粉末金属聚合物复合材料制造技术

制造复合部件的方法。该方法包括将包含润滑剂的粉末组合物压制成压实体；将该压实体加热至高于所述润滑剂气化温度的温度，从而从该压实体中基本除去所述润滑剂；对所得经过热处理的压实体施以包含纳米级和／或微米级增强结构的液体聚合物复合材料；和通过干燥和／或通过至少一个固化处理使所述包含液体聚合物复合材料的经过热处理的压实体固化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粉末金属聚合物复合材料jr士 Jr、叙^本专利技术涉及制造复合部件的新型方法。该方法包括将粉末组合物压制 成压实体的步骤，然后进行热处理步骤由此制造开放孔系统，然后进行渗 透步骤。本专利技术还涉及复合部件。
技术介绍
软磁性材料可用于例如感应器中的芯材、电动机的定子和转子、传动 器、传感器和变压器铁心之类的用途。软磁芯(例如电动机中的转子和定 子)通常由叠置的钢板层压件制成。但是，最近几年对所谓的软磁性复合 (SMC)材料发生浓厚兴趣。该SMC材料基于软磁性粒子(通常是4& 的)，在各粒子上带有电绝缘涂层。通过使用传统粉末冶金法任选与润滑 剂和/或粘合剂一起将该绝缘粒子压实，获得了SMC部件。通过使用粉末 冶金技术，与使用钢板层压件相比，可以制造在SMC部件设计中具有更 高自由度的材料，因为SMC材料可传输三维磁通量并且可以用压实法获 得三维形状。由于对SMC材料的提高的兴趣，SMC材料的软磁特性的改进是大量 研究的主题以扩展这些材料的应用。为了实现这类改进，不断开发着新型粉末和方法。铁芯部件的两个关键特性是磁导率和铁芯损耗特性。材料的磁导率表 明其被磁化的能力或其传输磁通量的能力。磁导率是指感应磁通量与磁化 力或场强的比率。当磁性材料暴露在交变场(例如交变电场)中时，由于 磁滞损耗和涡流损耗而发生能量损耗。磁滞损耗由克服铁芯部件内的残留 磁力所必需的能量支出引起，并与例如交变电场的频率成比例。涡流损耗由铁芯部件中的电流生成(该电流生成归因于由交流电(AC)条件引起的 变通量)引起，并与交变电场的频率的平方成比例。因此，为使涡流最小 化，高电阻是合意的，并在例如高于大约60Hz的较高频率下特别重要。 为了降低磁滞损耗和为了提高铁芯部件的磁导率，通常需要热处理压实部 件，由此降低由压实诱发的应力。此外，为了实现所需磁性，例如高磁导 率、高感应和低铁芯损耗，通常需要高密度的压实部件。高密度在此是指 对43t&压实部件而言高于7.0，优选高于7.3，最优选大约7.5克/立方厘米 的密度。除软磁性外，充足机械性质是基本的。高机械强度通常是避免引发裂 紋、分层和破裂以及在压实和热处理后实现经过机械操作的压实体的良好 磁性的先决条件。此外，浸渍聚合物网络的润滑性质可显著提高切割工具 的寿命。为了能够扩展SMC部件的应用，例如对于如汽车电机^b芯、点火线 圏和喷射阀之类用途中所用的部件而言，在升高温度下的高强度是重要性 质。通过在压实之前将粘合剂混入SMC粉末中，经过压制和热处理部件 可以获得改进的机械强度。在专利文献中，报道了数类有机树脂，例如热 塑性塑料和热固性树脂，无机粘合剂，例如硅酸盐或硅树脂。有机树脂粘 合部件的热处理局限于低于大约250C的相对较低温度，因为有机材料在 高于大约250。C的温度下破坏。经过热处理的有机粘合部件在环境条件下 的机械强度良好，但在高于IOO'C时劣化。无W^脂可以在不影响机械性 能的情况下经受较高温度，但无机粘合剂的使用通常与差的粉末性质、差 的可压缩性、差的机械加工性相联系，且通常大量需要，这排除了更高密 度水平。美国专利64855"描述了通过在水蒸气存在下热处理该部件来提高 SMC部件的机械强度的方法。与在空气中热处理的部件相比，报道了较高 的机械强度值，但产生了提高的铁芯损失。在WO2006/135324中描述了类 似方法，其中如果使用无金属润滑剂，则获得高的机械强度以及改进的磁导率。在对该部件施以水蒸气之前，在非还原气氛中使润滑剂蒸发。但是， 对该部件施以蒸汽处理时的铁粒子氧化也提高了矫顽力，并因此提高了铁 芯损失。例如，用有机网络浸渍、渗透和密封压铸件或粉末金属(P/M)-部件 是已知方法，用于防止表面腐蚀或密封表面孔隙。