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一種耐高溫新能源汽車磁力水泵用粉末冶金磁環(huán)及其制作方法與流程

文檔序號:12128784閱讀:422來源:國知局

本發(fā)明涉及磁性材料技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種耐高溫新能源汽車磁力水泵用粉末冶金磁環(huán)及其制作方法。



背景技術(shù):

軟磁材料,是一類常見的功能材料,廣泛地應(yīng)用在電動機、發(fā)電機、變壓器、傳感器以及其他電氣設(shè)備中,是現(xiàn)代文明的先進設(shè)備中非常重要的組成部分。其特點是在較小的磁場下能較快地響應(yīng)并達到飽和磁化狀態(tài),且在去掉外磁場后磁化狀態(tài)幾乎消失,易于通過輕微地改變外場而控制材料的磁化狀態(tài)。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,環(huán)境友好、節(jié)能減排、綠色新能源汽車的普及率逐年遞增,軟磁材料的需求量也穩(wěn)步增加,尤其是用于新能源車輛的電機、控制器等電器的磁力水泵關(guān)鍵零件內(nèi)、外磁環(huán)的市場規(guī)模將日益增大。磁環(huán)又稱鐵氧體磁環(huán)是電子電路中常用的抗干擾元件,對于高頻噪聲有很好的抑制作用。

鐵氧體可以將其看成是鐵的氧化物和其他金屬氧化物的復合體,常用的鐵氧體主要是錳鋅、鎳鋅和鎂鋅系列的鐵氧體。錳鋅鐵氧體具有高飽和磁感應(yīng)強度、高磁導率、高電阻率、低功耗等優(yōu)良特性,其性能的好壞直接決定著軟磁材料的性能優(yōu)劣,因而對錳鋅鐵氧體的性能改進尤為重要,有關(guān)其研究也較多,比如《CaO對Mn-Zn鐵氧體微觀結(jié)構(gòu)與磁性能的影響》采用傳統(tǒng)氧化物陶瓷工藝制備了CaO-Bi2O3-MoO3-Nb2O5復合摻雜高磁導率Mn-Zn鐵氧體材料,利用掃描電子顯微鏡(SEM)、B-H測試儀和阻抗分析儀等對材料結(jié)構(gòu)和磁性能進行了表征,研究了不同添加量CaO對高磁導率Mn-Zn鐵氧體的微觀結(jié)構(gòu)和磁性能的影響。結(jié)果表明,添加適量的CaO可以細化晶粒、提高材料的頻率特性和品質(zhì)因數(shù) Q,降低材料的損耗;當質(zhì)量分數(shù)CaO=0.03%時,材料具有最佳的綜合性能:μi=9772.22,L200/L10=99.36%,室溫 PCV=435.14mW/cm3。

然而文獻中僅僅是在微觀水平上對錳鋅鐵氧體進行改進,盡管其頻率特性有所改善,但用于制備磁環(huán)時存在磁性低、不耐腐蝕、耐酸堿性差、硬度小不耐磨等缺陷,因而急需對現(xiàn)有技術(shù)中磁環(huán)的配方和工藝流程重新組合改性,適當添加一些合金元素和潤滑助劑等以提高其耐腐蝕、耐酸堿等性能,提高磁環(huán)的使用壽命。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術(shù)的缺陷,提供一種耐高溫新能源汽車磁力水泵用粉末冶金磁環(huán)及其制作方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:

一種耐高溫新能源汽車磁力水泵用粉末冶金磁環(huán),由下列重量份的原料制成:鉻19-21、碳0.025-0.028、鎢0.2-0.4、釔0.6-0.9、銅11-13、納米石墨粉0.9-1.4、氧化鈮0.6-0.8、高密度聚乙烯粉1-2、氫氧化鋁0.2-0.4、乙基三甲氧基硅烷1.9-2.4、瀝青乳液2-3、石油樹脂7-9、錳鋅鐵氧體0.7-0.9、鐵52-55,所述的錳鋅鐵氧體其摩爾配方比為氧化鐵:氧化錳:氧化鋅=51.5:24.5:24。

所述的一種耐高溫新能源汽車磁力水泵用粉末冶金磁環(huán)的制作方法,包括以下步驟:

(1)將納米石墨粉添加到瀝青乳液中,超聲分散均勻后,加入乙基三甲氧基硅烷加熱至50-70℃,充分攪拌5-8小時,噴霧干燥;

(2)將銅粉投入坩堝電阻爐中迅速升溫至完全熔化,加入步驟(1)物料超聲波攪拌混勻,保溫靜置20-25分鐘,將金屬液經(jīng)氣體霧化制粉設(shè)備得粒徑在100μm以下的銅包覆改性納米石墨粉;

