MXPA06007461A - Composicion en polvo, metodo para la elaboracion de componentes magneticos suaves y componente mixto magnetico suave - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a composiciones en polvo que constan de partículas eléctricamente aisladas de un material magnético suave de un polvo de hierro o basado en hierro y 0.1-2%en peso de un lubricante seleccionado del grupo que consta de amidas deácido graso que tienen de 14-22átomos de C, opcionalmente un aglutinante termoplástico tal como un sulfuro de polifenileno se puede incluir en la composición;la invención también se refiere a un método para la preparación de componentes mixtos magnéticos suaves.

Description

COMPOSICIÓN EN POLVO, MÉTODO PARA LA ELABORACIÓN DE COMPONENTES MAGNÉTICOS SUAVES Y COMPONENTE MIXTO MAGNÉTICO SUAVE CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a composiciones en polvo basadas en hierro. Más específicamente, la invención se refiere a composiciones en polvo para producir componentes mixtos magnéticos suaves mediante la ruta de producción metalúrgica en polvo. Las composiciones facilitan la elaboración del componente mixto magnético suave que tiene alta densidad así como propiedades magnéticas y mecánicas valiosas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los materiales magnéticos suaves se usan para aplicaciones, tales como materiales núcleo en inductores, estatores y rotores para máquinas eléctricas, accionadores, sensores y núcleos transformadores. De manera tradicional, los núcleos magnéticos suaves, tales como rotores y estatores en máquinas eléctricas, se componen de laminados de acero apilados. Los materiales mixtos magnéticos suaves, SMC, se basan en partículas magnéticas suaves, normalmente basadas en hierro, con un recubrimiento eléctricamente aislante en cada partícula. Al compactar las partículas aisladas opcionalmente en conjunto con lubricantes y/o aglutinantes usando el procedimiento de metalurgia en polvo tradicional, las partes de SMC se obtienen. Al usar esta técnica metalúrgica en polvo es posible producir materiales que brindan un grado más alto de libertad en el diseño del componente de SMC que al usar los laminados de acero ya que el material de SMC puede transportar un flujo magnético tridimensional y porque las formas tridimensionales se pueden obtener a través del procedimiento de compactación. Las dos características clave de un componente de núcleo de hierro son sus características de permeabilidad magnética y de pérdida de núcleo. La permeabilidad magnética del material es una indicación de su capacidad para llegar a magnetizarse o su capacidad para transportar un flujo magnético. La permeabilidad se define como la relación del flujo magnético inducido con la fuerza de magnetización o intensidad de campo. Cuando se expone un material magnético a un campo magnético alternativo, pérdidas de energía, pérdidas de núcleo, se presentan debido a las pérdidas de histéresis y pérdidas de corriente parásita. La pérdida de histéresis se lleva aproximadamente a través del gasto necesario de energía, a superar las fuerzas magnéticas retenidas dentro del componente de núcleo de hierro y es proporcional a la frecuencia del campo alternativo. La pérdida de corriente parásita se lleva alrededor a través de la producción de corrientes eléctricas, en el componente núcleo de hierro debido al flujo cambiante provocado por condiciones de corriente alterna (AC) y proporcional al cuadrado de la frecuencia del campo alternativo. Una resistividad eléctrica alta entonces es deseable con el fin de minimizar las corrientes parásitas y es de especial importancia en frecuencias más altas. Con el fin de disminuir las pérdidas de histéresis e incrementar la permeabilidad magnética de un componente núcleo para aplicaciones de AC, generalmente se desea tratar con calor la parte compactada. La investigación en la fabricación metalúrgica en polvo de componentes núcleo magnéticos usando polvos basados en hierro recubiertos se ha dirigido al desarrollo de composiciones en polvo de hierro que incrementan ciertas propiedades físicas y magnéticas sin afectar de manera dañina otras propiedades del componente final. Las propiedades del componente deseadas incluyen, por ejemplo, una permeabilidad alta a través de una escala de frecuencia extendida, pérdidas de núcleo bajas, inducción alta de saturación, (alta densidad) y alta resistencia. Normalmente, una densidad incrementada del componente incrementa todas las otras propiedades. Las propiedades en polvo deseadas incluyen conveniencia para las técnicas de moldeado por compresión, lo cual i. a. significa que el polvo se puede moldear fácilmente en un componente de alta densidad y alta resistencia que se puede expulsar fácilmente del equipo de moldeado y que los componentes tienen un acabado superficial uniforme.

