состав порошка, способ для изготовления мягких магнитных компонентов и мягкого магнитного составного компонента

Формула изобретения

1. Порошковая композиция, содержащая магнитно-мягкий порошок железа или порошок на основе железа, частицы которого покрыты электроизолирующим слоем, и 0,05-2 мас.% смазочного материала, выбранного из группы, включающей первичные амиды насыщенных или ненасыщенных линейных жирных кислот, имеющих 12-24 атомов углерода.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что жирная кислота имеет 14-22 атомов углерода.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что амид жирной кислоты выбран из группы, включающей амид стеариновой кислоты, амид олеиновой кислоты, амид бегеновой кислоты, амид эруковой кислоты и амид пальмитиновой кислоты.

4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сульфид полифенилена.

5. Композиция по п.4, отличающаяся тем, что она содержит 0,05-2,0 мас.% сульфида полифенилена.

6. Композиция по п.3, отличающаяся тем, что она содержит 0,05-1 мас.% амида жирной кислоты.

7. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что электроизолирующий слой выполнен из неорганического материала.

8. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что порошок на основе железа по существу состоит из чистого железа.

9. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что менее 10 мас.% частиц магнитно-мягкого порошка имеют размер меньше 45 мкм.

10. Композиция по п.9, отличающаяся тем, что менее 5 мас.% частиц магнитно-мягкого порошка имеют размер меньше 45 мкм.

11. Композиция по п.10, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, 20 мас.% частиц магнитно-мягкого порошка имеют размер выше 212 мкм.

12. Способ изготовления магнитно-мягких деталей, включающий приготовление порошковой композиции путем смешивания магнитно-мягкого порошка железа или порошка на основе железа, частицы которого окружают электроизолирующим слоем, и 0,05-2 мас.% смазочного материала, выбранного из группы, содержащей первичные амиды насыщенных или ненасыщенных сильных жирных кислот, имеющих 12-24 атомов углерода; прессование полученной композиции и, при необходимости, термообработку полученной детали.

13. Способ по п.12, в котором прессование выполняют при повышенной температуре.

14. Способ по п.12, в котором прессование выполняют при давлении прессования выше 800 МПа.

15. Способ по п.12, в котором термообработку выполняют при температуре между 250 и 550°С.

16. Способ по п.12, в котором термообработку выполняют в две стадии, причем на первой стадии при температуре до 350°С, а на второй при температуре до 550°С.

17. Способ по п.12, в котором термообработку выполняют в токе воздуха или в инертной среде.

18. Магнитно-мягкая композиционная деталь, полученная путем прессования порошковой композиции по п.1 и последующей термообработки, которая имеет плотность 7,5 г/см, максимальную относительную проницаемость _макс 600, коэрцитивную силу Нс 250 А/м, удельное сопротивление 20 мкОм·м.

19. Деталь по п.18, отличающаяся тем, что она имеет плотность 7,6 г/см³.

20. Деталь по п.18, отличающаяся тем, что она имеет удельное сопротивление 100 мкОм·м.

21. Деталь по п.18, отличающаяся тем, что она имеет максимальную относительную проницаемость _макс 700.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к составам порошка на основе железа. Более конкретно изобретение касается составов порошка для производства мягких магнитных составных компонентов посредством металлургического технологического способа производства порошка. Составы облегчают производство мягкого магнитного составного компонента, имеющего высокую плотность, а также ценные магнитные и механические свойства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Мягкие магнитные материалы используют в таких областях применения как материалы сердечников в индукторах, статорах и роторах для электрических машин, соленоидов, датчиков и сердечников трансформаторов. Традиционно мягкие магнитные сердечники, такие как роторы и статоры в электрических машинах, изготовляют из многослойных стальных слоистых материалов. Материалы из мягкого магнитного композита, SMC, основаны на мягких магнитных частицах, обычно на основе железа, с электрически изолирующим покрытием на каждой из них. Прессуя изолированные частицы по выбору вместе со смазочными материалами и/или связующими веществами, традиционно используя процесс порошковой металлургии, получают части SMC. Используя технику порошковой металлургии, можно производить материалы, дающие более высокую степень свободы в разработке SMC компонента, по сравнению с использованием стальных слоистых материалов, поскольку материал SMC компонента может проводить трехмерный магнитный поток, а также прессованием могут быть получены трехмерные формы.