该有机网络的渗透程度 极大地随P/M部件的密度和加工条件而变。低密度水平(低于理论密度的 89% )和温和烧结条件或热处理提供易渗透性和完全浸渍。对具有高密度 和低孔隙率的高性能材料而言，实现完全浸渍的先决条件受到限制。例如在专利申请JP 2004/178643中显示了为改进用于制造原型部件的 机械加工性或为改进抗腐蚀性而浸渍SMC部件，其中浸渍液一般由油构 成。除该方法的勉强改进的机械加工性外，其还产生在操作上更糟糕的油 腻和滑溜表面。油没有极大改进切割工具寿命，因为其从未变成固体。以 相同方式，未固化或软密封剂在机械加工方面提供极小价值。该聚合物的 可靠固化机制以及该复合部件的高机械强度是恒定机械加工性能的最佳保 证。美国专利6331270和US 6548012都描迷了由未涂布铁磁粉末通过该粉 末与合适的润滑剂一起压制然后热处理来制造AC软磁性部件的方法。还指出，对要求更高机械强度的用途而言，该部件可以例如用环氧树脂浸渍， 在使用未涂布粉末时，如果该部件用于经受更高频率(高于大约60 Hz) 的用途，则这些方法由于所得高涡流损耗而较不合适。美国专利5993729 主要涉及未涂布的賴基粉末和借助模壁润滑制成的低密度压实体的浸润。 该专利还提到粉末，其中粒子独立地涂有通过溶胶-凝胶法或通过磷酸化 (phosphatation )施加的由氧化物构成的非粘合电绝缘层。根据美国专利 5993729的压实软磁性元件由于差的电阻而仅限于在低于大约60 Hz的低 频率下工作的用途。此外，粉末或压实体在浸渍法之前的氧化热处理限制 或完全阻止浸渍液的孔隙渗透，尤其是对高于大约7.0克/立方厘米、尤其 高于大约7.3克/立方厘米的高密度压实体而言。专利技术目的本专利技术的目的是提供一种方法，用于提高经过热处理的(SMC )部件、 尤其是具有高于理论密度的大约89%的密度(对由4&粉末制成的部件而 言，高于大约7.0克/立方厘米)、并与已通过在氧化气氛中的传统热处理 而实现较高机械强度的SMC压实体相比具有较低矫顽性的部件的机械强 度。本专利技术的另一目的是提供一种制造浸渍部件的方法，该浸渍部件在例 如高于大约150。C的升高温度下既有高密度又有高机械强度。专利技术概要通过制造复合部件的方法实现了本专利技术的上述目的，该方法包括下述 步骤将包含润滑剂的粉末组合物压制成压实体，将该压实体加热至高于 所述润滑剂气化温度的温度，从而从该压实体中基本除去所述润滑剂，对合物复合材料，和通过干燥和/或通过至少一个固化处理使包含液体聚合物 复合材料的经过热处理的压实体固化。通过对经过热处理的压实体施以包含纳米级和/或^t米级增强结构的 液体聚合物，且如果该压实体包含小空穴，能使该液体聚合物复合材料浸 渍和/或渗入该经过热处理的压实体。通过然后使包含液体聚合物复合材料 的经过热处理的压实体固化，提供了包含纳米级和/或微米级增强结构的互 渗网络，其由此产生了与传统浸渍和/或渗透法相比具有提高的机械强度和 提高的机械加工性的经热处理的压实体。与传统浸渍或渗透法相比，本专利技术的有机互渗网络除改进的机械强度 外，还产生了提高的机械加工性。可以选择有机聚合物，以使得被浸渍的 压实体在升高温度下具有高的机械强度，在大约150X:高于大约lOOMPa。本专利技术能够成功浸渍最多达理论密度的98%的压实体。此外，与传统 浸渍和/或渗透法相比，将互渗网络(其可能具有润湿性质)引入压实体， 可以显著提本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造复合部件的方法，该方法包括：　－将包含润滑剂的粉末组合物压制成压实体；　－将所述压实体加热至高于所述润滑剂气化温度的温度，从而从该压实体中基本除去所述润滑剂；　－对所得经过热处理的压实体施以包含纳米级和／或微米级增强结 构的液体聚合物复合材料；和　－通过干燥和／或通过至少一个固化处理使所述包含液体聚合物复合材料的经过热处理的压实体固化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P伯格马克，B斯卡尔曼，
申请(专利权)人：霍加纳斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]