(3)將錳鋅鐵氧體采用鋼球濕磨2-3小時,烘干于900-920℃下預(yù)燒2小時,加入氧化鈮、高密度聚乙烯粉進行二次球磨4-5小時,烘干加入質(zhì)量比為12%的聚乙烯醇水溶液、步驟(2)物料超聲分散20-30分鐘,噴霧干燥得混合粉體;

(4)將鐵粉和鉻、碳、鎢、釔粉投入混粉機中球磨混合,加入步驟(3)混合粉體、石油樹脂及其他剩余成分加熱至50-60℃,攪拌30-40分鐘真空干燥,加入到模具中壓制成所需形狀,得到生坯;

(5)將上述生坯放入燒結(jié)爐中,在氮氣的保護氣氛下,2小時升溫至500℃,保溫30分鐘,再1小時升溫至800℃,保溫30分鐘,而后1小時升溫至1100-1150℃,保溫2小時,關(guān)火隨爐冷卻至室溫放入退火爐中,在氮氣保護下800℃退火兩小時出料。

本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明將改性后的納米石墨粉表面覆蓋一層銅膜作為固體潤滑劑,密度差小、物理和力學性能相近,改善了其與基體的浸潤性且界面結(jié)合強度高,密度增加,減少偏析,且包覆層可以起到保護固體潤滑劑免受高溫引起的蒸發(fā)或氧化的作用,可顯著提高材料的強度和摩擦性能;同時本發(fā)明還添加改性錳鋅鐵氧體并復合鎢、釔等成分,采用分階段緩慢升溫燒結(jié)、高溫退火工藝,可以細化晶粒,促進晶粒分布均勻,減小材料內(nèi)應(yīng)力,改善材料微觀形貌,提高材料的頻率特性和品質(zhì)因數(shù),降低材料的損耗,制得的產(chǎn)品阻燃耐高溫,實現(xiàn)了軟磁鐵氧體磁環(huán)成串疊裝密堆不發(fā)生開裂、粘連掉塊的目標。

具體實施方式

一種耐高溫新能源汽車磁力水泵用粉末冶金磁環(huán),由下列重量份的原料制成:鉻19、碳0.025、鎢0.2、釔0.6、銅11、納米石墨粉0.9、氧化鈮0.6、高密度聚乙烯粉1、氫氧化鋁0.2、乙基三甲氧基硅烷1.9、瀝青乳液2、石油樹脂7、錳鋅鐵氧體0.7、鐵52,所述的錳鋅鐵氧體其摩爾配方比為氧化鐵:氧化錳:氧化鋅=51.5:24.5:24。

所述的一種耐高溫新能源汽車磁力水泵用粉末冶金磁環(huán)的制作方法,包括以下步驟:

(1)將納米石墨粉添加到瀝青乳液中,超聲分散均勻后,加入乙基三甲氧基硅烷加熱至50-70℃,充分攪拌5-8小時,噴霧干燥;

(2)將銅粉投入坩堝電阻爐中迅速升溫至完全熔化,加入步驟(1)物料超聲波攪拌混勻,保溫靜置20-25分鐘,將金屬液經(jīng)氣體霧化制粉設(shè)備得粒徑在100μm以下的銅包覆改性納米石墨粉;

(3)將錳鋅鐵氧體采用鋼球濕磨2-3小時,烘干于900-920℃下預(yù)燒2小時,加入氧化鈮、高密度聚乙烯粉進行二次球磨4-5小時,烘干加入質(zhì)量比為12%的聚乙烯醇水溶液、步驟(2)物料超聲分散20-30分鐘,噴霧干燥得混合粉體;

(4)將鐵粉和鉻、碳、鎢、釔粉投入混粉機中球磨混合,加入步驟(3)混合粉體、石油樹脂及其他剩余成分加熱至50-60℃,攪拌30-40分鐘真空干燥,加入到模具中壓制成所需形狀,得到生坯;

(5)將上述生坯放入燒結(jié)爐中,在氮氣的保護氣氛下,2小時升溫至500℃,保溫30分鐘,再1小時升溫至800℃,保溫30分鐘,而后1小時升溫至1100-1150℃,保溫2小時,關(guān)火隨爐冷卻至室溫放入退火爐中,在氮氣保護下800℃退火兩小時出料。

利用本發(fā)明制得的粉末冶金磁環(huán)具有如下技術(shù)特征:

(1)密度:5.15g/cm3

(2)初始磁導率μi=9785.12;

(3)頻率穩(wěn)定性參數(shù)L200/L10=99.55%;

(4)室溫體積功耗PCV=415.15mW/cm3。

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