Двумя ключевыми характеристиками компонента железного сердечника являются магнитная проницаемость и потери в сердечнике. Магнитная проницаемость материала является показателем его способности намагничиваться или его способности проводить магнитный поток. Проницаемость задается как отношение индуцированного магнитного потока к напряженности магнитного поля или напряженности поля. Когда магнитный материал подвергается воздействию магнитного поля, потери энергии, потери в сердечнике возникают вследствие потерь на гистерезис и потерь на вихревые токи. Гистерезисные потери создаются необходимыми затратами энергии на преодоление остаточных магнитных сил в компоненте железного сердечника и пропорциональны квадрату частоты переменного поля. Потери на вихревые токи создаются образованием электрических токов в компоненте железного сердечника, обусловленных изменением потока, вызванным переменным током (AC), и пропорциональны квадрату частоты переменного поля. В результате желательно иметь высокое электрическое удельное сопротивление, чтобы минимизировать вихревые токи, и оно особенно важно при работе на высоких частотах. Чтобы снизить гистерезисные потери и повысить магнитную проницаемость компонента сердечника для применений с использованием переменного тока, как правило, желательно подвергать термообработке прессованную часть.

Исследования в металлургическом производстве порошка компонентов магнитного сердечника, связанные с использованием порошков на основе железа с покрытием, были направлены на разработку составов железных порошков, которые улучшают некоторые физические и магнитные свойства без отрицательного влияния на другие свойства конечного компонента. Требуемые свойства компонента включают в себя, например, высокую проницаемость по широкому частотному диапазону, низкие потери в сердечнике, высокую индукцию насыщения (высокую плотность) и высокую прочность. Обычно повышенная плотность компонента улучшает все указанные свойства.

Требуемые свойства порошков включают в себя пригодность для методов формования под давлением, что означает, что порошок можно легко сформовать в высокоплотный компонент, который можно легко извлечь из формующего оборудования, и что компоненты имеют хорошее качество обработки поверхности.

Настоящее изобретение касается нового состава порошка, имеющего требуемые свойства порошка, а также использования состава порошка для приготовления мягких магнитных составных компонентов. Новый состав можно прессовать (и подвергать термообработке) до компонентов, имеющих требуемые свойства.

Настоящее изобретение также касается способа для изготовления мягких магнитных компонентов на основе железа, имеющих превосходные свойства, а также мягкого магнитного компонента самого по себе.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вкратце состав порошка согласно изобретению формируют посредством электрически изолированных частиц мягкого магнитного материала и смазочных материалов из амидов жирных кислот. Дополнительно в составе находится термопластичное связующее вещество. Способ согласно настоящему изобретению включает в себя смешивание, прессование и дополнительно термообработку полученного компонента, приводя в итоге к мягкому магнитному компоненту на основе железа, имеющему превосходные свойства.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Порошок предпочтительно является по существу чистым водораспыляемым железным порошком или пористым железным порошком, имеющим частицы неправильной формы. В данном контексте термин "по существу чистый" означает, что порошок должен быть по существу свободным от включений, и что количества примесей O, C и N должны поддерживаться на минимуме. Средние размеры частиц, в основном, ниже 300 мкм и выше 10 мкм. Примерами таких порошков являются ABC 100,30; ASC 100,29; AT 40,29; ASC 200; ASC 300; NC 100,24; SC 100,26; MH 300; MH 40,28; MH 40,24, доступные от фирмы Hoganas AB, Швеция.

Согласно одному варианту осуществления изобретения, используемые порошки имеют более грубые частицы, чем те, что являются нормальными в обычном прессовании в пресс-форме. На практике это означает, что порошки по существу не имеют тонкодисперсных частиц. Под термином "по существу без тонкодисперсных частиц" следует понимать приблизительно менее 10%, предпочтительно менее 5% частиц порошка имеют размер меньше 45 мкм, измеренный способом, описанным в SS-EN 24 497. Средний диаметр частиц обычно составляет величину между 106 и 425 мкм. Количество частиц размером выше 212 мкм обычно составляет выше 20%. Максимальный размер частицы может быть около 2 мм.

Размер частиц на основе железа, обычно используемых в отрасли порошковой металлургии, PM, подчиняется закону нормального распределения со средним диаметром частиц в диапазоне от 30 до 100 мкм, и приблизительно 10-30% частиц имеют диаметр менее 45 мкм. Таким образом, порошки, используемые согласно настоящему изобретению, могут иметь распределение размеров частиц, отклоняющееся от обычно используемого. Эти грубые порошки могут быть получены путем удаления более тонкодисперсных фракций порошка или путем изготовления порошка, имеющего требуемое распределение размеров частиц. Однако изобретение не ограничивается грубыми порошками, но в настоящее изобретение также включаются все порошки, имеющие размеры частиц, обычно используемые для прессования в пресс-форме в PM отрасли.

