Магнитно-мягкий композиционный материал


 


Владельцы патента RU 2469430:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" (RU)

Изобретение относится к области порошковой металлургии и используется для изготовления статоров и роторов электрических двигателей малой мощности и магнитопроводов электрических аппаратов. Магнитно-мягкий композиционный материал содержит порошок железа с низким содержанием кислорода и покрыт электроизолирующим неорганическим покрытием. Частицы порошка железа имеют электроизолирующее неорганическое силикатсодержащее покрытие, в качестве которого используют высокомодульный раствор силикатов К или Na с модулем 2,8 и выше при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Высокомодульный раствор силикатов К или Na с модулем 2,8 и выше 0,3-1 Порошок железа с низким содержанием кислорода Остальное.

Изобретение позволяет значительно снизить себестоимость данного магнитно-мягкого материала. 2 табл.

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии и используется для изготовления статоров и роторов электрических двигателей малой мощности и магнитопроводов электрических аппаратов.

Аналогом магнитно-мягкого композиционного материала является магнитодиэлектрический материал, описанный в авторском свидетельстве СССР №524232 от 05.08.1976, МПК H01F 1/20, состоящий из основы - железо, связующего - эпоксидно-новолачный блоксополимер, отвердителя - уротропин и фталевый ангидрит, а также наполнителя. Данный материал имеет низкую теплостойкость, высокие энергозатраты и сложную технологию изготовления. В состав массы входят вредные токсичные связующие, такие как эпоксидно-новолачный блоксополимер, уротропин и фталевый ангидрит.

Прототипом магнитно-мягкого композиционного материала является магнитно-мягкий композиционный материал, описанный в патенте РФ №2389099 от 10.05.2010, МПК H01F 1/24, в котором описан магнитно-мягкий материал, имеющий окисленную корку и неокисленную сердцевину. Недостатками прототипа являются низкая термическая стойкость материала при термообработке, а также низкий экономический эффект, вследствие высокой стоимости компонентов, входящих в материал.

Технической задачей изобретения является создание магнитно-мягкого материала с высокими магнитными свойствами, а именно высокой магнитной индукцией и проницаемостью в сочетании с низкими магнитными потерями, снижение себестоимости магнитно-мягкого материала, а также использование безвредных экологически чистых компонентов при его производстве.

Поставленная задача в части, относящейся к композиции, достигается за счет того, что магнитно-мягкий композиционный материал содержит порошок железа с низким содержанием кислорода, покрытый электроизолирующим неорганическим покрытием, причем частицы порошка железа имеют электроизолирующее неорганическое силикатсодержащее покрытие, в качестве которого используют высокомодульный раствор силикатов К или Na с модулем 2,8 и выше при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Высокомодульный раствор силикатов К
или Na с модулем 2,8 и выше 0,3-1
Порошок железа с низким содержанием
кислорода Остальное

Техническим результатом является:

1. Применение порошка железа с низким содержанием кислорода, покрытого электроизолирующим неорганическим силикатсодержащим покрытием, позволяет получить материал с высокими магнитными свойствами.

магнитная индукция В, не менее 1,3 Тл при напряженности магнитного
Тл поля Н=9000 А/м
магнитная не менее 400
проницаемость µ
магнитные потери W, не более 12 Вт/кг при напряженности магнитного
Вт/кг поля Н=9000 А/м и частоте f=50 Гц

Высокие магнитные свойства обеспечиваются за счет высоких диэлектрических свойств силикатного покрытия, малой толщины данного покрытия, а также использования порошка с низким содержанием кислорода. Использование высокой температуры термообработки, близкой к температуре рекристаллизации, позволяет снять внутренние напряжения в частице порошка железа, а также восстановить структуру кристаллической решетки, что положительно влияет на магнитные свойства материала.

2. Применение для получения электроизолирующего неорганического силикатсодержащего покрытия высокомодульного раствора силикатов К или Na с модулем 2,8 и выше позволяет значительно снизить себестоимость данного магнитно-мягкого материала.

3. Использование порошка железа с низким содержанием кислорода, покрытого электроизолирующим неорганическим силикатсодержащим покрытием, а также отсутствие дополнительных токсичных компонентов, таких как ацетон, делает данную технологию экологически чистой.

Способ изготовления магнитно-мягкого материала.

В порошок-основу в виде частиц железа, например порошок марки АВС, добавляют высокомодульный раствор силикатов К или Na с модулем 2,8 и выше в количестве 0,3-1 вес.%, образующий пленку за счет поверхностной адгезии. Компоненты тщательно перемешивают в естественных условиях электромеханической мешалкой в течение 10-15 мин до полного высыхания порошка, в результате покрытие приобретает высокую прочность.

Затем полученный порошок просеивают через сито. После чего в порошок добавляют от 0,5 до 1 вес.% неметаллсодержащей органической смазки и вымешивают смесь в течение 30 мин.

Тип смазки очень важен и выбирается из органических смазочных веществ, которые испаряются при температурах выше комнатной и ниже температуры разложения неорганического электроизолирующего покрытия, не оставляя каких-либо остатков, которые являются вредными для неорганической изоляции, например оксидов металлов. В нашем случае в качестве органической неметаллсодержащей смазки используем Kenolube®.

Затем проводят прессование в пресс-форме порошковой композиции, выталкивание прессованного тела из пресс-формы, термообработку прессованного тела в невосстанавливающей атмосфере до температуры выше температуры испарения смазки и ниже температуры разложения неорганического покрытия для удаления смазки из прессованного тела.

