專利名稱：Fe－Ni軟磁合金的微注射成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于注射成形技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種Fe-Ni軟磁合金的微注射成形方法，適用于制備高尺寸精度微型Fe-Ni軟磁合金零部件。
背景技術(shù)：
Fe-50％Ni軟磁合金具有高的磁導(dǎo)率、高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、低的矯頑力，被廣泛用作各種變壓器、繼電器、電磁離合器、陀螺儀、自動(dòng)同步馬達(dá)、電子表微型馬達(dá)等零部件以及助聽器、揚(yáng)聲器等磁路零件的鐵芯、極靴等，在電子、通訊、遙感、遙控等領(lǐng)域得到十分廣泛應(yīng)用。隨著磁路元件向微型化、多功能化方向發(fā)展，合金零部件也向微型化發(fā)展，尺寸越來越小，許多零部件的重量小于0.1g，尺寸精度要求越來越高，采用傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法制備這些零件原材料浪費(fèi)大，成本高，效率極低。
粉末注射成形是將傳統(tǒng)粉末冶金和塑料注塑成形技術(shù)相結(jié)合而形成的一種新的零部件加工技術(shù)，被譽(yù)為世界上目前最熱門的材料成形技術(shù)之一，該技術(shù)的最大特點(diǎn)是將塑料注塑成形技術(shù)引入到粉末冶金的成形工藝中，特別適合薄壁、復(fù)雜形狀零部件的近終形批量化生產(chǎn)。由于成形過程為流動(dòng)充模，成形坯密度均勻，因此，所制備的產(chǎn)品尺寸精度高，并且具有組織均勻、性能優(yōu)越的特點(diǎn)。
對(duì)于重量小于0.1克的微型件的粉末注射成形，由于尺寸小，喂料填充模腔時(shí)的流動(dòng)過程更為復(fù)雜，為了保證產(chǎn)品形狀和尺寸精度，對(duì)注射成形工藝提出了更高的要求，可稱為粉末微注射成形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種Fe-Ni軟磁合金的微注射成形方法，制備高尺寸精度微型軟磁合金異型件，尤其是制備重量小于0.1克的軟磁合金微型件。
由于尺寸小，精度高，在微型件成形過程中，喂料與模腔模壁之間的摩擦力的作用顯著出來，喂料的充模流動(dòng)更為復(fù)雜。因此，對(duì)于微注射成形，模具的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。為了解決該問題，本發(fā)明采用點(diǎn)澆口模具來減小注射后模內(nèi)的剩余壓力，有利于產(chǎn)品尺寸精度控制。為了減小喂料與模壁之間的摩擦力，有利于喂料填充模腔，對(duì)每個(gè)模腔均采用環(huán)繞加熱和冷卻方式，注射時(shí)加熱有利于喂料流動(dòng)填充模腔，注射成形后迅速冷模腔有利于注射坯的脫模。本發(fā)明是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的1.原料粉末的制備將鐵粉、鎳粉按重量百分比Fe∶Ni＝(49.5～51)∶(49～50.5)的比例配料，利用高能球磨機(jī)將粉末球磨混合2～8小時(shí)，得到合金復(fù)合粉末。
2.粘結(jié)劑的制備將石蠟、高密度聚乙烯、聚丙烯、硬脂酸按比例混合均勻得到粘結(jié)劑，其比例為石蠟20～70％，高密度聚乙烯5～50％，聚丙烯5～50％，硬脂酸1～10％，均為重量百分比。
2.喂料的制備將步驟1得到的粉末與步驟2得到的粘結(jié)劑混合均勻制成喂料，喂料中粉末所占體積比為50～66％，最佳為55～62％。
3.注射成形喂料在注射機(jī)上注射成形，注射溫度為120～180℃，注射壓力為80～140MPa。注射成形時(shí)，模腔溫度在50～120℃之間；成形后，在模腔溫度為10～40℃時(shí)脫模。
4.脫脂注射坯采用溶劑脫脂+后續(xù)熱脫脂的脫脂工藝，首先在三氯乙烯中將注射坯溶劑脫脂2～10小時(shí)，然后烘干。熱脫脂在20～800℃間進(jìn)行，共需要時(shí)間為4～20小時(shí)。