Электрическая изоляция частиц порошка может быть сформирована из неорганического материала. Особенно подходящим является тип изоляции, раскрытый в патенте США 6348265 (который включен здесь ссылкой), который касается частиц сланцевого порошка, состоящего из почти чистого железа, имеющего кислород- и фосфорсодержащий изоляционный слой. Что касается покрытия, следует особенно отметить, что на свойства составного компонента может влиять толщина покрытия. Порошки, имеющие изолированные частицы, доступны под названием Somaloy 500 и 550 от фирмы Hoganas AB, Швеция.

Смазочный материал согласно изобретению выбирают из группы, состоящей из амидов жирных кислот. Особенно подходящими амидами являются первичные амиды насыщенной и ненасыщенной жирной кислоты, имеющей 12-24, предпочтительно 14-22 атомов углерода, и наиболее предпочтительно 18-22 атомов углерода. Смазочные материалы могут быть использованы в количествах менее 2% и предпочтительно менее чем 1,5 мас.% от состава. Особенно предпочтительными количествами смазочного материала являются 0,05-1%, предпочтительно 0,05-0,8%, более предпочтительно 0,1-0,8% и наиболее предпочтительно 0,1-0,5 мас.%, Особенно предпочтительными смазочными материалами являются амид стеариновой кислоты, амид олеиновой кислоты, амид бегеновой кислоты, амид эруковой кислоты, амид пальмитиновой кислоты, причем амид стеариновой кислоты является наиболее предпочтительным. В патенте США 6537389 амид стеариновой кислоты, по-видимому, в комбинации со сложным метиловым эфиром рапсового масла, упоминается как смазочный материал в соединении с термопластической смолой, полифталамидом в качестве связующего вещества для прессования мягких магнитных порошков.

Твердые смазочные материалы, в основном, имеют плотность приблизительно 1-2 г/см³, которая является очень низкой по сравнению с плотностью порошка на основе железа, которая равна приблизительно 7,8 г/см ³. Как следствие, включения указанных менее плотных смазочных материалов в составах будут ниже теоретической плотности прессованного компонента. Поэтому, чтобы производить высокоплотные компоненты, важно поддерживать количество смазочного материала на низких уровнях. Однако низкие количества смазочных материалов имеют тенденцию создавать проблемы выталкивания. Неожиданно обнаружили, что тип вышеупомянутых смазочных материалов может быть использован при низких количествах без проблем выталкивания.

Заменяя внутренние смазочные материалы, то есть смазочные материалы, добавляемые в порошкообразную смесь на основе железа, на смазывание стенки пресс-формы, DWL, в комбинации с высокими давлениями прессования, можно достичь высоких плотностей свежепрессованных компонентов. Однако недостаток упомянутого известного способа при прессовании изолированного порошка на основе железа состоит в том, что его изоляция легко повреждается, приводя к высоким потерям в сердечнике на более высоких частотах. Более того, использование DWL дополнительно усложняет процесс и может увеличить времена цикла и уменьшить надежность производства.

Согласно настоящему изобретению, амид жирной кислоты может быть использован только в качестве добавки к изолированному железному порошку или порошку на основе железа. Хотя для некоторых применений выгодно добавлять незначительные количества термопластической смолы, особенно сульфида полифенилена (PPS). Термин "незначительные количества" в данном контексте следует понимать как меньше 2, предпочтительно меньше 0,8, более предпочтительно меньше 0,6 и наиболее предпочтительно меньше 0,5 мас.% от состава. При количествах ниже 0,05 никаких эффектов не наблюдается. В частности, количество PPS может варьироваться между 0,1 и 0,5, и предпочтительно между 0,2 и 0,5 или 0,4 мас.%. Добавка PPS особенно интересна, когда требуется хорошая частотная стабильность.