La presente invención se refiere a composiciones en polvo novedosas que tiene las propiedades en polvo deseadas así como al uso de la composición en polvo para la preparación de componentes mixtos magnéticos suaves. La composición novedosa se puede compactar (y tratar con calor) a los componentes que tienen las propiedades deseadas. La presente invención también se refiere a un método para la elaboración de componentes basados en hierro magnéticos suaves que tienen excelentes propiedades de componente así como el componente magnético suave per se.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En breve, la composición en polvo de acuerdo a la invención se forma a través de partículas eléctricamente aisladas de un material magnético suave y un lubricante de amida de ácido graso. Opcionalmente un aglutinante termoplástico está presente en la composición. El método de acuerdo con la presente invención incluye mezclado, compactación y opcionalmente tratamiento térmico del componente obtenido resultando en un componente basado en hierro magnético suave que tiene excelentes propiedades.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Preferiblemente el polvo es un polvo de hierro atomizado con agua, sustancialmente puro, o un polvo de hierro esponja que tiene partículas irregularmente formadas. En este contexto, el término "sustancialmente puro" se refiere a que el polvo debe ser sustancialmente libre de inclusiones y que las cantidades de las impurezas O, C y N se deben mantener como un mínimo. Los tamaños de partículas promedio generalmente se encuentran por debajo de 300 µm y arriba de 10 µm. Ejemplos de tales polvos son ABC 100.30, ASC 100.29, AT 40.29, ASC 200, ASC 300, NC 100.24, SC 100.26, MH 300, MH 40.28, MH 40.24 disponible Hogazas AB, Suecia. De acuerdo a una modalidad de la invención, los polvos usados tienen partículas más gruesas de lo normal en el prensado con troquel común. En la práctica esto significa que los polvos esencialmente no tienen partículas finas. El término "esencialmente no tienen partículas finas" se refiere a que menos del 10%, preferiblemente menos de 5% de las partículas en polvo tienen un tamaño por debajo de 45 µm según se mide por el método descrito en SS-EN 24 497. El diámetro de. partícula promedio normalmente es entre 106 y 425 µm. La cantidad de partículas arriba de 212 µm normalmente es arriba del 20%. El tamaño de partícula máximo puede ser de aproximadamente 2 mm. El tamaño de las partículas basadas en hierro normalmente usadas dentro de la industria PM se distribuye de acuerdo a una curva de distribución gaussiana con un diámetro de partícula promedio en la región de 30 a 100 µm y aproximadamente 10-30% de las partículas son inferiores a 45 µm. De esta forma, los polvos usados de acuerdo a la presente invención pueden tener una distribución de tamaño de partícula que se desvía de lo normalmente se usa. Estos polvos gruesos se pueden obtener al remover las fracciones más finas del polvo o al fabricar un polvo que tiene la distribución de tamaño de partícula deseada. Sin embargo la invención no se limita a los polvos gruesos sino también los polvos que tienen los tamaños de partícula normalmente usados para el prensado con troquel dentro de la industria PM se incluyen en la presente invención. El aislamiento eléctrico de las partículas en polvo se puede componer de un material inorgánico. Especialmente adecuados son el tipo de aislamiento descrito en el documento US 6348265 (que se incorpora por lo tanto para referencia), que concierne a partículas de un polvo base que consta esencialmente de hierro esencialmente puro que tiene una barrera aislante que contiene oxígeno y fósforo. Con respecto al recubrimiento éste debe ser especialmente mencionado debido a que las propiedades del componente mixto pueden ser influenciadas por el grosor del recubrimiento. Los polvos que tienen partículas aisladas están disponibles como Somaloy™ 500 y 550 de Hoganas AB, Suecia. El lubricante usado de acuerdo a la invención se selecciona de grupo que consta de amidas del ácido graso. Las amidas particularmente adecuadas son amidas primarias de ácido graso saturado o insaturado que tienen 12-24, preferiblemente 14-22 átomos de C y más preferiblemente 18-22 átomos de C. Los lubricantes se pueden usar en cantidades inferiores al 2% y preferiblemente menores del 1.5% en peso de la composición. Cantidades especialmente preferidas del lubricante son 0.05-1 %, preferiblemente 0.05-0.8, más preferiblemente 0.1-0.8% y todavía más preferiblemente 0.1-0.5% en peso. Los lubricantes especialmente preferidos son la amida del ácido esteárico, amida del ácido oleico, amida del ácido behénico, amida del ácido eurcico, amida del ácido palmítico, la amida del ácido esteárico siendo la más preferida. En la patente de E.U.A. No. 6,537,389, la amida del ácido esteárico al parecer en combinación con éster metílico de aceite de semilla de colza se menciona como un lubricante junto con una resina termoplástica, polifatalamida como un aglutinante para la compactación de polvos magnéticos suaves. Los lubricantes sólidos tienen una densidad de aproximadamente 1-2 g/cm3 que es muy baja en comparación a la densidad del polvo basado en hierro, que es aproximadamente de 7.8 g/cm3. Como una consecuencia, inclusiones de estos lubricantes menos densos en las composiciones disminuirán la densidad teórica del componente compactado. Por tanto, es esencial mantener la cantidad de lubricante a niveles bajos con el fin de producir componentes de alta densidad. No obstante, cantidades bajas de lubricantes tienden a dar como resultado problemas de expulsión. Ahora, inesperadamente se ha encontrado que el tipo de lubricantes mencionados anteriormente se pueden usar en cantidades bajas sin problemas de expulsión. Al reemplazar los lubricantes internos, es decir, lubricantes añadidos a la mezcla en polvo basada en hierro, con lubricación de la pared del troquel, DWL, en combinación con presiones de compactación altas se pueden alcanzar densidades de prensado altas. Una desventaja con este método conocido cuando se compacta polvo basado en hierro aislado a presiones de compactación altas, es que el aislamiento del polvo basado en hierro es dañado fácilmente lo que lleva a pérdidas altas de núcleo en frecuencias más altas. Además, el uso de DWL agregará mayor complejidad al procedimiento; puede prolongar los tiempos de ciclo y disminuye la robustez de producción en un ambiente industrial. De acuerdo a la presente invención la amida del ácido graso se puede usar únicamente como el aditivo al hierro aislado o polvo basado en hierro, aunque para ciertas aplicaciones es conveniente añadir cantidades menores de una resina termoplástico, específicamente sulfuro de polifenileno (PPS). El término "cantidades menores" en este contexto se debe interpretar como menos de 2, preferiblemente menos de 0.8, más preferiblemente menos de 0.6 y todavía más preferiblemente menos de 0.5% en peso de la composición. En cantidades inferiores a 0.05 no se observan efectos de PPS. Específicamente la cantidad de PPS puede variar entre 0.1 y 0.5 y preferiblemente entre 0.2 y 0.5 o 0.4% en peso. La adición de PPS es de interés particular cuando se requiere buena estabilidad de frecuencia.