5.燒結(jié)注射坯體脫脂和預(yù)燒結(jié)后，在燒結(jié)爐中1300～1400℃的溫度下燒結(jié)，保溫1～12小時(shí)。
6、熱處理燒結(jié)產(chǎn)品在1000～1200℃的溫度范圍內(nèi)熱處理1～10小時(shí)，得到軟磁合金微型零部件。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、將粉末注射成形技術(shù)應(yīng)用于高尺寸精度軟磁合金微型零部件的生產(chǎn)中，解決了傳統(tǒng)機(jī)械加工方法制備這些零件原材料浪費(fèi)大、成本高、效率低的缺點(diǎn)，燒結(jié)產(chǎn)品不需機(jī)加工處理，喂料可重復(fù)利用，材料利用率達(dá)100％。將金屬粉末與粘結(jié)劑混合后，得到的喂料混合均勻，喂料在注射成形機(jī)上注射成形得到的成形坯密度均勻，燒結(jié)時(shí)收縮一致，產(chǎn)品尺寸精度高。
2、。利用高能球磨機(jī)將粉末預(yù)混合，原料混合粉末的成分更加均勻，粒度更細(xì)小，燒結(jié)活性增加，燒結(jié)產(chǎn)品的密度高。高能球磨還改變了粉末的粒度和粒度分布，提高了復(fù)合粉末在喂料中的體積比，減小產(chǎn)品燒結(jié)時(shí)的收縮和變形。
3、采用溶劑脫脂和熱脫脂相結(jié)合的工藝，不僅縮短了整個(gè)脫脂時(shí)間，同時(shí)減少了坯體變形風(fēng)險(xiǎn)，提高了生產(chǎn)效率和成品率，所生產(chǎn)的產(chǎn)品尺寸精度高，性能均勻一致，且可批量生產(chǎn)，成本低。采用該方法制備的Fe-Ni軟磁合金零部件的致密度大于97％，初始磁導(dǎo)率為2.5mH/m，最大磁導(dǎo)率可達(dá)32.0mH/m，矯頑力不大于20A/m，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度1.40～1.52T，尺寸精度在±0.3％之內(nèi)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1按重量百分比鐵∶鎳為50∶50的比例配好粉末，然后在高能球磨機(jī)中球磨6小時(shí)，粘結(jié)劑由60％石蠟、25％高密度聚乙烯、10％聚丙烯和5％硬脂酸組成，粉末的體積比為62％，將粉末與粘結(jié)劑在SK-160型開放式煉膠機(jī)上混合后，再在PSJ32型混煉擠出機(jī)上制粒，使喂料進(jìn)一步均勻，喂料在CJ80-E型注射機(jī)上注射成形，注射溫度為160℃，注射壓力為110MPa，模腔溫度為70℃。成形后待模腔溫度降為30℃后進(jìn)行脫模，得到注射坯。所得的注射坯在三氯乙烯中萃取脫脂2小時(shí)，再在50℃溫度下干燥30分鐘后置于氣氛脫脂爐中進(jìn)行熱脫脂，脫脂時(shí)間為6小時(shí)。將脫脂坯在氫氣氣氛中1350℃燒結(jié)4小時(shí)后，在1180℃真空氣氛中熱處理2小時(shí)，即得到軟磁合金微型零部件。
實(shí)施例2按重量百分比鐵∶鎳為50∶50的比例配好粉末，然后在高能球磨機(jī)中球磨6小時(shí)，粘結(jié)劑由60％石蠟、25％高密度聚乙烯、10％聚丙烯和5％硬脂酸組成，粉末的體積比為60％，將粉末與粘結(jié)劑在SK-160型開放式煉膠機(jī)上混合后，再在PSJ32型混煉擠出機(jī)上制粒，使喂料進(jìn)一步均勻，喂料在CJ80-E型注射機(jī)上注射成形，注射溫度為160℃，注射壓力為100MPa，模腔溫度為60℃。成形后待模腔溫度降為30℃后進(jìn)行脫模，得到注射坯。所得的注射坯在三氯乙烯中萃取脫脂4小時(shí)，再在60℃溫度下干燥30分鐘后置于氣氛脫脂爐中進(jìn)行熱脫脂，脫脂時(shí)間為6小時(shí)。將脫脂坯在氫氣氣氛中1350℃燒結(jié)4小時(shí)后，在1180℃真空氣氛中熱處理2小時(shí)，即得到軟磁合金微型零部件。