Комбинация PPS и стеариновой кислоты хорошо известна из патентного описания WO 01/22448. Примеры указанного описания раскрывают, что мягкий магнитный материал может быть получен смешиванием электрически изолированного порошка на основе железа с PPS и стеариновой кислоты. Смесь прессуют при повышенной температуре, и полученную прессованную часть подвергают термообработке при температуре 260°C в атмосфере азота, после чего следует вторая термообработка при температуре от 285 до 300°C. Неожиданно обнаружили, что, используя новый состав порошка, который включает в себя амид жирной кислоты, вместо соответствующей жирной кислоты, можно получить несколько преимуществ. Таким образом, обнаружили, что новый порошок имеет неожиданно улученные смазочные свойства, что приводит к тому, что необходима более низкая энергия для выталкивания прессованной части из пресс-формы, что позволяет получить более высокие плотности и лучший предел прочности при поперечном разрыве. Более того, шаг прессования может выполняться при температуре окружающей среды. Так же можно облегчить термообработку, так как первый шаг термообработки, который требуется согласно WO публикации, можно пропустить.

Магнитные порошки на основе железа, имеющие изолированные частицы и объединяющиеся с термопластическими смолами, описываются в патентном описании США 2002/0084440. В противоположность частицам согласно настоящему изобретению подобные ранее известные частицы также включают в себя редкоземельный элемент. Кроме того, термопластическая смола используется в относительно больших количествах, а именно, по меньшей мере, 5 мас.%. Дополнительно размер частиц порошка на основе железа достаточно мал (3 мкм упоминается в качестве примера). Также может быть включен смазочный материал, выбранный из широкого разнообразия химических соединений. Считают, что указанные составы порошка полезны предпочтительно для инжекционного формования, экструзии, инжекционного компрессионного формования и инжекционного прессования для приготовления связанных постоянных электромагнитов, стойких к атмосферным воздействиям.

Чтобы приготовить составные компоненты согласно настоящему изобретению, состав порошка сначала соосно прессуют в пресс-форме, которую обычно не должны смазывать, хотя состав порошка можно также использовать в смазанных пресс-формах. Затем прессованный компонент выталкивают из пресс-формы и дополнительно подвергают термообработке.

Прессование можно выполнять при температурах окружающей среды и при давлениях до 1500 МПа.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения прессование выполняют в умеренно нагретом инструменте, поскольку таким путем улучшается не только плотность свежепрессованных компонентов и поведение выталкивания, но также максимальная относительная проницаемость. При сравнении свойств компонентов, прессованных при повышенной температуре и при более низком давлении прессования, со свойствами компонентов, прессованных до такой же плотности свежепрессованных компонентов при температуре окружающей среды и при более высоком давлении прессования, компонент, прессованный при повышенной температуре, будет иметь более высокую проницаемость. Для более крупных компонентов, а также, чтобы достичь улучшений согласно изобретению, может оказаться необходимым повышать температуру порошка.

Термообработка может быть выполнена в одну или несколько стадий. Рекомендованную одну стадию термообработки выполняют от 30 минут до 4 часов в кислородсодержащей атмосфере (воздух) при температуре между 250 и 550°C.

Альтернативно можно выполнять термообработку при температуре 250-350°C в течение периода от 30 минут до 3 часов в воздухе или инертном газе, после чего следует термообработка от 15 минут до 2 часов в кислородсодержащей атмосфере (воздух) при температуре 350-550°C.

Несколько отличная термообработка рекомендуется, когда в состав включается PPS. Таким образом, в этом случае термообработка может быть выполнена при температуре 250-350°C от 30 минут до 4 часов в кислородсодержащей атмосфере (воздух). Другая альтернатива состоит в том, чтобы выполнять термообработку при температуре 250-350°C от 30 минут до 3 часов в воздухе или инертном газе, после чего следует термообработка при температуре 300-500°C от 15 минут до 2 часов в кислородсодержащей атмосфере (воздух).

Возможность выполнения термообработки в различных атмосферах, при различных периодах времени и при различных температурах, чтобы получить конечный компонент, имеющий требуемые свойства, делает новый состав порошка особенно привлекательным.

Прессуя состав, содержащий изолированный порошок на основе железа, имеющий грубые частицы и смазочный материал, как описано выше, при высоких давлениях, например выше 800 МПа, после чего следует термообработка прессованного компонента, можно получить мягкие магнитные составные компоненты, имеющие плотность 7,5 г/см³, максимальную относительную проницаемость _макс 600, коэрцитивную силу Hc 250 А/м и удельное сопротивление 20 мкОм·м. Такие компоненты могут представлять интерес для применений, требуемых, например, в компонентах статора или ротора в электрических машинах.