La combinación de PPS y ácido esteárico es conocida de la solicitud de patente WO01/22448. Los ejemplos de esta solicitud describen que un material magnético suave se puede producir mediante el mezclado de un polvo basado en hierro eléctricamente aislado con PPS y ácido esteárico. La mezcla es compactada a temperatura elevada y la parte compactada obtenida es tratada con calor a 260°C en una atmósfera de nitrógeno seguido por un segundo tratamiento térmico a 285 a 300°C. Sorprendentemente se ha encontrado que al usar la nueva composición en polvo, que incluye una amida del ácido graso en lugar de un ácido graso correspondiente se pueden obtener diversas ventajas. De esta forma se ha encontrado que el polvo novedoso inesperadamente ha mejorado las propiedades de lubricación, lo que resulta en que se necesita energía de expulsión más baja para expulsar la parte compactada del troquel, que las densidades más altas y que la resistencia a la ruptura transversal aún mejor se pueden obtener. Además, la etapa de compactación se puede realizar a temperatura ambiente. También el tratamiento térmico se puede facilitar, como la primera etapa de tratamiento térmico, que se requiere de acuerdo a la publicación WO, se puede omitir. Los polvos magnéticos basados en hierro, los cuales tienen partículas aisladas y los cuales se combinan con resinas termoplásticas, se describen en la solicitud de patente de E.U.A. 2002/0084440. Contrario a las partículas de acuerdo a la presente invención, estas partículas previamente conocidas también incluyen un elemento de tierras raras. Además, la resina termoplástica se usa en cantidades relativamente grandes, es decir por lo menos 5% en peso. Además, el tamaño de partícula del polvo basado en hierro es muy pequeño (3 µm se menciona como un ejemplo). Un lubricante seleccionado de una amplia variedad de compuestos químicos también se puede incluir. Estas composiciones en polvo se piensa son útiles preferiblemente para el moldeado por inyección, extrusión, moldeado por compresión e inyección y prensado por inyección para la preparación de magnetos permanentes aglomerados y resistentes a la intemperie. Con el fin de preparar componentes mixtos de acuerdo a la presente invención, la composición en polvo primero es prensada uniaxialmente en un troquel, el cual normalmente no debe ser lubricado, aunque la composición en polvo también se puede usar en troqueles lubricados. El componente compactado entonces se expulsa del troquel y opcionalmente sometido a tratamiento térmico. La compactación se puede realizar a temperatura ambiente o temperaturas elevadas y a presiones de hasta 1500 MPa. De acuerdo a una modalidad preferida de la invención la compactación se realiza en una herramienta moderadamente caliente ya que de esta manera no solo la densidad de prensado y el comportamiento de expulsión sino también la permeabilidad relativa máxima serán mejorados. Cuando se comparan las propiedades de componentes compactados a una temperatura elevada y a presiones de compactación más bajas con las propiedades de componentes compactados a la misma densidad de prensado a temperatura ambiente y a una presión de compactación más alta, el componente compactado a una temperatura elevada tendrá una permeabilidad más alta. Para componentes mayores puede ser necesario elevar la temperatura del polvo con el fin también de lograr las mejoras de acuerdo a la invención. El tratamiento térmico se puede realizar en una o varias etapas.

