一种发动机燃油喷嘴电磁阀磁芯的制备方法技术

一种发动机燃油喷嘴电磁阀磁芯的制备方法，属于发动机电磁阀制备技术领域。首先将羰基铁粉与各种合金粉末混合均匀，然后将混合后的粉末与合适的粘结剂混匀并在一定温度下进行混炼，制备出混合均匀、流动性良好的注射喂料，再采用注射成形技术制备出电磁阀磁芯的坯体。将注射坯先进行溶剂脱脂以脱除部分粘结剂后，采用加热分解的方法将坯体中剩余粘结剂全部脱除后，再经1200～1400℃烧结1～8小时，得到电磁阀磁芯产品。本发明专利技术所制备的电磁阀磁芯材料的密度＞98％，饱和磁感应强度B6000为1.5～1.7T，最大磁导率为5～25mH/m，矫顽力＜160A/m，电阻率为50～100μΩ·cm，产品尺寸精度小于±0.3％。

A preparation method for the magnetic core of an engine fuel nozzle

【技术实现步骤摘要】
一种发动机燃油喷嘴电磁阀磁芯的制备方法
本专利技术属于发动机电磁阀制备
特别是提供了一种发动机燃油喷嘴电磁阀磁芯的制备方法。
技术介绍
电磁阀是用电磁控制流体的自动化基础元件，主要用于工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀通常由电磁线圈和磁芯组成，是包含一个或几个孔的阀体。当线圈通电或断电时，磁芯的运转将导致流体通过阀体或被切断，以达到改变流体方向的目的。电控柴油喷射系统是现代柴油机燃油系统的发展方向,其中发展最快的是采用高速强力电磁阀控制的直接数字式电控柴油喷射系统,在这类系统中,高速电磁阀不仅能直接控制喷油量和喷油正时,还能实现对喷油率的调节,仅用一个电磁阀就可以完成三个项目的控制,使整个电控系统的硬件与软件都大大简化。磁芯作为电磁阀的重要组成部分，其磁性能与尺寸精度直接影响电磁阀的工作灵敏度与准确性，因此磁芯的材料选择、形状设计、尺寸控制都是至关重要的。通常要求磁芯材料具有高的饱和磁感应强度、高的磁导率以提供足够的吸合力和灵敏度，低的矫顽力、高的电阻率以降低使用过程中造成的磁滞损耗和涡流损耗。另外，为了满足使用和装配要求，电磁阀磁芯的形状通常较为复杂，且尺寸精度要求较高。采用传统的机械加工方法制备电磁阀磁芯零件，原材料浪费大、周期长、效率低、成本高。目前柴油机燃油喷嘴电磁阀磁芯采用的软磁合金有铁硅铝系粘结软磁、铁钴系软磁、不锈钢系软磁等。铁硅铝系粘结软磁是采用Fe-Si-Al合金磁粉经化学绝缘包覆，然后添加15wt％左右的粘结剂，混合均匀后模压固化，最后经热处理(消除应力)而制成产品，这类磁芯具有直流叠加特性好、磁致伸缩系数接近于零、工作时无噪声、性价比高等优点，但是非磁性填充物不仅产生磁稀释，也使得磁通通路不连续，局部退磁场导致了磁导率的降低，并且材料强度远不及烧结制品，经常出现掉渣、掉粉的情况，限制了其在特殊工况的使用。铁钴系软磁具有高的饱和磁感应强度(2.2～2.4T)，能够产生强大的吸合力，很好的满足燃料喷嘴从高压储油罐中在短时间内的多次喷射，但铁钴系软磁合金中昂贵的钴元素，使原材料成本大幅提高，且铁钴软磁脆性大，加工性能差，制造成本高。不锈钢系软磁在软磁材料领域具有良好的耐腐蚀性能和较优的力学性能，但是饱和磁感应强度低，矫顽力高，使得不锈钢系软磁磁性能较差。纯铁粉末冶金产品因具有价格低、饱和磁感应强度高等特点而广泛的应用于软磁材料领域。然而，纯铁软磁材料(9.2μΩ·cm)因为电阻率很低，在使用过程中会造成大量的涡流损耗，使得材料性能下降。为了提高纯铁的电阻率，通常加入其它元素。