Далее изобретение дополнительно иллюстрируется примерами.

ПРИМЕР 1

Использовали следующие материалы.

В качестве исходного материала использовали водораспыляемый порошок на основе железа с частицами, имеющими неорганическое покрытие (Somaloy 500, доступный от фирмы Hoganas AB, Швеция).

Порошок PPS,

Порошок стеариновой кислоты, смазочный материал А.

Порошок амида стеариновой кислоты, смазочный материал B.

3 кг базового порошка Somaloy 500 смешивали с PPS и амидом стеариновой кислоты или стеариновой кислотой, согласно таблице 1.

Таблица 1 Порошкообразные смеси: смазочные материалы и PPS (мас.%)
Номер образца	PPS - сульфид полифенилена	Смазочный материал
А1	0,60%	0,2% А
А2	0,50%	0,3% А
А3	0,50%	0,3% В
А4	0,30%	0,3% В
А5	0,30%	0,4% В
А6	0,30%	0,5% В
А7	0,1%	0,3% В
А8	0,2%	0,3% В
А9	-	0,4% В

Порошкообразные смеси прессовали в кольцеобразные образцы с внутренним диаметром 45 мм, внешним диаметром 55 мм и высотой 5 мм при давлении 800 МПа при температуре окружающей среды (комнатной). Также прессовали кольцеобразные образцы высотой 10 мм, и на этих образцах измеряли силу выталкивания. Энергия выталкивания показана в таблице 2. Результаты показывают, что значительно более низкую энергию выталкивания получают при использовании амидов жирных кислот.

Таблица 2 Энергия выталкивания, измеренная на кольцеобразных образцах высотой h=10 мм
Номер образца	PPS	Смазочный материал	Энергия выталкивания (Дж/см2)
А1	0,60%	0,2% А	52
А2	0,50%	0,3% А	46
А3	0,50%	0,3% В	38
А4	0,30%	0,3% В	37
А5	0,30%	0,4% В	33
А6	0,30%	0,5% В	30
А7	0,10%	0,3% В	41
А8	0,20%	0,3% В	39
А9	-	0,4% В	35

После прессования части подвергали термообработке при температуре 290°C в течение 120 минут в воздухе. На полученные термообработанные кольца наматывали 25 витков. Относительную индукционную проницаемость на переменном токе измеряли LCR-метром (индуктивно-резистивно-емкостный) типа HP4284A согласно стандарту МЭК (IEC) 60404-6, 2-е издание 2003-06.

Падение исходной проницаемости (частотной стабильности) показано в таблицах 3 и 4. Падение исходной проницаемости выражается как разность между исходной проницаемостью при 10 и 100 кГц, деленную на исходную проницаемость на 10 кГц. Таблица 3 показывает, что увеличением количества амида жирных кислот от 0,3 до 0,5% можно получить лучшую частотную стабильность. Таблица 4 показывает, что использованием амида жирной кислоты вместо соответствующей жирной кислоты можно получить лучшую частотную стабильность. Более того, таблица 4 раскрывает, что без PPS получают большее падение частотной стабильности. Однако, оказалось, что исходная проницаемость на 1 кГц для A9 равна 95 по сравнению с 75 для A3. Для некоторых применений выгодна высокая исходная проницаемость на низких частотах.

Таблица 3 Падение исходной проницаемости
	D 10-100 кГц (%)
А4	7,4
А5	5,2
А6	4,2

Таблица 4 Падение исходной проницаемости
	D 10-100 кГц (%)
А2	6,4
А3	3,9
А9	20,9

Удельное сопротивление измеряли по четырем точкам, результаты приведены в таблице 5. Из этой таблицы можно заключить, что путем использования амида жирной кислоты вместо соответствующей жирной кислоты, можно получить значительное более высокое электрическое удельное сопротивление.

Таблица 5 Удельное сопротивление для кольцеобразных образцов
Номер образца	PPS	Смазочный материал	Удельное электрическое сопротивление мкОм*м
А2	0,50%	0,3% А	316
А3	0,50%	0,3% В	400

Также образцы испытывали на предел прочности при поперечном разрыве, TRS, после термообработки при 290°C в течение 120 минут в воздухе. Параметр TRS испытывали согласно стандарту МОС 3995. Предел TRS также испытывали на частях при температуре 200°C. Предел TRS также показан в таблице 6. Образец с 0,5% PPS и 0,3% амида жирной кислоты (A3) показал значительно более высокий предел TRS как при комнатной температуре (RT), так и при 200°C по сравнению с обоими образцами, образцом с 0,5% PPS и 0,3% стеариновой кислоты (A2) и образцом с 0,2% PPS+0,6% стеариновой кислоты (A1). Плотность выше для смеси с низким общим органическим содержанием, что приведет к более высокой индукции и проницаемости ( макс).