實(shí)施例3按重量百分比鐵∶鎳為50∶50的比例配好粉末，然后在高能球磨機(jī)中球磨6小時(shí)，粘結(jié)劑由55％石蠟、15％高密度聚乙烯、25％聚丙烯和5％硬脂酸組成，粉末的體積比為58％，將粉末與粘結(jié)劑在SK-160型開放式煉膠機(jī)上混合后，再在PSJ32型混煉擠出機(jī)上制粒，使喂料進(jìn)一步均勻，喂料在CJ80-E型注射機(jī)上注射成形，注射溫度為160℃，注射壓力為100MPa，模腔溫度為60℃。成形后待模腔溫度降為30℃后進(jìn)行脫模，得到注射坯。所得的注射坯在三氯乙烯中萃取脫脂4小時(shí)，再在60℃溫度下干燥30分鐘后置于氣氛脫脂爐中進(jìn)行熱脫脂，脫脂時(shí)間為6小時(shí)。將脫脂坯在氫氣氣氛中1360℃燒結(jié)4小時(shí)后，在1180℃真空氣氛中熱處理4小時(shí)，即得到軟磁合金微型零部件。
實(shí)施例4按重量百分比鐵∶鎳為50∶50的比例配好粉末，然后在高能球磨機(jī)中球磨4小時(shí)，粘結(jié)劑由45％石蠟、10％高密度聚乙烯、40％聚丙烯和5％硬脂酸組成，粉末的體積比為58％，將粉末與粘結(jié)劑在SK-160型開放式煉膠機(jī)上混合后，再在PSJ32型混煉擠出機(jī)上制粒，使喂料進(jìn)一步均勻，喂料在CJ80-E型注射機(jī)上注射成形，注射溫度為160℃，注射壓力為100MPa，模腔溫度為70℃。成形后待模腔溫度降為30℃后進(jìn)行脫模，得到注射坯。所得的注射坯在三氯乙烯中萃取脫脂2小時(shí)，再在60℃溫度下干燥30分鐘后置于氣氛脫脂爐中進(jìn)行熱脫脂，脫脂時(shí)間為8小時(shí)。將脫脂坯在氫氣氣氛中1370℃燒結(jié)4小時(shí)后，在1180℃真空氣氛中熱處理4小時(shí)，即得到軟磁合金微型零部件。
實(shí)施例5按重量百分比鐵∶鎳為50∶50的比例配好粉末，然后在高能球磨機(jī)中球磨4小時(shí)，粘結(jié)劑由40％石蠟、15％高密度聚乙烯、40％聚丙烯和5％硬脂酸組成，粉末的體積比為56％，將粉末與粘結(jié)劑在SK-160型開放式煉膠機(jī)上混合后，再在PSJ32型混煉擠出機(jī)上制粒，使喂料進(jìn)一步均勻，喂料在CJ80-E型注射機(jī)上注射成形，注射溫度為160℃，注射壓力為100MPa，模腔溫度為60℃。成形后待模腔溫度降為30℃后進(jìn)行脫模，得到注射坯。所得的注射坯在三氯乙烯中萃取脫脂2小時(shí)，再在60℃溫度下干燥30分鐘后置于氣氛脫脂爐中進(jìn)行熱脫脂，脫脂時(shí)間為8小時(shí)。將脫脂坯在真空氣氛中1380℃燒結(jié)2小時(shí)后，在1100℃真空氣氛中熱處理4小時(shí)，即得到軟磁合金微型零部件。
實(shí)施例6按重量百分比鐵∶鎳為49.5∶50.5的比例配好粉末，然后在高能球磨機(jī)中球磨6小時(shí)，粘結(jié)劑由40％石蠟、15％高密度聚乙烯、40％聚丙烯和5％硬脂酸組成，粉末的體積比為60％，將粉末與粘結(jié)劑在SK-160型開放式煉膠機(jī)上混合后，再在PSJ32型混煉擠出機(jī)上制粒，使喂料進(jìn)一步均勻，喂料在CJ80-E型注射機(jī)上注射成形，注射溫度為160℃，注射壓力為100MPa，模腔溫度為80℃。成形后待模腔溫度降為30℃后進(jìn)行脫模，得到注射坯。所得的注射坯在三氯乙烯中萃取脫脂2小時(shí)，再在60℃溫度下干燥30分鐘后置于氣氛脫脂爐中進(jìn)行熱脫脂，脫脂時(shí)間為8小時(shí)。將脫脂坯在真空氣氛中1360℃燒結(jié)4小時(shí)后，在1100℃氫氣氣氛中熱處理4小時(shí)，即得到軟磁合金微型零部件。
實(shí)施例7按重量百分比鐵∶鎳為51∶49的比例配好粉末，然后在高能球磨機(jī)中球磨4小時(shí)，粘結(jié)劑由40％石蠟、30％高密度聚乙烯、25％聚丙烯和5％硬脂酸組成，粉末的體積比為58％，將粉末與粘結(jié)劑在SK-160型開放式煉膠機(jī)上混合后，再在PSJ32型混煉擠出機(jī)上制粒，使喂料進(jìn)一步均勻，喂料在CJ80-E型注射機(jī)上注射成形，注射溫度為160℃，注射壓力為100MPa，模腔溫度為70℃。成形后待模腔溫度降為30℃后進(jìn)行脫模，得到注射坯。所得的注射坯在三氯乙烯中萃取脫脂4小時(shí)，再在60℃溫度下干燥30分鐘后置于氣氛脫脂爐中進(jìn)行熱脫脂，脫脂時(shí)間為8小時(shí)。將脫脂坯在真空氣氛中1360℃燒結(jié)4小時(shí)后，在1100℃氫氣氣氛中熱處理4小時(shí)，即得到軟磁合金微型零部件。