例如，加入3wt％的Si元素可使电阻率提高到45μΩ·cm，加入6.5wt％Si电阻率可达到81μΩ·cm。另外，如果纯铁中加入的P元素从0.3wt％增加到0.8wt％，电阻率也相应的从17μΩ·cm提高到25μΩ·cm。向Fe-4Si合金中加入0.45wt％P，电阻率从原来的58μΩ·cm增加到了80μΩ·cm。Si和P不仅可以提高电阻率，还可以降低矫顽力和总磁损耗。而且，P元素还可以与Fe形成低熔点共晶相促进铁基合金的烧结致密化。除了Si和P外，Cr、Mn等合金元素的添加也可以提高铁基合金的综合性能。粉末冶金工艺中的金属注射成形方法制备软磁产品具有近终形成形的特点，可以直接制备出产品的最终形状，不需要或只需微量的后续加工，适合批量化生产。这种节约能源、资源、成本的先进技术，在软磁零件制备领域得到了广泛应用。相比其他方法，粉末冶金方法制备软磁材料的最大缺点是烧结制品中会存在一定数量的孔隙，材料致密度较低，造成材料磁性能相对不高。例如金属注射成形方法制备的软磁材料致密度只能达到90％～95％，由于孔隙和其他缺陷，使得材料难以达到高的饱和磁感应强度、高的磁导率和低的矫顽力。因此，如何低成本的获得高性能和高精度的发动机燃油喷嘴电磁阀磁芯零件一直是该领域重点突破的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种发动机燃油喷嘴电磁阀磁芯材料及零件加工方法，可以实现电磁阀磁芯的高性能、低成本制备。所使用的材料为含铁不小于90％的铁基合金，原材料成本低。采用金属注射成形技术直接制备出最终形状的电磁阀磁芯，不需要后续机械加工，提高原材料利用率，降低加工成本。通过添加合适的元素、采用适当的添加方式，再配合适当的后续烧结和热处理手段，提高材料的密度、磁性能和电阻率，获得高密度、高性能的电磁阀磁芯。本专利技术使用的电磁阀磁芯材料为铁基合金，同时添加磷(P)、硅(Si)、铬(Cr)、碳(C)、锰(Mn)合金元素，具体成分重量百分比为：P含量为0.6～1wt％，Si含量为0～6wt％，Cr含量为0～4wt％，C含量为0～0.8wt％，Mn含量为0～3wt％，其余为铁。铁基合金中至少含有硅、铬、碳、锰合金中的2种合金元素，所采用的铁粉原料为羰基铁粉，合金元素磷、硅、铬、锰分别以磷铁、硅铁、铬铁、锰铁的合金粉末加入。本专利技术采用粉末冶金金属注射成形技术制备电磁阀磁芯产品。具体步骤如下：a.将羰基铁粉与合金粉末按照一定配比配料，并混合均匀；b.将混合后的粉末与粘结剂在150～170℃温度下混炼1～2小时，粉末与粘结剂体积比为55:45～65:35，制备出混合均匀、具有良好流动性的注射喂料；所用粘结剂的组成成分为：60％石蜡、20％高密度聚乙烯、15％聚丙烯和5％硬脂酸；c.将注射喂料在注射成形机上采用注射成形技术制备出所需形状电磁阀磁芯的坯体，注射温度为150～175℃，注射压力为55～120MPa；d.将注射坯体采用溶剂脱脂的方法脱除部分粘结剂，再采用热分解的方法将坯体中的粘结剂全部脱除。溶剂脱脂方式为将坯体浸泡在恒温20～30℃的三氯乙烯或正庚烷液体中12～48小时。热分解的热脱脂制度为将坯体缓慢加热到800℃，并保温1～2小时。e.将脱脂坯在1200～1400℃烧结1～8小时，得到电磁阀磁芯产品。本专利技术的优点是：1.采用金属注射成形这一近终形成形技术制备出形状复杂的电磁阀磁芯产品，无需后续机械加工，可进一步节约资源和能源，降低成本。2.