Таблица 6 Плотность и TRS при комнатной температуре и при 200°C
Номер образца	PPS	Смазочный материал	Плотность после термообработки, г/см3	TRS при комнатной температуре, МПа	TRS при 200°C, МПа
А1	0,60%	0,2% А	7,18	68	51
А2	0,50%	0,3% А	7,18	46	30
А3	0,50%	0,3% В	7,19	81	67
А4	0,30%	0,3% В	7,27	88	73
А5	0,30%	0,4% В	7,22	87	73
А6	0,30%	0,5% В	7,17	51	68
А7	0,10%	0,3% В	7,35	85	74
А8	0,20%	0,3% В	7,31	84	71
А9	-	0,4% В	7,33	87	78

ПРИМЕР 2

Использовали следующие материалы.

В качестве исходного материала использовали водораспыляемый порошок на основе железа с частицами, имеющими тонкое фосфорсодержащее неорганическое покрытие (Somaloy 500, доступный от фирмы Hoganas AB, Швеция).

Порошок PPS,

Порошок стеариновой кислоты, смазочный материал А.

Порошок амида стеариновой кислоты, смазочный материал B.

Порошок амида бегеновой кислоты, смазочный материал C.

Порошок амида олеиновой кислоты, смазочный материал D Kenolube .

Базовый порошок Somaloy 500 смешивали с PPS и смазочными материалами, согласно следующей таблице 7.

Таблица 7 Порошкообразные смеси: смазочные материалы и PPS (мас.%)
Номер образца	PPS	Смазочный материал
В1	0,50%	0,3% А
В2	0,50%	0,3% В
В3	0,50%	0,3% С
В4	0,50%	0,3% D
В5	0,30%	0,3% В
В6	-	0,4% В
В7	-	0,3% В
В8	0,1%	0,3% В
В9	0,2%	0,3% В
В10	-	0,4% Kenolube

Порошкообразные смеси прессовали в испытательные стержни согласно стандарту МОС 3995 при давлении 800 МПа при температуре окружающей среды. После прессования части подвергали термообработке в двухстадийном процессе термообработки. Первую стадию проводили при температуре 290°C в течение 105 минут в инертной азотной среде. После этой стадии следовала вторая стадия термообработки при температуре 350°C в течение 60 минут в воздухе. Образцы испытывали на предел прочности при поперечном разрыве, TRS, согласно стандарту МОС 3995.

Результаты испытания на предел прочности при поперечном разрыве показаны в таблице 8. Как можно видеть из таблицы 8, образцы, приготовленные со смесью, включающей амид жирной кислоты, дают достаточные значения TRS. Достигается более высокая плотность после термообработки, что выгодно в выражении индукции и проницаемости. Если содержание PPS снижается до 0,3% или меньше, то TRS увеличивается до значений выше 80 МПа. Образцы без PPS и со смазочным материалом на основе амида стеариновой кислоты даже имеют значения TRS выше 100 МПа. Использование смазочного материала Kenolube , который является минеральным, не приводит к требуемому пределу прочности при поперечном разрыве.

Таблица 8 Плотность и TRS при комнатной температуре
Номера образцов	PPS	Смазочный материал	Плотность после термообработки, г/см3	TRS при комнатной температуре, МПа
В1	0,50%	0,3% А	7,18	73
В2	0,50%	0,3% В	7,22	68
В3	0,50%	0,3% С	7,23	73
В4	0,50%	0,3% D	7,24	74
В5	0,30%	0,3% В	7,32	83
В6	-	0,4% В	7,37	108
В7	-	0,3% В	7,41	113
В8	0,1%	0,3% В	7,35	88
В9	0,2%	0,3% В	7,32	79
В10	-	0,4% Kenolube	7,42	32

ПРИМЕР 3

Данный пример показывает, что по сравнению с традиционными смазочными материалами на основе стеарата цинка и амида стеариновой кислоты и этиленбисамида стеариновой кислоты получают низкие значения сил выталкивания во время выталкивания прессованных компонентов и совершенное качество обработки поверхности выталкиваемого компонента, когда смазочные материалы на основе амидов жирных кислот согласно изобретению используют в низких количествах в сочетании с грубыми порошками и при высоких давлениях прессования.