Термообработка прессованного тела проводится при температурах от 350°С до 700°С, предпочтительнее 450-500С°, в течение 20-30 мин для снятия внутренних напряжений в частице порошка и восстановления структуры кристаллической решетки. Таким образом, достигается повышение магнитной индукции и проницаемости, уменьшение магнитных потерь.

В лабораторных условиях были спрессованы при давлении прессования 600 МПа тороидные образцы различных составов (табл.1), имевшие внутренний диаметр 25 мм, внешний диаметр 35 мм и высоту 5 мм, затем была проведена термообработка данных образцов при различных температурах (от 300°С до 750°С) в течение 20-30 мин., после чего на образцы нанесли намагничивающую и измерительную обмотки (W1=100 витков, W2=100 витков) и проведены исследования, результаты которых представлены в таблице 2.

Таблица 1
Состав 1 0,3 вес.% раствора силикатов К или Na с модулем 2,8 и выше, АВС - остальное
Состав 2 0,5 вес.% раствора силикатов К или Na с модулем 2,8 и выше, АВС - остальное
Состав 3 1 вес.% раствора силикатов К или Na с модулем 2,8 и выше, АВС - остальное
Таблица 2
Состав Т=350°С Т=500°С Т=700°С
В, Тл при Н=9000 А/м µ W, Вт/кг при Н=9000 А/м, f=50 Гц В, Тл при Н=9000 А/м µ W, Вт/кг при Н=9000 А/м, f=50 Гц В, Тл при Н=9000 А/м µ W, Вт/кг при Н=9000 А/м, f=50 Гц
Состав 1 1,35 480 12,0 1,38 450 11,6 1,35 400 12,0
Состав 2 1,40 430 11,5 1,40 480 11,1 1,35 450 12,0
Состав 3 1,35 300 10,0 1,35 320 11,0 1,30 350 11,8

Магнитно-мягкий композиционный материал, содержащий порошок железа с низким содержанием кислорода, покрытый электроизолирующим неорганическим покрытием, отличающийся тем, что частицы порошка железа имеют электроизолирующее неорганическое силикатсодержащее покрытие, в качестве которого используют высокомодульный раствор силикатов К или Na с модулем 2,8 и выше при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Высокомодульный раствор силикатов К
или Na с модулем 2,8 и выше 0,3-1
Порошок железа с низким содержанием
кислорода Остальное


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и радиотехники, в частности к изготовлению композиционного магнитно-мягкого материала для таких применений, как сердечники трансформаторов и дросселей, в том числе высокочастотных, статоров и роторов электрических машин, и других применений.

Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к легированным марганцем и цинком антимонидам индия, которые могут найти применение в спинтронике, где электронный спин используется в качестве активного элемента для хранения и передачи информации, формирования интегральных и функциональных микросхем, конструирования новых магнито-оптоэлектронных приборов.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству листа из электротехнической стали. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при магнитографической дефектоскопии и феррографии. .
Изобретение относится к коллоидной химии и может быть использовано для получения высокотемпературных, с различной вязкостью, стабильных против окисления, высоковакуумных магнитных жидкостей с высокой намагниченностью.
Изобретение относится к составам текучих композиций, реагирующих на действие магнитного поля резким изменением их реологических свойств, и может найти применение в машиностроении, приборостроении, в частности, для финишной обработки оптических поверхностей в магнитном поле.

Изобретение относится к производству магнитодиэлектрических материалов, в частности к изготовлению стыковых прокладок рельсовых цепей. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению металлополимерных композиционных материалов. .

Изобретение относится к листу электротехнической стали, содержащему стальную полосу (1) для листа электротехнической стали и изолирующую пленку (2), сформированную на поверхности стальной полосы (1) и содержащую фосфат металла и органическую смолу.

Изобретение относится к электротехнической листовой стали с неориентированным зерном, которая может быть использована в качестве материала металлического сердечника электрического устройства

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для промышленных, сельскохозяйственных и бытовых нужд
Изобретение относится к технологии радиопоглощающих ферритов, которые находят все более широкое применение в производстве безэховых камер, обеспечивающих исключение отражения радиоволн от стен камеры
Изобретение относится к области коллоидной химии и может быть использовано для получения ферромагнитных жидкостей, применяемых в магнитогидростатических сепараторах

Изобретение относится к нанотехнологии, в частности к плазменным методам осаждения наночастиц на подложку, которые могу быть использованы в качестве катализаторов, как чувствительные элементы датчиков и как магнитные запоминающие среды

Изобретение относится к разработке металлургических способов изготовления магнитных материалов, а именно к использованию технологии прессования и прокатки для текстурирования однодоменных частиц магнитотвердых материалов на основе гексаферрита стронция, в том числе легированного различными элементами

Изобретение относится к области получения постоянных магнитов и может быть использовано при производстве высокоэнергоемких постоянных магнитов с высокой коэрцитивной силой на основе редкоземельных сплавов и, в частности, на основе сплавов системы неодим-железо-бор (Nd-Fe-B)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к магнитно-мягкому сплаву и способу его формирования, при этом сплав может быть использован в трансформаторе, индукторе

Изобретение относится к области металлургии, в частности к магнитно-мягкому сплаву и способу его формирования, при этом сплав может быть использован в трансформаторе, индукторе
Наверх