料浪费大、成本高、效率低的缺点，烧结产品不需机加工处理，喂料可重复利用，材料利用率达100％。将金属粉末与粘结剂混合后，得到的喂料混合均匀，喂料在注射成形机上注射成形得到的成形坯密度均匀，烧结时收缩一致，产品尺寸精度高。

2、。利用高能球磨机将粉末预混合，原料混合粉末的成分更加均匀，粒度更细小，烧结活性增加，烧结产品的密度高。高能球磨还改变了粉末的粒度和粒度分布，提高了复合粉末在喂料中的体积比，减小产品烧结时的收缩和变形。

3、采用溶剂脱脂和热脱脂相结合的工艺，不仅缩短了整个脱脂时间，同时减少了坯体变形风险，提高了生产效率和成品率，所生产的产品尺寸精度高，性能均匀一致，且可批量生产，成本低。采用该方法制备的Fe-Ni软磁合金零部件的致密度大于97％，初始磁导率为2.5mH/m，最大磁导率可达32.0mH/m，矫顽力不大于20A/m，饱和磁感应强度1.40～1.52T，尺寸精度在±0.3％之内。

具体实施方式

实施例1：

按重量百分比铁∶镍为50∶50的比例配好粉末，然后在高能球磨机中球磨6小时，粘结剂由60％石蜡、25％高密度聚乙烯、10％聚丙烯和5％硬脂酸组成，粉末的体积比为62％，将粉末与粘结剂在SK-160型开放式炼胶机上混合后，再在PSJ32型混炼挤出机上制粒，使喂料进一步均匀，喂料在CJ80-E型注射机上注射成形，注射温度为160℃，注射压力为110MPa，模腔温度为70℃。成形后待模腔温度降为30℃后进行脱模，得到注射坯。所得的注射坯在三氯乙烯中萃取脱脂2小时，再在50℃温度下干燥30分钟后置于气氛脱脂炉中进行热脱脂，脱脂时间为6小时。将脱脂坯在氢气气氛中1350℃烧结4小时后，在1180℃真空气氛中热处理2小时，即得到软磁合金微型零部件。

实施例2：

按重量百分比铁∶镍为50∶50的比例配好粉末，然后在高能球磨机中球磨6小时，粘结剂由60％石蜡、25％高密度聚乙烯、10％聚丙烯和5％硬脂酸组成，粉末的体积比为60％，将粉末与粘结剂在SK-160型开放式炼胶机上混合后，再在PSJ32型混炼挤出机上制粒，使喂料进一步均匀，喂料在CJ80-E型注射机上注射成形，注射温度为160℃，注射压力为100MPa，模腔温度为60℃。成形后待模腔温度降为30℃后进行脱模，得到注射坯。所得的注射坯在三氯乙烯中萃取脱脂4小时，再在60℃温度下干燥30分钟后置于气氛脱脂炉中进行热脱脂，脱脂时间为6小时。将脱脂坯在氢气气氛中1350℃烧结4小时后，在1180℃真空气氛中热处理2小时，即得到软磁合金微型零部件。

实施例3：

按重量百分比铁∶镍为50∶50的比例配好粉末，然后在高能球磨机中球磨6小时，粘结剂由55％石蜡、15％高密度聚乙烯、25％聚丙烯和5％硬脂酸组成，粉末的体积比为58％，将粉末与粘结剂在SK-160型开放式炼胶机上混合后，再在PSJ32型混炼挤出机上制粒，使喂料进一步均匀，喂料在CJ80-E型注射机上注射成形，注射温度为160℃，注射压力为100MPa，模腔温度为60℃。成形后待模腔温度降为30℃后进行脱模，得到注射坯。所得的注射坯在三氯乙烯中萃取脱脂4小时，再在60℃温度下干燥30分钟后置于气氛脱脂炉中进行热脱脂，脱脂时间为6小时。将脱脂坯在氢气气氛中1360℃烧结4小时后，在1180℃真空气氛中热处理4小时，即得到软磁合金微型零部件。

实施例4：

按重量百分比铁∶镍为50∶50的比例配好粉末，然后在高能球磨机中球磨4小时，粘结剂由45％石蜡、10％高密度聚乙烯、40％聚丙烯和5％硬脂酸组成，粉末的体积比为58％，将粉末与粘结剂在SK-160型开放式炼胶机上混合后，再在PSJ32型混炼挤出机上制粒，使喂料进一步均匀，喂料在CJ80-E型注射机上注射成形，注射温度为160℃，注射压力为100MPa，模腔温度为70℃。成形后待模腔温度降为30℃后进行脱模，得到注射坯。所得的注射坯在三氯乙烯中萃取脱脂2小时，再在60℃温度下干燥30分钟后置于气氛脱脂炉中进行热脱脂，脱脂时间为8小时。将脱脂坯在氢气气氛中1370℃烧结4小时后，在1180℃真空气氛中热处理4小时，即得到软磁合金微型零部件。