Два килограмма грубого мягкого магнитного порошка на основе железа, в котором частицы окружены неорганической изоляцией согласно патенту США 6348265, смешивали с 0,2 мас.% смазочных материалов согласно таблице 9. Распределение размеров частиц грубого порошка на основе железа показано в таблице 10. Смеси E и F являются сравнительными примерами, содержащими известные смазочные материалы.

Таблица 9
Смесь	Смазочный материал
A	Амид бегеновой кислоты
B	Амид эруковой кислоты
C	Амид стеариновой кислоты
D	Амид олеиновой кислоты
E	Стеарат цинка
F	Этиленбисамид стеариновой кислоты

Таблица 10
Размер частиц (мкм)	Масса, %
>425	0,1
425-212	64,2
212-150	34,0
150-106	1,1
106-75	0,3
45-75	0,2
<45	0

Полученные смеси переносили в пресс-форму и прессовали в цилиндрические опытные образцы (50 граммов) с диаметром 25 мм, при соосном движении пресса при давлении прессования 1100 МПа. Используемым материалом пресс-формы была обычная инструментальная сталь. Во время выталкивания прессованных образцов записывали силу выталкивания. Вычисляли параметр полная энергия выталкивания/площадь охвата, необходимый, чтобы выталкивать образцы. Следующая таблица 11 показывает энергию выталкивания, плотность свежепрессованных образцов и качество обработки поверхности.

Таблица 11
Смесь	Энергия выталкивания (Дж/см 2)	Плотность свежепрессованных образцов (г/см3)	Качество обработки поверхности
A	90	7,64	Совершенное
B	83	7,65	Совершенное
C	93	7,63	Совершенное
D	70	7,67	Приемлемое
E	117	7,66	Неприемлемое
F	113	7,64	Совершенное

ПРИМЕР 4

Следующий пример иллюстрирует действие распределения размеров частиц мягкого магнитного порошка на основе железа на характер выталкивания и на плотность свежепрессованных образцов. Использовали "грубый" порошок согласно примеру 3. Распределение размеров частиц "тонкого" порошка дано в таблице 12. Смеси готовили, используя 0,2 мас.% амида стеариновой кислоты согласно процедуре примера 3. Смесь на основе "тонкого" порошка является помеченным образцом H, который сравнивали с образцом C.

Таблица 12
Размер частиц (мкм)	Масса, %
>425	0
425-212	0
212-150	11,2
150-106	25,0
106-75	22,8
45-75	26,7
<45	14,3

Смеси прессовали в цилиндрические образцы согласно процедуре, используемой в примере 3. Следующая таблица 13 показывает плотность свежепрессованных образцов и качество обработки поверхности.

Таблица 13
Смесь	Плотность свежепрессованных образцов (г/см3)	Качество обработки поверхности
C	7,63	Совершенное
H	7,53	Приемлемое

Как можно видеть из таблицы 13, состав, содержащий тонкий порошок, приводит к более низкой плотности свежепрессованных образцов и к ухудшенному качеству обработки поверхности.

ПРИМЕР 5

Этот пример сравнивает известный смазочный материал, этиленбисамид стеариновой кислоты и пример смазочного материала на основе амида стеариновой кислоты, соответственно, согласно таблице 14. Образцы готовят согласно процедуре в примере 3.

Таблица 14
Смесь	EBS мас.%	Амид стеариновой кислоты мас.%
1	0,20	--
2	0,30	--
3	0,40	--
4	0,50	--
5	--	0,10
6	--	0,20
7	--	0,30

Порошкообразные смеси прессовали в кольца с внутренним диаметром 45 мм, внешним диаметром 55 мм и высотой 10 мм при давлении 1100 МПа. Во время выталкивания прессованных образцов вычисляли показатель полная энергия выталкивания/площадь охвата, необходимый, чтобы выталкивать образцы из пресс-формы. Следующая таблица 15 показывает вычисленный параметр энергия выталкивания/площадь охвата, плотность свежепрессованных образцов и качество обработки поверхности.

