采用粉末形注射成形工艺制备的纯铁系软磁合金及方法技术

本发明专利技术公开一种采用粉末形注射成形工艺制备纯铁系软磁合金的方法，包括：S1，将羰基铁粉以及Ni‑P合金粉末混合均匀形成混合物，其中：所述Ni‑P合金粉末中P的含量为5‑25wt%，P的含量占混合物总重量的0.2~1.0wt%；S2，将所述混合物与粘结剂在135~145℃混炼获得具有流变性能的喂料，其中，所述混合物与所述粘结剂的体积比为55~65:40；S3，将所述喂料采用注射成形机将所述喂料注入模具成形，制备出预定形状的纯铁系坯体；S4，脱除所述纯铁系坯体中的粘结剂；S5，将步骤S4中所获得的产物在氢气氛围中1100～1300℃的温度下烧结0.5小时～8小时。本发明专利技术还涉及一种由上述方法获得的纯铁系软磁合金。

Pure iron soft magnetic alloy prepared by powder injection molding process and method thereof

Including the method, the invention discloses a method for using powder injection molding process preparation of iron soft magnetic alloy: S1, Ni and P the carbonyl iron alloy powder mixed evenly to form a mixture, wherein the content of the Ni P alloy powder of P was 5 25wt%, P content of mixture the total weight of 0.2~1.0wt%; S2, the mixture and binder mixing for feeding with rheological properties at 135~145 DEG C, the mixture and the adhesive volume ratio of 55~65:40; S3, the injection molding machine by feeding the feed injection mold forming, preparation of pure iron system billet predetermined shape; S4, the Department of pure iron binder removal in the green body; S5, the product obtained in step S4 in hydrogen atmosphere 1100 to sintering temperature of 1300 DEG C for 0.5 hours to 8 hours. The invention also relates to a pure iron soft magnetic alloy obtained by the method.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纯铁系软磁合金及其制备方法，尤其涉及一种采用粉末形注射成形工艺制备的纯铁系软磁合金及方法。
技术介绍
纯铁是一种应用最早、价格最便宜的金属软磁材料，它具有较高饱和磁感应强度（Bs=2.15T）和较高居里温度（Tc=770℃），被广泛应用于电力和电子工业中。随着磁路元器件向微形化、多功能化方向发展，所使用的软磁合金零部件的尺寸越来越小，形状也越来越复杂。且纯铁质软，加工性能差，采用传统的机械加工方法制备这些软磁合金零部件，存在原材料浪费大，周期长，成本高，效率低的缺点。粉末形注射成形工艺中的金属注射成形方法制备软磁产品具有近净成形的特点，所制备产品不需要或只需要微量加工，是一种节约能源和资源、低成本的制备技术，在软磁零部件的制备中得到广泛的应用。粉末形注射成形方法制备软磁材料的最大缺点是由于产品中存在一定数量孔隙，致密度低，造成材料磁性能不高。例如，注射成形方法制备的纯铁软磁材料的相对密度通常只能达到95%~96%，难以达到高的饱和磁感、高的磁导率和低的矫顽力。为了提高粉末冶金软磁材料的密度和磁性能，中国专利（ZL201010216980.0）介绍了采用热压或热等静压方法提高材料的密度，并通过后续热处理提高材料的磁性能。该方法的主要缺点是热压或热等静压工艺对设备要求高，很难实现产品的低成本、大规模的生产。T.Shin利用高温（温度高于1400℃）利用δ相活化烧结获得了高性能纯铁材料，但高温对设备要求高，同时加大了生成成本，增加了损耗，难以在实际生产中广泛使用。
技术实现思路
本专利技术提供一种采用粉末形注射成形工艺制备的纯铁系软磁合金及方法，可有效解决上述问题。一种采用粉末形注射成形工艺制备纯铁系软磁合金的方法，包括以下步骤：S1，将羰基铁粉以及Ni-P合金粉末混合均匀形成混合物，其中：所述Ni-P（镍-磷）合金粉末中P的含量为5-25wt%，P的含量占混合物总重量的0.2~1.0wt%；S2，将所述混合物与粘结剂在135~145℃混炼获得具有流变性能的喂料，其中，所述混合物与所述粘结剂的体积比为55~65:40；S3，将所述喂料采用注射成形机将所述喂料注入模具成形，制备出预定形状的纯铁系坯体；S4，脱除所述纯铁系坯体中的粘结剂；S5，将步骤S4中所获得的产物在氢气氛围中1100～1300℃的温度下烧结0.5小时～8小时。优选的，在步骤S1中，采用高能球磨机将所述羰基铁粉以及Ni-P合金粉末混合均匀，其中，处理时间为2~10小时，球料比3~7：1。优选的，P的含量占混合物总重量的0.6-1.0wt%。优选的，所述粘结剂包括石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、硬脂酸。优选的，所述石蜡、所述高密度聚乙烯、所述聚丙烯、所述聚苯乙烯、所述硬脂酸的比例为：55wt%：10wt%：15wt%：15wt%：5wt%。优选的，在步骤S3中，所述注射成形机的注射温度为150~160℃，注射压力80~90MPa，注射速度75~85%，保压时间2~6s。优选的，在步骤S4中，所述脱除纯铁系坯体中的粘结剂的步骤包括：S41，采用溶剂脱脂的方法脱除所述纯铁系坯体中的部分粘结剂；以及S42，采用热脱脂工艺将所述纯铁系坯体中的粘结剂完全脱除，其中，所述热脱脂工艺为从室温加热至700℃，升温速率为1℃/min~10℃/min。优选的，在步骤S2中，将步骤S1所获得的混合物与粘结剂在140℃混炼3小时，所述混合物与所述粘结剂的体积比为60:40。本专利技术还提供一种通过上述方法获得纯铁系软磁合金。本专利技术采用羰基铁粉为原料，与0.2%~1.0%P元素（通过球磨的方式混合），将混合后的粉末原料与合适的粘结剂混合均匀，制备出具有良好的流变性能的喂料，然后将喂料采用粉末注射成形技术制备出所需要形状的坯体，将注射坯体脱除粘结剂后，再将脱脂坯体在1100～1300℃的温度下烧结，得到高密度、高性能和复杂形状的纯铁软磁产品。该方法所获得的纯铁软磁产品的相对密度可达99%，磁性可以超出了熔铸方法在高温下（大于1400℃）制备的电工纯铁的磁性能。另外，本专利技术无需采用高温或加压的方法获得高的密度，降低了对设备的要求，适合规模化生产。此外，采用粉末粒度细的羰基铁粉可以提高粉末装载量，提高产品尺寸精度的控制。最后，采用粉末注射成形技术可直接制备出具有三维复杂形状的产品，无需后续机加工，可进一步节约资源和能源，降低成本。附图说明图1为本专利技术实施例提供的采用粉末形注射成形工艺制备纯铁系软磁合金的制备方法的流程图。图2为实施例3获得的纯铁系软磁合金的磁滞回线图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。请参照图1，一种采用粉末注射成形工艺制备纯铁系软磁合金的方法，包括以下步骤：S1，将羰基铁粉以及Ni-P合金粉末混合均匀形成混合物，其中：所述Ni-P合金粉末中P的含量为5-25wt%，P的含量占混合物总重量的0.2~1.0wt%；S2，将所述混合物与粘结剂在135~145℃混炼获得具有流变性能的喂料，其中，所述混合物与所述粘结剂的体积比为55~60:45~40；S3，将所述喂料采用注射成形机将所述喂料注入模具成形，制备出预定形状的纯铁系坯体；S4，脱除所述纯铁系坯体中的粘结剂；S5，将步骤S4中所获得的产物在氢气氛围中1100～1300℃的温度下烧结0.5小时～8小时。在步骤S1中，优选的，采用高能球磨机将所述羰基铁粉以及Ni-P合金粉末混合均匀，其中，高能球磨机的处理时间为2~10小时，球料比3~7：1。优选的，P的含量占混合物总重量的0.6-1.0wt%。更优选的，P的含量占混合物总重量的0.6-0.8wt%。另外，优选的，所述Ni-P合金粉末中P的含量为10-20wt%。高能球磨可使各元素均匀化，在粉末体中产生了大量的应变、缺陷，并在表面集聚了很高的应变能、畸变能和表面能，粉末处于高储能的非平衡状态，这种非平衡的储能状态，可以在后续过程中改善了粉末的烧结过程，促进了粉末体的烧结致密化。在步骤S2中，优选的，将步骤S1所获得的混合物与粘结剂在138~142℃混炼获得流变性能的喂料。另外，优选的，所述混合物与所述粘结剂的体积比为58~60:42~40。更优选的，将步骤S1所获得的混合物与粘结剂在140℃混炼3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用粉末形注射成形工艺制备纯铁系软磁合金的方法，包括以下步骤：S1，将羰基铁粉以及Ni‑P合金粉末混合均匀形成混合物，其中：所述Ni‑P合金粉末中P的含量为5‑25wt%，P的含量占混合物总重量的0.2~1.0wt%；S2，将所述混合物与粘结剂在135~145℃混炼获得具有流变性能的喂料，其中，所述混合物与所述粘结剂的体积比为55~60:45~40；S3，将所述喂料采用注射成形机将所述喂料注入模具成形，制备出预定形状的纯铁系坯体；S4，脱除所述纯铁系坯体中的粘结剂；S5，将步骤S4中所获得的产物在氢气氛围中1100～1300℃的温度下烧结0.5小时～8小时。

