復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯坯體制造方法及復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯的制造，特別是涉及一種復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯坯體制造方 法及復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，隨著電路的不斷升級(jí)，電路中的電子元件要求電流更高，需要磁導(dǎo)率高、飽 和磁通密度高、附加電流偏磁場(chǎng)后磁導(dǎo)率下降小的磁性元件。金屬磁體相對(duì)鐵氧體磁體有 更高的飽和磁通密度，金屬材料被當(dāng)作磁體的主體材料作為新的使用對(duì)象。但隨著電子產(chǎn) 品的小型化、輕薄化發(fā)展，要求電子零件也隨之小型化、輕薄化。然而隨著磁體的小型化，金 屬材料中高磁導(dǎo)率的材料往往以燒結(jié)為主的金屬鐵粉芯絕緣阻抗低，以膠水粘結(jié)為固化方 式存在老化的風(fēng)險(xiǎn)且機(jī)械強(qiáng)度低、磁導(dǎo)率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵 粉芯坯體制造方法及復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯制造方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下的技術(shù)方案予以解決：
[0005] -種復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯坯體的制造方法，所述復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯坯體由三層組成，其 中上層和下層由玻璃粉顆粒料壓制而成，夾設(shè)在所述上層和下層之間的中間層由金屬粉顆 粒料壓制而成，所述制造方法包括以下步驟：
[0006] (1)準(zhǔn)備所述玻璃粉顆粒料和所述金屬粉顆粒料；
[0007] (2)在20-120°C下分層壓制，下層的玻璃粉顆粒料填充后進(jìn)行第一次預(yù)壓，在所 述第一次預(yù)壓后填充中間層的金屬粉顆粒料進(jìn)行第二次預(yù)壓，最后填充上層的玻璃粉顆 粒料進(jìn)行最終壓制，制成復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯粗坯體，其中，所述第一次預(yù)壓的壓力為400~ 900MPa，所述第二次預(yù)壓的壓力為500~lOOOMPa，所述最終壓制的壓力為800~1800MPa， 且所述第二次預(yù)壓的壓力大于所述第一次預(yù)壓的壓力并小于所述最終壓制的壓力；
[0008] (3)將所述復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯粗坯體按預(yù)定形狀切削加工，制得所述復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉 芯坯體。
[0009] 優(yōu)選地，所述步驟（2)中，所述第一次預(yù)壓的壓力為400~500MPa，所述第二次預(yù) 壓的壓力為500~600MPa，所述最終壓制的壓力為1200~1800MPa。
[0010] 優(yōu)選地，所述玻璃粉顆粒料由95wt%~99wt%的玻璃粉和Iwt%~5wt%的粘 結(jié)劑混合造粒制成，所述玻璃粉包括如下重量百分比的各組分：50%~60%的二氧化硅、 20%~25%的氧化鈣和20%~25%的氧化鋇，所述粘結(jié)劑包括如下重量百分比的各組分： 醋酸丙酯65 %~90 %、聚乙烯縮丁醛5 %~25 %、鄰苯二甲酸二丁酯1 %~3 %和三油酸甘 油脂2 %~8 %。
[0011] 優(yōu)選地，所述金屬粉顆粒料由95wt%~99wt%的金屬粉和Iwt%~5wt%的粘結(jié) 劑混合造粒制成，所述金屬粉包括如下重量百分比的各組分：鐵45%~55%和鎳45%~ 55 %，所述粘結(jié)劑包括如下重量百分比的各組分：醋酸丙酯65 %~90 %、聚乙烯縮丁醛 5%~25%、鄰苯二甲酸二丁酯1 %~3%和三油酸甘油脂2%~8%。
[0012] -種復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯的制造方法，根據(jù)所述復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯坯體的制造方法制得 所述復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯坯體；將所述復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯坯體依次經(jīng)過(guò)排膠和退火處理后制得所 述復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯。
[0013] 優(yōu)選地，所述排膠和退火處理包括以下步驟：
[0014] 升溫階段：以0? 1~0? 5°C/min的升溫速率使溫度從20-30°C升至250~300°C， 待粘結(jié)劑排出后，以〇. 5~I. 5°C/min的升溫速率繼續(xù)升溫至400~450°C;
