CZ300322B6

CZ300322B6 - Zpusob výroby magneticky mekkých slinovaných soucástí

Info

Publication number: CZ300322B6
Application number: CZ20011699A
Authority: CZ
Inventors: Schneider@Rudolf; Veltl@Georg
Original assignee: Bt Magnet-Technologie Gmbh; Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2009-04-22
Also published as: EP1133577B1; CZ20011699A3; CN1123645C; CN1326517A; ES2194538T3; EP1133577A1; WO2000029631A1; JP2002530522A

Abstract

Je navržen zpusob výroby magneticky mekkých slinovaných soucástí, pri nemž je slisováním získán tvar syrového telesa a syrové teleso je následne slinováno. Jako výchozí látka ke slisování syrového telesa je použita smes z práškové smesi s podílem jemného prášku nejméne 5 až 30 % hmotn. vztaženo na veškerou výchozí látku, s prumernou velikostí zrna 5 až 40 .mi.m, a z termoplastického pojiva. Smes je pri teplote, ležící nad teplotou meknutí pojiva, slisována na syrové teleso. Následne je získané syrové teleso slinováno.

Description

Způsob výroby magneticky měkkých slinovaných součástí

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby magneticky měkkých slinovaných součástí, při němž se umele prášková směs, potom se přidá termoplastické pojivo, lisováním se vytvoří tvar syrového tělesa a syrové těleso je následně slinováno.

Dosavadní stav techniky

Magneticky měkké součásti vyžadují vedle magnetických vlastností (vysoká magnetická perrneabilita a nepatrná koercitivní síla) podle případu použití také komplexní geometrii. Takovéto sou15 části mohou být vyráběny práškovou metalurgií.

V DE US 197 45 2 83 Al je již způsob výroby slinovaných součástí, jakož i způsob zhutněni tečením za tepla, popsán. U tohoto způsobu je výchozí prášek smíchán s pojivém nebo směsí pojivá a směs je v nástroji při zvýšené teplotě, která leží nad teplotou měknutí pojivá, slisována

2i) na syrové těleso. Následně je syrové těleso slinováno. Takovýmto způsobem lze vyrobit součásti s kompletní geometrií.

Podstata vynálezu

V souladu s předmětem tohoto vynálezu byl navržen způsob výroby magneticky měkkých slinovaných součástí, při němž se umele prášková směs, potom se přidá termoplastické pojivo, lisováním se vytvoří tvar syrového tělesa a syrové těleso je následné slinováno, jeho podstata spočívá v tom, že jako výchozí látka pro práškovou směs se použije prášek FenCr, EepCo nebo Fe^QoV ?o nebo směs těchto prášků, že prášková směs obsahuje podíl jemného prášku 5 až 30 % hmotn., vztaženo na veškerou výchozí látku, s průměrnou velikosti zrna 5 až 40 μιη, a že směs je slisována do syrového tělesa při teplotě, která leží nad teplotou měknutí termoplastického pojivá.

K práškové směsi je s výhodou přidáno pojivo s podílem 1,5 až. 4 % hmotn. a jako výchozí látka je použita prášková směs prášku FeiiCr, FcpCo nebo Fe^tůmV nebo směs těchto prášků.

Prášková směs a pojivo mohou být smíchány při zvýšené teplotě, při níž pojivo změkne a/nebo se roztaví.

Podle výhodného provedeni vynálezu je při lisováni syrového tělesa použit tlak 400 až 800 MPa a lisování syrového tělesa se provádí při teplotě 60 až 100 °C.

Podle dalšího výhodného provedení tohoto vynálezu je jako pojivo použita směs polymeru a vosku, přičemž podíl voskuje větší než podíl polymeru.

Jako pojivo může být použita polymerová směs s rozdílným viskozitním poměrem jednotlivých polymerů.

Způsob podle vynálezu je výhodný v tom, že s menšími náklady je dosaženo podstatně vyšší tva5o rové komplexnosti vyráběné magneticky měkké slinované součásti, než jak je tomu možné u dosavadního axiálního lisovacího způsobu.

Další výhoda spočívá v tom, že součásti s vysokou tvarovou komplexností nevyžadují žádné další mechanické opracování. Mimoto vykazují součásti vyrobené způsobem podle vynálezu lepší magnetické vlastnosti než součásti, které byly zhotoveny obvyklými lisovacími způsoby. Způsob (7 300322 B6 podle vynálezu umožňuje mimoto ve srovnání se vstřikovým zpracováním kovových prášku (MIM-proces) menší podíl jemného prášku, čímž je způsob cenově příznivější.

U způsobu podle vynálezu jsou využity termoplastické vlastnosti přechodného pojivá, které je přidáno k výchozím práškům. Přitom je ohřátím a změkčením, popřípadě ztekucenínr pojivá natolik zlepšena viskozita výchozího práškového materiálu, že může být provedena doprava materiálu do formy vytvořené v nástroji napříč kc směru lisování s vyloučením příčných trhlin.