實(shí)施例8按重量百分比鐵∶鎳為50.5∶49.5的比例配好粉末，然后在高能球磨機(jī)中球磨4小時(shí)，粘結(jié)劑由40％石蠟、15％高密度聚乙烯、40％聚丙烯和5％硬脂酸組成，粉末的體積比為58％，將粉末與粘結(jié)劑在SK-160型開放式煉膠機(jī)上混合后，再在PSJ32型混煉擠出機(jī)上制粒，使喂料進(jìn)一步均勻，喂料在CJ80-E型注射機(jī)上注射成形，注射溫度為160℃，注射壓力為90MPa，模腔溫度為70℃。成形后待模腔溫度降為30℃后進(jìn)行脫模，得到注射坯。所得的注射坯在三氯乙烯中萃取脫脂4小時(shí)，再在60℃溫度下干燥30分鐘后置于氣氛脫脂爐中進(jìn)行熱脫脂，脫脂時(shí)間為8小時(shí)。將脫脂坯在真空氣氛中1370℃燒結(jié)4小時(shí)后，在1100℃真空氣氛中熱處理4小時(shí)，即得到軟磁合金微型零部件。
權(quán)利要求
1.一種Fe-Ni軟磁合金的微注射成形方法，其特征在于a、原料粉末的制備將鐵粉、鎳粉按重量百分比Fe∶Ni＝49.5～51∶49～50.5的比例配料，利用高能球磨機(jī)將粉末球磨混合2～10小時(shí)，得到合金復(fù)合粉末；b、喂料的制備將步驟a得到的粉末與粘結(jié)劑混合均勻制成喂料，喂料中粉末所占體積為50～66％；其粘結(jié)劑由重量百分比為由重量百分比為20～70％石蠟、5～50％高密度聚乙烯、5～50％聚丙烯、1～10％硬脂酸組成；c、注射成形喂料在注射機(jī)上注射成形，注射溫度為120～180℃，注射壓力為80～140MPa，注射成形時(shí)，模腔溫度在50～120℃之間；成形后，在模腔溫度為10～40℃時(shí)脫模；d、脫脂注射坯采用溶劑脫脂+后續(xù)熱脫脂的脫脂工藝，首先在三氯乙烯中將注射坯溶劑脫脂2～10小時(shí)，然后烘干；熱脫脂在20～800℃間進(jìn)行，共需要時(shí)間為4～20小時(shí)；e、燒結(jié)和熱處理注射坯體脫脂和預(yù)燒結(jié)后，在燒結(jié)爐中1300～1400℃的溫度下燒結(jié)，保溫1～12小時(shí)；燒結(jié)產(chǎn)品在1000～1200℃的溫度范圍內(nèi)熱處理1～10小時(shí)，得到軟磁合金微型零部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于喂料中粉末所占體積為55～62％。
全文摘要
一種Fe－Ni軟磁合金的微注射成形方法，屬于注射成形技術(shù)領(lǐng)域。將鐵粉、鎳粉按重量百分比Fe∶Ni＝49.5～51∶49～50.5的比例配料，利用高能球磨機(jī)將粉末球磨混合得到合金復(fù)合粉末，然后加入粘結(jié)劑，將粉末與粘結(jié)劑混合均勻制成喂料，喂料在注射機(jī)上注射成形，注射坯體脫脂后，在燒結(jié)爐中1300～1400℃的溫度下燒結(jié)，燒結(jié)產(chǎn)品在1000～1200℃的溫度范圍內(nèi)熱處理1～10小時(shí)，得到軟磁合金微型零部件。其優(yōu)點(diǎn)在于可以制備出重量小于0.1g、尺寸精度在±0.3％之內(nèi)軟磁合金微型零部件，致密度大于97％，初始磁導(dǎo)率為2.5mH/m，最大磁導(dǎo)率可達(dá)32.0mH/m，矯頑力不大于20A/m，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度1.40～1.52T。材料利用率幾乎達(dá)100％。
文檔編號(hào)H01F41/00GK1846906SQ20061001189
公開日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月15日
發(fā)明者曲選輝, 費(fèi)瑞祥, 秦明禮, 段柏華, 何新波 申請(qǐng)人:北京創(chuàng)卓科技有限公司, 北京科技大學(xué)