[0015] 保溫階段：在所述400~450°C的溫度下保溫0. 5~2h;
[0016] 降溫階段：所述保溫階段完成后，以5. 0~10.(TC/min的冷卻速率進(jìn)行降溫。
[0017] 優(yōu)選地，所述排膠和退火處理均是在自然空氣中進(jìn)行的。
[0018] -種由所述復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯坯體的制造方法制造的復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯坯體。
[0019] 一種由所述復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯的制造方法制造的復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯。
[0020] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的有益效果是：本發(fā)明采用多層復(fù)壓成型工藝能很好地解 決不同材質(zhì)的復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯成型的問(wèn)題，對(duì)產(chǎn)品的一致性也有保證，具有生產(chǎn)效率高，可 以連續(xù)壓制生產(chǎn)，自動(dòng)化程度較高，人工少等優(yōu)點(diǎn)，且產(chǎn)品的結(jié)合強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)均一，通過(guò)本 發(fā)明方法成型的復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯，不同材料層間的結(jié)合強(qiáng)度高，復(fù)壓成型的產(chǎn)品表面絕緣 阻抗>l〇〇〇MQ，而普通鐵粉芯絕緣電阻為10~100MQ，通過(guò)本發(fā)明的方法成型的復(fù)合結(jié)構(gòu) 鐵粉芯電感值達(dá)4. 7~5. 2yH，而普通鐵粉芯電感值為4. 0~4. 3yH。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)過(guò)分層壓制后成型的復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯粗坯體的橫 剖視圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯粗坯體經(jīng)切削后形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵 粉芯坯體的橫剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】并對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0024] 本發(fā)明提供一種復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯坯體的制造方法，在【具體實(shí)施方式】中，如圖2所 示，復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯坯體由三層組成，其中上層2和下層3由玻璃粉顆粒料壓制而成，夾設(shè) 在所述上層和下層之間的中間層1由金屬粉顆粒料壓制而成，制造方法包括如下步驟：
[0025] (1)準(zhǔn)備所述玻璃粉顆粒料和所述金屬粉顆粒料。
[0026] (2)在20-120°C下分層壓制，下層3的玻璃粉顆粒料填充后進(jìn)行第一次預(yù)壓，在所 述第一次預(yù)壓后填充中間層1的金屬粉顆粒料進(jìn)行第二次預(yù)壓，最后填充上層2的玻璃粉 顆粒料進(jìn)行最終壓制，制成復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯粗坯體，如圖1所示，其中，所述第一次預(yù)壓的 壓力為400~900MPa，所述第二次預(yù)壓的壓力為500~lOOOMPa，所述最終壓制的壓力為 800~ISOOMPa，且所述第二次預(yù)壓的壓力大于所述第一次預(yù)壓的壓力并小于所述最終壓 制的壓力；在分層壓制時(shí)，在20-120°C范圍內(nèi)的一具體溫度值±10°C范圍內(nèi)進(jìn)行。
[0027](3)將所述復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯粗坯體按預(yù)定形狀切削加工（本例中是將所述復(fù)合結(jié) 構(gòu)鐵粉芯粗坯體裝入切削機(jī)中，使用砂輪切削加工出坯體的圓柱部分，制備出復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵 粉芯坯體），制得的復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯坯體的橫截面剖視圖如圖2所示。