实施例5：

按重量百分比铁∶镍为50∶50的比例配好粉末，然后在高能球磨机中球磨4小时，粘结剂由40％石蜡、15％高密度聚乙烯、40％聚丙烯和5％硬脂酸组成，粉末的体积比为56％，将粉末与粘结剂在SK-160型开放式炼胶机上混合后，再在PSJ32型混炼挤出机上制粒，使喂料进一步均匀，喂料在CJ80-E型注射机上注射成形，注射温度为160℃，注射压力为100MPa，模腔温度为60℃。成形后待模腔温度降为30℃后进行脱模，得到注射坯。所得的注射坯在三氯乙烯中萃取脱脂2小时，再在60℃温度下干燥30分钟后置于气氛脱脂炉中进行热脱脂，脱脂时间为8小时。将脱脂坯在真空气氛中1380℃烧结2小时后，在1100℃真空气氛中热处理4小时，即得到软磁合金微型零部件。

实施例6：

按重量百分比铁∶镍为49.5∶50.5的比例配好粉末，然后在高能球磨机中球磨6小时，粘结剂由40％石蜡、15％高密度聚乙烯、40％聚丙烯和5％硬脂酸组成，粉末的体积比为60％，将粉末与粘结剂在SK-160型开放式炼胶机上混合后，再在PSJ32型混炼挤出机上制粒，使喂料进一步均匀，喂料在CJ80-E型注射机上注射成形，注射温度为160℃，注射压力为100MPa，模腔温度为80℃。成形后待模腔温度降为30℃后进行脱模，得到注射坯。所得的注射坯在三氯乙烯中萃取脱脂2小时，再在60℃温度下干燥30分钟后置于气氛脱脂炉中进行热脱脂，脱脂时间为8小时。将脱脂坯在真空气氛中1360℃烧结4小时后，在1100℃氢气气氛中热处理4小时，即得到软磁合金微型零部件。

实施例7：

按重量百分比铁∶镍为51∶49的比例配好粉末，然后在高能球磨机中球磨4小时，粘结剂由40％石蜡、30％高密度聚乙烯、25％聚丙烯和5％硬脂酸组成，粉末的体积比为58％，将粉末与粘结剂在SK-160型开放式炼胶机上混合后，再在PSJ32型混炼挤出机上制粒，使喂料进一步均匀，喂料在CJ80-E型注射机上注射成形，注射温度为160℃，注射压力为100MPa，模腔温度为70℃。成形后待模腔温度降为30℃后进行脱模，得到注射坯。所得的注射坯在三氯乙烯中萃取脱脂4小时，再在60℃温度下干燥30分钟后置于气氛脱脂炉中进行热脱脂，脱脂时间为8小时。将脱脂坯在真空气氛中1360℃烧结4小时后，在1100℃氢气气氛中热处理4小时，即得到软磁合金微型零部件。

实施例8：

按重量百分比铁∶镍为50.5∶49.5的比例配好粉末，然后在高能球磨机中球磨4小时，粘结剂由40％石蜡、15％高密度聚乙烯、40％聚丙烯和5％硬脂酸组成，粉末的体积比为58％，将粉末与粘结剂在SK-160型开放式炼胶机上混合后，再在PSJ32型混炼挤出机上制粒，使喂料进一步均匀，喂料在CJ80-E型注射机上注射成形，注射温度为160℃，注射压力为90MPa，模腔温度为70℃。成形后待模腔温度降为30℃后进行脱模，得到注射坯。所得的注射坯在三氯乙烯中萃取脱脂4小时，再在60℃温度下干燥30分钟后置于气氛脱脂炉中进行热脱脂，脱脂时间为8小时。将脱脂坯在真空气氛中1370℃烧结4小时后，在1100℃真空气氛中热处理4小时，即得到软磁合金微型零部件。

Claims

1.一种Fe-Ni软磁合金的微注射成形方法，其特征在于：

a、原料粉末的制备：将铁粉、镍粉按重量百分比Fe∶Ni＝49.5～51∶49～50.5的比例配料，利用高能球磨机将粉末球磨混合2～10小时，得到合金复合粉末；

b、喂料的制备：将步骤a得到的粉末与粘结剂混合均匀制成喂料，喂料中粉末所占体积为50～66％；其粘结剂由重量百分比为由重量百分比为20～70％石蜡、5～50％高密度聚乙烯、5～50％聚丙烯、：1～10％硬脂酸组成；

c、注射成形：喂料在注射机上注射成形，注射温度为120～180℃，注射压力为80～140MPa，注射成形时，模腔温度在50～120℃之间；成形后，在模腔温度为10～40℃时脱模；

d、脱脂：注射坯采用溶剂脱脂+后续热脱脂的脱脂工艺，首先在三氯乙烯中将注射坯溶剂脱脂2～10小时，然后烘干；热脱脂在20～800℃间进行，共需要时间为4～20小时；

e、烧结和热处理：注射坯体脱脂和预烧结后，在烧结炉中1300～1400℃的温度下烧结，保温1～12小时；烧结产品在1000～1200℃的温度范围内热处理1～10小时，得到软磁合金微型零部件。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：喂料中粉末所占体积为55～62％。