Un tratamiento térmico de una etapa recomendado se realiza durante un periodo de 30 minutos a 4 horas en una atmósfera que contiene oxígeno (aire) a una temperatura entre 250 y 350°C. Otra alternativa es realizar el tratamiento térmico a 250-350°C durante un periodo de 30 minutos a 3 horas en aire o un gas inerte seguido por un tratamiento térmico durante 15 minutos a 2 horas en una atmósfera que contiene oxígeno (aire) a una temperatura entre 350 y 550°C. Un tratamiento térmico algo diferente es recomendado cuando PPS está incluido en la composición. De esta forma en este caso el tratamiento térmico se puede realizar a 250-350°C durante 30 minutos a 4 horas en una atmósfera que contiene oxígeno (aire). Otra alternativa es realizar el tratamiento térmico a 250-350°C durante 30 minutos a 3 horas en aire o gas inerte seguido por 300-500°C durante 15 minutos a 2 horas en una atmósfera que contiene oxígeno (aire). La posibilidad de realizar el tratamiento térmico al usar diferentes -> atmósferas, periodos de tiempo y temperaturas con el fin de obtener un componente final que tenga las propiedades deseadas hace especialmente atractiva a la composición en polvo novedosa.

Al compactar una composición que comprende un polvo aislado basado en hierro que tiene partículas gruesas y un lubricante como se describió anteriormente a presiones altas, tales como arriba de 800 MPa, seguido por tratamiento térmico del componente compactado, componentes mixtos magnéticos suaves que tienen una densidad > 7.5 g/cm3, una permeabilidad relativa máxima, µmax > 600, una fuerza coercitiva He < 250 A m y una resistividad específica, p > 20 µOm. Tales componentes pueden ser de interés para las aplicaciones demandantes requeridas en, por ejemplo, componentes de estator y rotor en máquinas eléctricas. Además la invención se ilustra a través de los siguientes ejemplos.

EJEMPLO 1 Los siguientes materiales se usan. Un polvo atomizado con agua basado en hierro con partículas que tienen un recubrimiento inorgánico delgado (Somaloy™ 500, disponible de Hoganás AB, Suecia) se usa como material de inicio. Polvo de PPS, Polvo de ácido esteárico, lubricante A. Polvo de amida del ácido esteárico, lubricante B. Se mezclan 3 kg del polvo base Somaloy™ 500 con PPS y amida de ácido esteárico o ácido esteárico, de acuerdo al cuadro 1.

CUADRO 1 Mezclas en polvo: lubricantes y PPS (porcentaje en peso) Las mezclas en polvo se compactan en muestras anulares con un diámetro interno de 45 mm, diámetro externo de 55 mm y altura de 5 mm a 800 MPa a temperatura ambiente (local). Las muestras anulares con un peso de 10 mm también se compactan y la fuerza de expulsión se mide en estas muestras. La energía de expulsión se muestra en el cuadro 2. Los resultados muestran que se obtiene energía de expulsión considerablemente más baja al usar la amida del ácido graso.

