專利名稱：一種電磁閥用高電阻易切削耐蝕軟磁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁閥用軟磁合金制造的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種易切削的具有 優(yōu)良磁性能和耐蝕性能的電磁閥用軟磁合金。
背景技術(shù)：
電磁閥用軟磁合金的的主要要求是具有高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，以便獲得高的磁吸 引力，要求具有低的矯頑力，以便在勵磁電流去除時，可使電磁閥容易斷開。除了基本的磁 性要求外，電磁閥使用的介質(zhì)有空氣、水、腐蝕性氣體等，要求電磁閥用軟磁合金具有與使 用介質(zhì)相對應(yīng)的耐蝕性能。對于開啟頻率很高的電磁閥，軟磁合金還要求具有很好的響應(yīng) 性，這取決于軟磁合金的電阻率，電阻率高，加上勵磁電流時，電磁閥閥芯的渦流小，電磁閥 的頻率響應(yīng)性好。一般Fe-Cr系電磁閥材料的切削性能比較差，這影響了生產(chǎn)效率，為了改善合金 的切削性能，日本相關(guān)企業(yè)采用在合金中加鉛的方法，使合金的切削性能成倍提高，但是， 含鉛合金對環(huán)保是不利的，在許多場合是限制使用的。目前國內(nèi)主要使用的耐蝕電磁閥用軟磁合金是1J117和1J116，其主要性能指標(biāo)
如下 從上表可看到，兩種合金具有較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和較低的矯頑力，但合金的 電阻率很低，只有0.45 μ Ω. m，對于普通的電磁閥，如空調(diào)四通閥、洗衣機(jī)用電磁閥等開合 頻率較低的電磁閥，此類材料有良好的使用性能，但是，對于勵磁電流脈沖頻率很高的電磁 閥，如高速紡織機(jī)、針織機(jī)用電磁閥，由于此類合金的電阻率很低，在快速磁化過程中產(chǎn)生 很大的渦流，電磁閥的動作頻率無法實現(xiàn)快速響應(yīng)，在這種場合此類材料是無法使用的。兩 種合金的切削性能比較差，與鐵素體不銹鋼相似。從專利查新所得到的技術(shù)文獻(xiàn)看，CN1046243公開了一種耐鹽霧、高磁感鐵素體 軟磁合金，其特征在于該合金的化學(xué)成份(重量％ )為9.0 11.0%鉻、3.0 4.0%鉬、 0. 3 0. 7%鈦、0. 8 1. 2%鎳，余為鐵和雜質(zhì)或9. 0 11. 0%鉻、3. 0 4. 0%鉬、0. 3 0. 7%鈦、0. 8 1. 2%銅，余為鐵和雜質(zhì)。從合金成分判斷，該類合金的電阻率比較低，切削 性能也比較差。CN1594637公開了一種電磁閥用不銹鋼芯鐵及其制備方法，其特征在于化 學(xué)成分滿足(重量)C含量小于0.08%，Si含量為0.8 2.5%，Cr含量為16 20%， Mn含量為0. 2 0. 8%, Mo含量為0. 5 1. 5%，S含量為0. 2 0. 4%，Ti含量為0. 2 0.6%,Ni含量小于0. 20 %，稀土 Re含量小于0. 1 %，其余為鐵，從合金成分判斷，盡管切削 性能比較好，但電阻率比較低。 從現(xiàn)有Fe-Cr系耐蝕電磁閥材料看，綜合性能都不太理想，尤其是高電阻率、抗渦 流性能優(yōu)良的耐蝕電磁閥材料比較缺乏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電磁閥用高電阻易切削耐蝕軟磁合金，它是對1J117等 傳統(tǒng)鐵素體類耐蝕軟磁合金的改進(jìn)，通過添加Al和Si提高合金的電阻率，通過添加Mo改 善耐蝕性能，添加S改善切削性能。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
一種電磁閥用高電阻易切削耐蝕軟磁合金，其化學(xué)成分重量百分比為Cr11 22% ；
Al0. 8 2. 5% ；
Si1 3% ；
Mn0. 20 1. 0% ；
C彡 0. 06% ；
S0. 15 0. 30% ；
P彡 0. 02% ；
Mo0. 4 3. 0% ；
余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
優(yōu)選地，電磁閥用高電阻易切削耐蝕軟磁
Cr13 18% ；
Al0. 8 2. 5% ；
Si1 3% ；
Mn0. 20 1. 0% ；
C彡 0. 06% ；
S0. 15 0. 30% ；
P彡 0. 02% ；
Mo0. 4 3. 0% ；
余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