【技术特征摘要】
1.一种采用粉末形注射成形工艺制备纯铁系软磁合金的方法，包括以下步骤：
S1，将羰基铁粉以及Ni-P合金粉末混合均匀形成混合物，其中：所述Ni-P合金粉末中P
的含量为5-25wt%，P的含量占混合物总重量的0.2~1.0wt%；
S2，将所述混合物与粘结剂在135~145℃混炼获得具有流变性能的喂料，其中，所述混
合物与所述粘结剂的体积比为55~60:45~40；
S3，将所述喂料采用注射成形机将所述喂料注入模具成形，制备出预定形状的纯铁系
坯体；
S4，脱除所述纯铁系坯体中的粘结剂；
S5，将步骤S4中所获得的产物在氢气氛围中1100～1300℃的温度下烧结0.5小时～8小
时。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，采用高能球磨机将所述羰基
铁粉以及Ni-P合金粉末混合均匀，其中，处理时间为2~10小时，球料比3~7：1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，P的含量占混合物总重量的0.6-1.0wt%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结剂包括石蜡、高密度聚乙烯、聚丙
烯、聚苯乙烯、硬脂酸。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述石蜡、所述高密度聚乙烯、所述聚丙
烯、所述聚苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：麻季冬，张厚安，朱君秋，古思勇，廉冀琼，陈莹，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建;35