Opatřeními uvedenými v závislých nárocích je možno dosáhnout výhodných dalších provedení in a zlepšení způsobu podle vynálezu.

Přídavkem malého množství termoplastického pojívá je dosaženo větší hustoty v práškovém útvaru. Mimoto jsou takto ovlivněny vlastnosti výchozí práškové směsi tak, že vykazuje požadovaný viskozitní poměr. Přitom je podíl pojivá zvolen tak, žc použitý lisovací tlak při ohřátí a nejméně změkčení pojivá může přivést smčs z výchozí prášku a pojivá k tečení, aleje zároveň zabráněno tomu, aby v důsledku podílu pojívá byla při ohřátí na slinovací teplotu překročena mez tečení syrového tělesa.

K běžnému standardnímu prášku, který je použit jako výchozí materiál, je přidán podíl jemného prášku. Tyto výchozí prášky jsou pak smíchány s pojivém. Přitom může být pojivo jako směs polymeru a vosku smícháno se směsí výchozího prášku při teplotě, při níž polymer již měkne a vosk se roztaví. Rovněž je myslitelné použití dvou různých polymerů s rozdílnými viskozitními poměry.

Tímto způsobem jsou jemné práškové částice pomocí pojivá spojeny s hrubými práškovými částicemi a hrubé částice prášku jsou obklopeny spojenou vrstvou s jemnými práškovými částicemi. S takto upraveným práškem se dobře manipuluje, je sypký a lze ho použít jako sdružený prášek. Tento sdružený prášek může být předehřát na teplotu, při níž je pojivo opět změkčeno, a potom umístěn do vyhřívaného nástroje, v němž se vytvoří tvar vyráběné součásti.

Přidaným podílem jemného prášku se zvýší slinovací aktivita a tím také slinovací hustota výsledně slinuté magneticky měkké slinované součástí.

U předkládaného způsobu podle vynálezu je přírůstek hustoty rozdělen na tvarování při zhutnění lisováním a smršťování při slinování. Naproti tomu je u známých lisovacích způsobů volný výchozí prášek nejprve sbalen a zhutnění probíhá hlavně při tvarovacím procesu při lisování. U vstřikovacího zpracování kovových práškuje přírůstku hustoty dosaženo pří slinování a tvarování probíhá téměř bez zhutnění.

4(1

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále blíže vysvětlen s pomocí příkladů provedení s přihlédnutím k výkresům na nichž značí:

obr. 1 schéma způsobu výroby magneticky měkkých slinovaných součástí;

obr. 2 znázornění hysterezních smyček magneticky měkkých slinovaných součástí z prášku FeiiCr, Fei₇Co a Pe^CtoV;

obr. 3 znázornění zjištěné magnetizačni křivky slinované součásti FenCr, a obr. 4 znázornění zjištěné magnetizačni křivky slinované součásti Pc^CtoV, i

CZ 300322 R6

Příklady provedení vynálezu

K výrobě magneticky měkké slinované součásti jsou nejdříve podle obr. I použity tři výchozí složky A, B a C. Jako výchozí složka A je použito 60 až 93,5 % hmotn. standardního prášku FepCr s průměrnou velikostí zma 40 až 150 μιη a jako výchozí složka B je použito 5 až 30 % hmotn. nejjemnějšího prášku Fci íCr s průměrnou velikosti zrna 5 až 40 μιη. Jako výchozí složka C je použito 1,5 až 4 % hmotn. pojivá. Jako pojivo slouží směs 70 % hmotn. vosku a 30% hmotn. polyetylénu (PE).

Ukázalo se jako účelné použít jako pojivo také směs polymerů s rozdílnými viskozitními poměry jednotlivých polymerů.

V prvním způsobovém kroku jsou výchozí složky Λ, B a C smíchány ve vyhřívaném hnětacím stroji na homogenní viskózní výchozí práškovou směs. Získaná směs je potom ve druhém způsobovém kroku za použití běžného lisu s lisovacím tlakem 400 až 800 MPa a při teplotě 60 až 100 °C slisována na syrové těleso požadovaného tvaru. Při této teplotě je pojivo nejprve změkčeno a výchozí prášková směs je nejméně jedním razníkem v nástroji zhuštěna. Tím se stane výchozí prášková směs kompaktní.

Pokud se stane směs působením lisovacího tlaku natolik kompaktní, že pojivo tvoří průchozí lázi, dochází k viskóznímu tečení s radiální schopností tečení 3 μιη. Toto viskózní tečení zaručuje, že také duté prostory v nástroji, které jsou vytvořeny napříč ke směru lisování razidla, jsou vyplněny směsí výchozího prášku. Takto mohou být vyplněna i různá podříznutí s vyhovující hustotou. Syrové těleso je následně otevřením nástroje uvolněno.