下面對本發(fā)明的電磁閥用高電阻易切削耐蝕軟磁合金的化學(xué)成分控制范圍的理 由作如下說明
Cr 11 22%
Fe-Cr兩元合金是組成鐵素體類耐蝕軟磁合金的基本元素，Cr元素的加入量考慮 三個因素，一是保證形成單相鐵素體固溶體，二是考慮磁性能，在Fe中加入Cr，會降低飽和 磁感應(yīng)強(qiáng)度，三是要考慮耐蝕性，Cr是提高合金耐蝕性最有效的元素，綜合考慮三方面的因 素將Cr含量控制在11 22%，最佳控制范圍為13 18%。Al 0.8 2. 5%:加入Al的主要作用是提高合金的電阻率，同時可提高合金的導(dǎo)磁率，可提高低磁
4場下的磁感應(yīng)強(qiáng)度，但Al的過多加入會降低飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，Al還可改善合金的耐蝕性和 耐磨性。因此，Al的控制范圍為0. 8 2.5%。Si 0.5 3.0%:Si也可提高合金的電阻，但作用比Al小，同時可提高合金的導(dǎo)磁率，加入Si還可 提高硬度和耐磨性，但過多加入會惡化加工性能，因此，Si的控制范圍為0. 5 3. 0%。Mn 0.20 1.0%:Mn的加入主要是為了改善合金的熱加工性能，與S結(jié)合形成MnS，改善合金的切削 性能。C≤O. 06% C在合金固溶體中以間隙原子和碳化物形式存在，當(dāng)形成間隙原子時，引起晶格畸 變，從而造成磁疇壁位移阻力，對磁性能有顯著損害。當(dāng)以碳化物形式存在時，碳化物成為 非磁性摻雜物，釘扎磁疇壁，使磁疇壁位移困難，也會降低磁性能。但是，在合金的生產(chǎn)過程 中，C是不可避免的雜質(zhì)，C不能無限降低，而且降低C的含量會造成成本的上升，從磁性能 和制造成本兩方面考慮，將C控制在< 0.06%。S 0.15 0.30%:S在合金中的溶解極低，在合金一般以硫化物的形態(tài)存在，主要以MnS形態(tài)存在， MnS夾雜物割斷了基體的連續(xù)性和應(yīng)力集中源，使車屑易斷，MnS的潤滑作用使刀具的磨損 減小，從而改善了切削性能。但是S的加入對磁性能有害，應(yīng)對S的加入量加以限制，S控 制在 0. 15 0. 30%。S與Al、Mn聯(lián)合加入有利于形成改善切削性能的復(fù)合型夾雜物，生成以氧化鋁為 核心外圍包裹MnS的球狀夾雜物，由于氧化鋁核心硬度高，高溫塑性差，這種復(fù)合型MnS夾 雜物在壓延加工過程中延展變得困難，從而容易得到球狀或紡錘狀的硫化物。相關(guān)研究表 明，硫化物夾雜成球狀或紡錘狀，比線條狀更有利于切削，因此，希望鋼中的硫化物呈球狀 或紡錘狀，S與Al、Mn的聯(lián)合加入并經(jīng)過適當(dāng)?shù)闹圃旃に嚕景l(fā)明合金中硫化物基本呈球狀 或紡錘狀均勻分布在合金基體中，切削性能十分優(yōu)良。P 不大于 0.02%:P是對合金磁性能有害的元素，希望其越低越好，但是控制過低會導(dǎo)致制造成本的 增力口，因此，P控制范圍為不大于0. 02%.本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效 果本發(fā)明電磁閥用高電阻易切削耐蝕軟磁合金通過添加Al和Si提高了合金的電阻率，通 過添加Mo改善了合金的耐蝕性能，通過添加S改善了合金的切削性能；采用本技術(shù)生產(chǎn)的 軟磁合金，具有磁性能優(yōu)良，電阻率高，切削性能好的綜合特點(diǎn)，特別適用于制作動作頻率 高，響應(yīng)性快的電磁閥閥芯。
具體實施例方式一種電磁閥用高電阻易切削耐蝕軟磁合金，其化學(xué)成分重量百分比為Cr 11 22% ；Al 0. 8 2. 5 % ;Si 1 3 % ;Mn 0. 20 1. 0 % ;C ≤ 0. 06 % ;S 0. 15 0. 30 % ； P≤0. 02% ；Mo 0. 4 3. 0% ；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。其中，Cr含量最佳控制范圍 為13 18%。