CUADRO 2 Energía de expulsión medida en muestras anulares con h = 10 mm Después de la compactación las partes se tratan térmicamente a 290°C durante 120 minutos en aire. Los anillos tratados térmicamente obtenidos se enrollan con 25 vueltas. La permeabilidad relativa con inductancia AC se mide con un medidor LCR (HP4284A) de acuerdo a IEC 60404-6 estándar, segunda edición 2003-06. La caída en la permeabilidad inicial (estabilidad de frecuencia) se muestra en los cuadros 3 y 4. La caída en la permeabilidad inicial se expresa como la diferencia entre la permeabilidad inicial en 10 y 100 kHz dividido por la permeabilidad inicial en 10 kHz. El cuadro 3 muestra que al incrementar la cantidad de la amida de ácido graso de 0.3 a 0.5% se puede obtener una mejor estabilidad de frecuencia. El cuadro 4 muestra que al usar una amida del ácido graso en lugar del ácido graso correspondiente se obtiene una todavía mejor estabilidad de frecuencia. Además, el cuadro 4 describe que sin PPS una caída mayor en la estabilidad de frecuencia se obtiene. Sin embargo la permeabilidad inicial en 1 kHz para A9 se encuentra que es 95 en comparación con 75 para A3. Una permeabilidad inicial alta en frecuencias más bajas es conveniente para algunas aplicaciones.

CUADRO 3 Caída en permeabilidad inicial CUADRO 4 Caída en permeabilidad inicial La resistividad eléctrica específica se mide a través de un método de medición de cuatro puntos y se muestra en el cuadro 5. De este cuadro se puede concluir que al usar la amida de ácido graso en lugar del ácido correspondiente se puede obtener una resistividad eléctrica considerablemente más alta.

CUADRO 5 Resistividad para muestras anulares Las muestras también se analizan con respecto a la resistencia a la ruptura transversal TRS, después del tratamiento térmico a 290°C durante 120 minutos en aire. La TRS se analiza de acuerdo a ISO 3995. La TRS también se analiza en partes a una temperatura de 200°C. La TRS se muestra en el cuadro 6. La muestra con PPS al 0.5% y amida del ácido esteárico al 0.3% (A 3) muestra una TRS significativamente más alta a temperatura ambiente (RT) y a 200°C en comparación con la muestra con PPS al 0.5% y ácido esteárico al 0.3% (A2) y la muestra con PPS al 0.2% + ácido esteárico al 0.6% (A1). La densidad es más alta para una mezcla con un contenido orgánico total bajo, lo cual resultará en una inducción y permeabilidad más alta (µmax).

CUADRO 6 Densidad y TRS a temperatura ambiente v 200c EJEMPLO 2 Se usan los siguientes materiales. Un polvo atomizado con agua basado en hierro con partículas que tienen un recubrimiento inorgánico que contiene fósforo fino (Somaloy™ 500, disponible de Hóganás AB, Suecia) se usa como material de inicio. Polvo PPS, Polvo de ácido esteárico, lubricante A Polvo de amida del ácido esteárico, lubricante B Polvo de amida del ácido behénico, lubricante C Polvo de amida del ácido oleico, lubricante D Kenolube™ El polvo base Somaloy™ 500 se mezcla con PPS y lubricantes de acuerdo al siguiente cuadro 7.

CUADRO 7 Mezclas de polvo: lubricantes y PPS, porcentaje en peso Las mezclas en polvo se compactan en barras de prueba de acuerdo a ISO 3995 a una presión de compactación de 800 MPa a temperatura ambiente. Después de la compactación, las partes se tratan térmicamente en un tratamiento térmico de dos etapas. La primera etapa se realiza a 290°C durante 105 minutos en una atmósfera de nitrógeno inerte. Esta etapa es seguida por una etapa de tratamiento térmico posterior a 350°C durante 60 minutos en aire. Las muestras se analizan con respecto a la resistencia a la ruptura transversal, TRS, de acuerdo a ISO 3995. Los resultados de la prueba de resistencia a la ruptura transversal se muestran el en cuadro 8. Como se observa del cuadro 8 las muestras se preparan con las mezclas que contienen la amida de ácido graso proporcionan valores TRS suficientes. Se logra una densidad más alta después del tratamiento térmico, lo cual es benéfico en términos de inducción y permeabilidad. Si el contenido de PPS se reduce a 0.3% o menos, la TRS se incrementa a valores por arriba de 80 MPa. Las muestras sin PPS y con el lubricante de amida del ácido esteárico aún tienen valores TRS arriba de 100 MPa. El uso de Kenolube™, que es convenientemente usado como un lubricante, no resulta en la resistencia a la ruptura transversal requerida.

