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(fù)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(dǎo)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(fù)合摻雜高磁導(dǎo)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(dǎo)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(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?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(dāng)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?jǐn)嚢?-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(xué)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(fù)合鎢、釔等成分，采用分階段緩慢升溫?zé)Y(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(biāo)。
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?jǐn)嚢?-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(dǎo)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。