上述合金的制造方法基本是常規(guī)的方法，下面根據(jù)工藝流程對合金的制造方法說 明如下1、合金的冶煉合金的冶煉采用電弧爐和爐外精煉，爐外精煉的方式可以是AOD (氬氧脫碳法)， 也可以是VOD (真空吹氧脫碳法)。冶煉按常規(guī)工藝操作，前提是合金成分要保證符合要求， 并保證脫氣良好。合金的冶煉方式也可以采用感應(yīng)爐冶煉。2、合金的熱加工將鋼錠以軋制方式加工成方坯，鋼錠加熱溫度為1100 1150°C，然后軋制成盤 圓，軋制溫度為1050 1120°C。鋼錠也可采用鍛造方式開坯，工藝加熱溫度也為1100 1150°C，然后軋制成盤圓。3、進(jìn)行退火熱處理為改善磁性能為目的的熱處理工藝為850°C 950°C，溫度過高則會導(dǎo)致合金晶 粒過于粗大，影響機(jī)加工性能，溫度過低則合金的磁性能會不能充分提高。本發(fā)明以Fe-Cr耐蝕軟磁合金為基礎(chǔ)，通過添加Al、Si提高電阻率，通過添加Mo、 Al提高耐蝕性能，通過添加A1、S提高合金的切削性能，同時，合金具有較高的磁性能。合金 具有優(yōu)良的綜合性能，達(dá)到的各項性能指標(biāo)(磁場強(qiáng)度分別為400A/m、800A/m、2000A/m時 的磁感應(yīng)強(qiáng)度B4QQ、B800, B2000,以及矯頑力He)如下B400 彡 0. 80T, B800 彡 1. 00，B2000 ^ 1. 20, Hc ^ 92. 0,電阻率彡 0. 98 μ Ω · m，切削性 能比1J117類合金提高一倍。由于合金的電阻率高，該合金具有十分優(yōu)良的交流性能，特別適用于制造開啟頻 率高的電磁閥。具體實施例詳述如下熔煉如表1所示化學(xué)成分的合金并澆鑄成2. 3噸鋼錠，初軋160X 160方坯，實施 熱軋加工，加工成直徑為10. Omm的盤條，進(jìn)行850 950°C退火熱處理，取樣測量各項物理 性能，將其結(jié)果示于表2。 表1合金的化學(xué)成分％ (重量百分比) 表 2*注切削條件Φ 5mm鉆頭，推力40Kg，轉(zhuǎn)速900rpm本發(fā)明實例1，采用電弧爐加AOD爐外精煉工藝冶煉表1所示成分1鋼錠，鋼錠 熱軋成160mm方坯，然后進(jìn)行熱軋盤條加工，具體工藝為熱軋坯加熱溫度1120°C，熱軋盤 條直徑為10mm，950°C退火熱處理，矯直，測試其物理性能，結(jié)果見表2，合金的電阻率達(dá)到 0. 99 μ Ω . m，切削性能比原合金提高近一倍，同時其磁性能也很優(yōu)良。發(fā)明實例2 5，與實施例1相同，具體試驗數(shù)據(jù)參見表1和表2。從這些實施例的結(jié)果可看出，按照本發(fā)明規(guī)定的成分范圍和工藝條件進(jìn)行生產(chǎn)的 電磁閥用耐蝕軟磁合金，具有高電阻、易切削的特點(diǎn)，同時其磁性能也很優(yōu)良，由于合金的 電阻率高，磁化時渦流小，該類合金十分適用于制作高頻電磁閥。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明， 而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變 化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種電磁閥用高電阻易切削耐蝕軟磁合金，其特征在于重量百分比組分為Cr 11～22％；Al 0.8～2.5％；Si 1～3％；Mn 0.20～1.0％；C ≤0.06％；S 0.15～0.30％；P ≤0.02％；Mo 0.4～3.0％；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁閥用高電阻易切削耐蝕軟磁合金，其特征在于重量百分比組分為Cr13 ‘18% ；Al0. 8 ‘-2. 5% ；Si1 3% ；Mn0. 20 1. 0% ；C^ 0.06% ；S0. 15 0. 30%P^ 0.02% ；Mo0. 4 ‘-3. 0% ；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電磁閥用高電阻易切削耐蝕軟磁合金，其化學(xué)成分重量百分比為Cr 11～22％；Al 0.8～2.5％；Si 1～3％；Mn 0.20～1.0％；C≤0.06％；S 0.15～0.30％；P≤0.02％；Mo 0.4～3.0％；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。其中Cr含量最佳控制范圍為13～18％。本發(fā)明電磁閥用高電阻易切削耐蝕軟磁合金通過添加Al和Si提高了合金的電阻率，通過添加Mo改善了合金的耐蝕性能，通過添加S改善了合金的切削性能；采用本技術(shù)生產(chǎn)的軟磁合金，具有磁性能優(yōu)良，電阻率高，切削性能好的綜合特點(diǎn)，特別適用于制作動作頻率高，響應(yīng)性快的電磁閥閥芯。
文檔編號F16K31/06GK101892440SQ200910051869
公開日2010年11月24日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者倪和勇, 陸建生, 黃海燕 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司