CUADRO 8 Densidad y TRS a temperatura ambiente EJEMPLO 3 Este ejemplo muestra que, en comparación con el estearato de zinc y etileno bis esteramida comúnmente usados, se obtienen fuerzas de expulsión bajas durante la expulsión de componentes compactados y acabado superficial perfecto del componente expulsado, cuando los lubricantes de amida de ácido graso de acuerdo a la invención se usan en cantidades bajas en combinación con polvos gruesos y presiones de compactación alta. Dos kilogramos de un polvo basado en hierro magnético, suave grueso, en donde las partículas están rodeadas por un aislamiento inorgánico de acuerdo a US 6,348,265, se mezclan con 0.2% en peso de lubricantes de acuerdo al cuadro 9. La distribución de tamaño de partícula del polvo basado en hierro grueso se muestra en el cuadro 10. Las mezclas E y F son ejemplos comparativos que contienen lubricantes conocidos.

CUADRO 9 CUADRO 10 Las mezclas obtenidas se transfieren a un troquel y se compactan en muestras de prueba cilindricas (50 gramos) con un diámetro de 25 mm, en un movimiento de presión uniaxial a una presión de compactación de 1100 MPa. El material de troquel usado es acero para herramienta convencional. Durante la expulsión de las muestras compactadas se registra la fuerza de expulsión. Se calcula la energía de expulsión/área envolvente total que se necesita con el fin de expulsar las muestras. El siguiente cuadro 11 muestra la energía de expulsión, densidad de prensado y el acabado superficial.

CUADRO 11 EJEMPLO 4 El siguiente ejemplo ilustra el efecto de la distribución del tamaño de partícula del polvo basado en hierro, magnético, suave, en el compartimiento durante la expulsión y densidad de prensado. Se usa un polvo "grueso" de acuerdo al ejemplo 3. La distribución del tamaño de partícula del polvo "fino" se proporciona en el cuadro 12. Las mezclas se preparan usando 0.2% en peso de estearamida de acuerdo al procedimiento del ejemplo 3. La mezcla se basa en el polvo "fino" que es una muestra marcada H y se compara con la muestra C.

CUADRO 12 Las mezclas se compactan en muestra cilindricas de acuerdo al procedimiento usado en el ejemplo 3. El siguiente cuadro 13 muestra densidad de prensado y la apariencia superficial.

CUADRO 13 Como se observa del cuadro 13 la composición que contiene polvo fino resulta en una densidad de prensado más baja y un acabado superficial deteriorado.

EJEMPLO 5 Este ejemplo compara un lubricante conocido, etileno bis-estearamida (EBS), y un ejemplo del lubricante estearamida. Se usa un polvo "grueso" de acuerdo al ejemplo 3 y se mezcla con EBS y estearamida, respectivamente de acuerdo al cuadro 14. Las muestras se preparan de acuerdo al procedimiento en el ejemplo 3.

CUADRO 14 Las mezclas en polvo se compactan en anillos con un diámetro interno de 45 mm, un diámetro externo de 55 mm y una altura de 10 mm a 1100 MPa. Durante la expulsión de las muestras compactadas, se calcula la energía de expulsión/área envolvente total que se necesitan para expulsar las muestras desde el troquel. El siguiente cuadro 15 muestra la energía de expulsión/área calculada, densidad de prensado y la apariencia superficial.

CUADRO 15 Energía de expulsión, densidad de prensado, y apariencia superficial Como se observa del cuadro 15 el nuevo lubricante se puede añadir en una cantidad tan baja como 0.2% y aún se puede obtener un acabado superficial perfecto mientras que para el lubricante de referencia, EBS, la adición más baja es de 0.4% para obtener un acabado superficial perfecto.

EJEMPLO 6 Este ejemplo compara las propiedades magnéticas de componentes fabricados con una cantidad mínima de los componentes de lubricación estearamida y EBS, respectivamente, con el fin de lograr valores similares de energía de expulsión. Los componentes se elaboran de la mezcla 2 y 6 de acuerdo al ejemplo 5 donde se comparan propiedades magnéticas relacionadas después del tratamiento térmico. Las muestras anulares de acuerdo al ejemplo 5 excepto la altura que es de 5 mm se compactan. Las muestras de prensado se tratan de manera térmica a 300°C durante 60 minutos en aire seguido por una segunda etapa de tratamiento térmico a 530°C durante 30 minutos en aire. Los anillos tratados térmicamente obtenidos se enrollan con vueltas de salida 100 y de mando 100 y se analizan en una gráfica de histéresis Brockhaus. El siguiente cuadro 16 muestra el nivel de inducción en 10 kA/m, permeabilidad relativa máxima, fuerza coercitiva Hc y pérdida de núcleo en 400 Hz, 1T.