Získané syrové těleso je potom podle dalšího způsobového kroku 3 podrobeno vysokoteplotnímu slinování při teplotách 1250 až 1350 °C, a to například v ochranné atmosféře. Při slinování se pojivo beze zbytku odpaří.

Magneticky měkké slinované součásti zhotovené podle uvedeného způsobu z prášku Ee, ',Cr, Eei?Co a Fe4sCo₂V se vyznačují magnetickými vlastnostmi uvedenými v následujících tabulkách 1 a 2 a hystereznínii smyčkami a magnetizačními křivkami znázorněnými na obr. 2, 3 a 4.

Tabulka 1

	Fe i₃Cr	FenCo	FeieCosV
Vyplnění prostoru	97 %	92 %	92 %
Indukce B_eo	1,34 T	1,38 T	1,61 T
Koercitivní síla H_c	0,10 kA/m	0,22 kA/m	0,15 kA/m
Permeabilita pm	1700	2500	3500

_ ϊ _

CZ 300322 Βή

Tabulka 2

	Fe_L3Cr	Fe4gCo2V
Vyplnění prostoru	99,7 %	94,8 %
Indukce nasycení B_a	1,4394 T	1,89 T
Koercitivní sila H_c	0,056 kA/m	0,125 kA/m
Remanence Br	0,487 T	1,072 T
Permeabilita pm	3171	4047

Výsledků v tabulce 1 bylo dosaženo za použití výchozích složek A a B s hodnotami velikosti zma v horní oblasti rozmezí. Jako složka A byl použít výchozí prášek s d₅» 100 pm a jako složka B výchozí prášek s d_so 35 pni,

Výsledků v tabulce 2 bylo dosaženo za použití stejných výchozích složek A a B, avšak s hodnotami velikosti zma ve střední a spodní oblasti rozmezí. Jako složka A byl použit výchozí prášek s d₅i) 70 pni a jako složka B výchozí prášek s dso 10 pm. Za použití těchto velikostí zrna bylo překvapivě dosaženo zřetelného zlepšení vyplnění prostoru ale zároveň také magnetických parametrů vyráběných magneticky měkkých slinovaných součástí.

Na obr. 2 jsou znázorněny hysterezní smyčky magneticky měkkých slinovaných součástí z prášků Fe^Cr, FepCo a Fe_4SCo₂V podle tabulky 1. Hysterezní křivky vyznačují magnetickou indukci B v závislosti na intenzitě pole H. Průběh magnetízačních křivek dává na vědomí, že všechny tři materiály vykazují při relativně vysoké permeabilitě nepatrnou koercitivní sílu.

Obr. 3 a 4 přinášejí stavové veličiny magnetické polarizace v závislosti na magnetické intenzitě pole H podle magnetízačních křivek pro magneticky měkké slinované součásti z prášků FepCr a FejsCoyV, uvedené v tabulce 2. Přitom byla u slinované součásti FenCr naměřena remanence 0,487 T a polarizace nasycení, popřípadě indukce nasyceni 1,439 T při maximální intenzitě pole

10,24 kA/m. Hodnoty pro slinovanou součást Fe^CoiV udávají remanenci 1,072 T a polarizaci nasycení, popřípadě indukci nasycení 1,89 T při maximální intenzitě pole 10,31 kA/m.

Claims

5 1. Způsob výroby magneticky měkkých slinovaných součásti, při němž se umele prášková směs, potom se přidá termoplastické pojivo, lisováním se vytvoří tvar syrového tělesa a syrové těleso je následně slinováno, vyznačující sc tím, že jako výchozí látka pro práškovou směs se použije prášek FepCr, Fe|₇Co nebo Fe^CcuV, nebo směs těchto prášků, že prášková smčs obsahuje podíl jemného prášku 5 až 30 % hmotn., vztaženo na veškerou výchozí látku, io s průměrnou velikosti zrna 5 až 40 μηι, a že směs je slisována do syrového tělesa pří teplotě, která leží nad teplotou měknutí termoplastického pojivá.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že k práškové směsi je přidáno pojivo s podílem 1,5 až 4 % hmotn,
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako výchozí látka je použita prášková smčs prášku FeiiCr, Fe,₇Co nebo Fe^CoiV nebo směs těchto prášků.
4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že prášková směs

2(t a pojivo jsou smíchány při zvýšené teplotě, při níž pojivo změkne a/nebo se roztaví.
5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že při lisování syrového tělesa je použit tlak 400 až 800 MPa.

25
6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že lisování syrového tělesa se provádí při teplotě 60 až 100 °C.
7. Způsob podle nároku 1, vyznačující sc tím, že jako pojivo je použita směs polymeru a vosku.

?u
8. Způsob podle nároku 1, vyznačující sc tím, že podíl vosku je větší než podíl polymeru.
9. Způsob podle nároku I, vyznačující se tím, že jako pojivo je použita polymetO35 vá smčs s rozdílným viskozitním poměrem jednotlivých polymerů.