所制备出的电磁阀磁芯软磁材料密度＞98％，饱和磁感应强度B6000为1.5～1.7T，最大磁导率为5～25mH/m，矫顽力＜160A/m，电阻率为50～100μΩ·cm，产品尺寸精度小于±0.3％。3.与铁铝硅粘结软磁作为磁芯材料相比较，所制备的材料不会产生磁稀释、磁通通路不连续，磁导率降低等现象，并且材料强度高，能够满足更严格的工况要求。4.与铁钴软磁作为磁芯材料相比较，采用磷、硅、铬、锰等合金元素代替昂贵的钴元素制备电磁阀磁芯材料，可大大降低原材料的成本。5.与不锈钢软磁作为磁芯材料相比较，所制备的材料具有更高的饱和磁感应强度、高的磁导率和低的矫顽力，可大大提高电磁阀磁芯的吸合力、灵敏度和准确性。6.与纯铁软磁作为磁芯材料相比较，所制备的材料具有更高的电阻率，使的涡流损耗大幅降低，而且更容易烧结致密化。附图说明图1为烧结样品的显微组织图2为烧结样品的磁滞回线具体实施方式实施例1：将各种原料按照94％铁、0.8％磷、5％硅、0.2％碳的成分配料，将各种原料粉末球磨2小时，将混合后的粉末与成分为60％石蜡、20％高密度聚乙烯、15％聚丙烯和5％硬脂酸组成的粘结剂，按粉末的体积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机燃油喷嘴电磁阀磁芯的制备方法，其特征在于：电磁阀磁芯材料为铁基软磁合金，具体成分为：P含量为0.6～1wt％，Si含量为0～6wt％，Cr含量为0～4wt％，C含量为0～0.8wt％，Mn含量为0～3wt％，其余为铁；铁基合金中至少含有硅、铬、碳、锰中的2种合金元素，所采用的铁粉原料为羰基铁粉，合金元素磷、硅、铬、锰分别以磷铁、硅铁、铬铁、锰铁的合金粉末加入；具体操作步骤如下：a.将羰基铁粉与合金粉末按照一定配比配料，并混合均匀；b.将混合后的粉末与粘结剂在150～170℃温度下混炼1～2小时，粉末与粘结剂体积比为55:45～65:35，制备出混合均匀、具有良好流动性的注射喂料；所用粘结剂的组成成分为：60％石蜡、20％高密度聚乙烯、15％聚丙烯和5％硬脂酸；c.将注射喂料在注射成形机上采用注射成形技术制备出所需形状电磁阀磁芯的坯体，注射温度为150～175℃，注射压力为55～120MPa；d.将注射坯体采用溶剂脱脂的方法脱除部分粘结剂，再采用热分解的方法将坯体中的粘结剂全部脱除；e.将脱脂坯在1200～1400℃烧结1～8小时，得到电磁阀磁芯产品。

【技术特征摘要】
1.一种发动机燃油喷嘴电磁阀磁芯的制备方法，其特征在于：电磁阀磁芯材料为铁基软磁合金，具体成分为：P含量为0.6～1wt％，Si含量为0～6wt％，Cr含量为0～4wt％，C含量为0～0.8wt％，Mn含量为0～3wt％，其余为铁；铁基合金中至少含有硅、铬、碳、锰中的2种合金元素，所采用的铁粉原料为羰基铁粉，合金元素磷、硅、铬、锰分别以磷铁、硅铁、铬铁、锰铁的合金粉末加入；具体操作步骤如下：a.将羰基铁粉与合金粉末按照一定配比配料，并混合均匀；b.将混合后的粉末与粘结剂在150～170℃温度下混炼1～2小时，粉末与粘结剂体积比为55:45～65:35，制备出混合均匀、具有良好流动性的注射喂料；所用粘结剂的组成成分为：60％石蜡、20％高密度聚乙烯、15％聚丙烯和5％硬脂酸；c.将注射喂料在注射成形机上采用注射成形技术制备出...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦明礼，孙志远，鲁慧峰，李睿，麻季东，廖军华，曲选辉，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11