CUADRO 16 Propiedades magnéticas suaves Como se observa en el cuadro 16 las propiedades magnéticas suaves son superiores para los componentes de acuerdo a al presente invención.

EJEMPLO 7 El siguiente ejemplo muestra la influencia de la temperatura del troquel en las propiedades de expulsión y densidad de prensado de las muestras compactadas. En este ejemplo, la amida primaria, estearamida, se selecciona como el lubricante de amida de acuerdo a la invención. Se añade 0.2% de estearamida a 2 kg de un polvo basado en hierro, eléctricamente aislado, magnético, suave, grueso, de acuerdo al procedimiento del ejemplo 3. Las mezclas de polvo se compactan en anillos que tienen un diámetro interno de 45 mm, un diámetro externo de 55 mm y una altura de 10 mm, a una presión de compactacíón de 1100 MPa. Durante la expulsión de las muestras compactadas se registran las fuerzas de expulsión. Se calcula la energía de expulsión/área envolvente total que se necesita para expulsar las muestras del troquel. El siguiente cuadro 17 muestra la energía de expulsión, densidad de prensado y la apariencia superficial de las muestras compactadas en diferentes temperaturas del troquel.

CUADRO 17 Energía de expulsión, densidad de prensado, apariencia superficial a diferentes temperaturas del troquel Como se observa en el cuadro 17 la energía de expulsión y la densidad verde se ven influenciadas positivamente por el incremento de la temperatura del troquel.

EJEMPLO 8 Este ejemplo compara propiedades de componente de los componentes fabricados de acuerdo a la presente invención con propiedades de los componentes compactados con la ayuda de DWL. En ambos el ejemplo inventivo y el ejemplo comparativo se usa un polvo "grueso" de acuerdo al ejemplo 3. Como el lubricante, en el ejemplo inventivo se usa 0.2% en peso de estearamida y la composición en polvo obtenida se compacta a una temperatura de troquel controlada de 80°C en muestras anulares que tienen una densidad de prensado de 7.6 g/cm3. En el ejemplo comparativo no se usa lubricante interno, en lugar se aplica DWL. Las muestras anulares se compactan a una densidad de 7.6 g/cm3 a temperatura ambiente. Las muestras anulares tienen un diámetro externo de 55 mm, diámetro interno de 45 mm y altura de 5 mm. Después de la compactación, se lleva a cabo el tratamiento térmico de acuerdo al cuadral 8. La resistividad eléctrica específica se mide a través de un método de 4 puntos. Antes de las mediciones magnéticas en la gráfica de histéresis, las muestras anulares se enrollan con vueltas de salida 100 y de mando 100. Las propiedades DC se adquieren a partir de una línea en 10kA/m. La pérdida del núcleo se mide en diferentes frecuencias en 1T. En la figura 1 la pérdida de núcleo/ciclo se grafican como una función de la frecuencia.

CUADRO 18 Propiedades magnéticas Del cuadro 18 y la figura 1 se puede concluir que la presente invención brinda una pérdida de núcleo significativamente inferior en los campos alternativos debido a una Hc más baja y una resistividad más alta en comparación al método DWL.

EJEMPLO 9 En este ejemplo se muestra que los núcleos de polvo de hierro con propiedades magnéticas excelentes se pueden obtener a través de la presente invención. El efecto positivo de la temperatura del troquel elevada en la permeabilidad relativa máxima también se muestra. Un polvo "grueso" de acuerdo al ejemplo 3 se mezcla con varios componentes y tipos de lubricantes. Ambas muestras anulares (OD=55, ID=45, h=5mm) y barras (30x12x6 mm) se fabrican con las condiciones de procesamiento que se proporcionan en el cuadro 19.

La densidad se determina af medir le masa y dimensiones de las muestras anulares. La resistividad eléctrica específica se mide a partir de un método de 4 puntos en las muestras anulares. Antes de las mediciones magnéticas en una gráfica de histéresis Brockhaus, las muestras anulares se enrollan con vueltas de salida 100 y de mando 100. Las propiedades DC tales como µmax y Hc se adquieren de una línea en 10kA/m mientras la pérdida de núcleo se mide en 1T y 400 Hz. La resistencia a la ruptura transversal (TRS) de las partes tratadas térmicamente se determina en las barras de prueba a través de un método de flexión de tres puntos.