[0028] 其中，分層壓制是為了使不同的材料能保持一定的厚度，且不大量的滲透進(jìn)其他 材料層，在優(yōu)選的實(shí)施例中，發(fā)明人在經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選出復(fù)合結(jié)構(gòu)層間的第一 次預(yù)壓的壓力在400~500MPa，第二次預(yù)壓的壓力在500~600MPa，最終壓制的壓力在 1200~1800MPa時(shí)不同材料層結(jié)合力對(duì)于所述的切削加工效果較佳。
[0029] 在其他一些優(yōu)選的實(shí)施例匯中，所述玻璃粉顆粒料由95wt%~99wt%的玻璃 粉和Iwt%~5wt%的粘結(jié)劑混合造粒制成，所述玻璃粉包括如下重量百分比的各組分： 50 %~60 %的二氧化硅、20 %~25 %的氧化鈣和20 %~25 %的氧化鋇，所述粘結(jié)劑包括如 下重量百分比的各組分：醋酸丙酯65 %~90 %、聚乙烯縮丁醛5 %~25 %、鄰苯二甲酸二 丁酯1%~3%和三油酸甘油脂2%~8%。所述金屬粉顆粒料由95wt%~99wt%的金屬 粉和lwt%~5wt%的粘結(jié)劑混合造粒制成，所述金屬粉包括如下重量百分比的各組分：鐵 45 %~55 %和鎳45 %~55 %，所述粘結(jié)劑包括如下重量百分比的各組分：醋酸丙酯65 %~ 90%、聚乙烯縮丁醛5%~25%、鄰苯二甲酸二丁酯1 %~3%和三油酸甘油脂2%~8%。 [0030] 本發(fā)明還提供一種復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯的制造方法，在一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，具體包 括如下步驟：
[0031 ] 將經(jīng)上述實(shí)施例的制造方法制備得到的復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯坯體，依次經(jīng)過(guò)排膠和退 火處理得到所述復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯。
[0032] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述排膠和退火處理包括：
[0033]升溫階段：以0? 1~0? 5°C/min的升溫速率使溫度從20-30°C升至250~300°C， 待粘結(jié)劑排出后，以〇. 5~I. 5°C/min的升溫速率繼續(xù)升溫至400~450°C;
[0034] 保溫階段：在所述400~450°C的溫度下保溫0? 5~2h;
[0035] 降溫階段：所述保溫階段完成后，以5. 0~10.(TC/min的冷卻速率進(jìn)行降溫。
[0036] 更優(yōu)選的是，所述排膠和退火處理均是在自然空氣中進(jìn)行的。
[0037] 排膠、退火直接決定復(fù)合結(jié)構(gòu)鐵粉芯的最終組成和成相分布、外觀及性能。排膠、 退火應(yīng)根據(jù)所用熱處理設(shè)備、粘金屬材料的壓制壓力、結(jié)劑的種類和加入比例、產(chǎn)品性能要 求、形狀及大小、裝坯重量和方式等方面的不同，確定合適的排膠、退火溫度及熱處理曲線， 發(fā)明人在大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，得出的以上優(yōu)選方案中升溫階段主要是坯件內(nèi)水分、粘結(jié)劑 和潤(rùn)滑劑的揮發(fā)過(guò)程，此時(shí)須緩緩升溫以避免坯件開(kāi)裂，此后是有機(jī)物燒結(jié)后的殘余物體 逐步排除，由于這一段排膠、退火影響著磁體顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度、氧化層度、均勻度、氣孔率 及分布等，此時(shí)的升溫速率要適當(dāng)；到最高燒結(jié)溫度后，保溫〇. 5~2h為宜。
[0038] 通過(guò)以上優(yōu)選的燒結(jié)工序，產(chǎn)品幾乎不存在粘連、變形和開(kāi)裂，且產(chǎn)品的結(jié)合強(qiáng)度 和性能的一致性滿足要求。
[0039] 以下通過(guò)更具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述。
[0040] 實(shí)施例1
[0041] 玻璃粉顆粒料由如下重量百分比的各組分組成：
[0042] 玻璃粉 95%
[0043] 粘結(jié)劑 5%
[0044] 金屬粉顆粒料由如下重量百分比的組分組成：
[0045] 金屬粉 95%
[0046] 粘結(jié)劑 5%
[0047] 所述玻璃粉由如下重量百分比的組分組成：
[0048] 二氧化硅 60%
[0049] 氧化鈣 20%
[0050] 氧化鋇 20%
[0051] 所述金屬粉由如下重量百分比的組分組成：
[0052]鐵 50%
[0053] 鎳 50%
[0054] 所述粘結(jié)劑由如下重量百分比的組分組成：
[0055]
[0056] 分別將玻璃粉和粘結(jié)劑，以及金屬粉和粘結(jié)劑按照以上重量百分比混合放入攪拌 罐中混合，設(shè)置攪拌罐的頻率為25Hz，時(shí)間6hr，混合后通過(guò)30#網(wǎng)篩得到造粒顆粒得到玻 璃粉顆粒料和金屬粉顆粒料。
[0057] 將所述玻璃粉顆粒料和金屬粉顆粒料按照設(shè)定順序通過(guò)壓機(jī)填充在特制的模具 中，常溫下（本例中為30°C)，在