CUADRO 19 Condiciones de procesamiento para muestras anulares ncremento de la temperatura aproximado 4°C/min en el componente de hasta 520°C CUADRO 20 Mediciones de propiedades de componente

Claims (23)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Una composición en polvo que consta de partículas de un material magnético suave de polvo de hierro o polvo basado en hierro, dichas partículas de polvo de hierro o basadas en hierro provistas con una capa eléctricamente aislada, y 0.05-2% en peso de un lubricante seleccionado del grupo que consta de amidas primarias de ácidos grasos, rectos, saturados o insaturados que tienen 12-24 átomos de C.

2.- La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el ácido graso tiene 14-22 átomos de C.

3.- La composición de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada además porque la amida de ácido graso se selecciona del grupo que consta de amida del ácido esteárico, ácido oleico, amida del ácido behénico, amida del ácido eurcico, amida del ácido palmítico.

4.- La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque incluye sulfuro de polifenileno.

5.- La composición de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque el sulfuro de polifenileno se usa en una cantidad de 0.05-2.0% en peso.

6.- La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizada además porque la amida de ácido graso está presente en una cantidad de 0.05-1 , preferiblemente 0.05-0.8, más preferiblemente 0.1-0.8, todavía más preferiblemente 0.1-0.5% en peso.

7.- La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizada además porque la capa eléctricamente aislada se compone de un material inorgánico.

8.- La composición de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada además porque la capa incluye oxígeno y fósforo.

9.- La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque el polvo de hierro o basado en hierro consta de hierro esencialmente puro.

10.- La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque menos del 10%, preferiblemente menos del 5% en peso de las partículas en polvo de hierro o basado en hierro, magnético, suave, tiene un tamaño de partícula inferior a 45 µm.

11.- La composición de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada además porque por lo menos 20% de las partículas tiene un tamaño de partícula arriba de 212 µm.

12.- Un método para elaborar componentes magnéticos suaves que comprende las etapas de: a) mezclar un polvo de hierro o basado en hierro, magnético, suave, en donde las partículas están rodeadas por una capa eléctricamente aislada, y hasta 2% en peso de un lubricante seleccionado del grupo que comprende amidas primarias de ácido graso recto, saturado o insaturado que tiene 12-24 átomos de C, b) compactar la composición, y c) someter opcionalmente el componente obtenido a tratamiento térmico.

13.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque la compactación se realiza a una temperatura elevada.

14.- El método de conformidad con la reivindicación 12 ó 13, caracterizado además porque la cantidad de lubricante se encuentra entre 0.05-0.8%, preferiblemente 0.1-0.8, y más preferiblemente 0.1-0.5% en peso.

15.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12-14, caracterizado además porque la compactación se realiza a una presión de compactación superior a 800 MPa.

16.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12-15, caracterizado además porque menos del 10%, preferiblemente menos del 5% de las partículas de polvo de hierro o basado en hierro, magnético, suave, tienen un tamaño de partícula inferior a 45 µm.

17.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12-15, caracterizado además porque el tratamiento térmico se realiza entre 250°C y 550°C.

18.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12-16, caracterizado además porque el tratamiento térmico se realiza en una primera etapa hasta 350°C seguido por tratamiento térmico hasta 550°C.

19.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12-18, caracterizado además porque el tratamiento térmico se realiza en aire o atmósfera inerte.

20.- Un componente mixto magnético suave obtenido a través de la compactación de una composición que comprende un polvo aislado basado en hierro y un lubricante, seguido por tratamiento térmico del componente compactado, que tiene; una densidad > 7.5 g/cm3, una permeabilidad relativa máxima, µmax > 600, una fuerza coercitiva, He < 250 A/m, una resistividad específica, p > 20 µOm.

21.- El componente mixto magnético suave de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque tiene una densidad > 7.6 g/cm3.

22.- El componente mixto magnético suave de conformidad con cualquier reivindicación 20 o 21 , caracterizado además porque tiene una resistividad específica, p > 100 µOm.

23.- El componente mixto magnético suave de conformidad con cualquier reivindicación 20, 21 ó 22, caracterizado además porque tiene una permeabilidad relativa máxima, µmax > 700.