Таблица 15 Энергия выталкивания, плотность свежепрессованных образцов, качество обработки поверхности
Смесь	Энергия выталкивания (Дж/см2)	Плотность свежепрессованных образцов (г/см 3)	Качество обработки поверхности
1	54	7,65	Неприемлемое
2	40	7,61	Приемлемое
3	33	7,56	Совершенное
4	28	7,51	Совершенное
5	73	7,67	Приемлемое
6	38	7,64	Совершенное
7	37	7,59	Совершенное

Как можно видеть из таблицы 15, новый смазочный материал достаточно добавить в количестве всего 0,2% и по-прежнему получить совершенное качество обработки поверхности, тогда как для сравнительного смазочного материала, EBS, самая маленькая добавка, необходимая для получения совершенного качества обработки поверхности, составляет 0,4%.

ПРИМЕР 6

Данный пример сравнивает магнитные свойства компонентов, изготовленных с минимальным количеством смазывающих компонентов на основе амида стеариновой кислоты и EBS, соответственно, чтобы достичь одинаковых значений энергии выталкивания. Компоненты, сделанные из смеси 2 и смеси 6 согласно примеру 5, сравнивали относительно магнитных свойств после термообработки.

Прессовали кольцеобразные образцы согласно примеру 5, за исключением того, что высота была 5 мм. Свежепрессованные образцы подвергали термообработке при температуре 300°C в течение 60 минут в воздухе, после чего следовала вторая стадия термообработки при температуре 530°C в течение 30 минут в воздухе. Полученные термообработанные кольца обматывали 100 сигнальными и 100 возбуждающими витками и испытывали в гистерезисографе Brockhaus. Следующая таблица 16 показывает уровень индукции 10 кА/м, максимальную относительную проницаемость, коэрцитивную силу Hc и потери в сердечнике при индукции 1 Тл (Тесла) на частоте 400 Гц.

Таблица 16 Магнитомягкие свойства
	Образец 2	Образец 6
Максимальная проницаемость	480	750
B при 10000 А/м (витки)	1,58	1,66
Hc (А/м)	218	213
Потери в сердечнике при 1Т на 400 Гц, (ватт/кг)	78,4	42,1

Как можно видеть из таблицы 16, магнитомягкие свойства оказываются превосходными для компонентов настоящего изобретения.

ПРИМЕР 7

Следующий пример иллюстрирует влияние температуры на свойства выталкивания и плотность свежепрессованных образцов. В указанном примере первичный амид, амид стеариновой кислоты выбирали как смазочный материал на основе амида согласно изобретению. 0,2% амида стеариновой кислоты добавляли к 2 кг грубого мягкого магнитного электрически изолированного порошка на основе железа согласно процедуре примера 3.

Порошкообразные смеси прессовали в кольца, имеющие внутренний диаметр 45 мм, внешний диаметр 55 мм и высоту 10 мм при давлении 1100 МПа. Во время выталкивания прессованных образцов записывали значения сил выталкивания. Вычисляли параметр - полную энергию выталкивания/площадь охвата, необходимый, чтобы выталкивать образцы из пресс-формы. Следующая таблица 17 показывает энергию выталкивания, плотность свежепрессованных образцов и качество обработки поверхности образцов, сравниваемые при различных температурах пресс-формы.

Таблица 17 Энергия выталкивания, плотность свежепрессованных образцов, качество обработки поверхности при различных температурах пресс-формы
Температура (°C)	Энергия выталкивания (Дж/см2)	Плотность свежепрессованных образцов (г/см3 )	Качество обработки поверхности
25	38,4	7,64	Совершенное
50	31,5	7,66	Совершенное
60	30,6	7,67	Совершенное
70	29,3	7,67	Совершенное
80	27,5	7,69	Совершенное

Как можно видеть из таблицы 17, на энергию выталкивания и на плотность свежепрессованных образцов положительно влияет повышение температуры пресс-формы.

ПРИМЕР 8

Данный пример сравнивает свойства компонентов, изготовленных согласно настоящему изобретению, со свойствами компонентов, прессованных с помощью DWL. Как в примере изобретения, так и в сравнительном примере, использовали "грубый" порошок согласно примеру 3. В качестве смазочного материала в примере изобретения использовали 0,2 мас.% амида стеариновой кислоты, и полученный состав порошка прессовали при управляемой температуре пресс-формы 80°C в кольцеобразные образцы, имеющие плотность свежепрессованных образцов 7,6 г/см ³. В сравнительном примере внутренний смазочный материал вообще не использовали, вместо этого наносили на DWL. Кольцеобразные образцы прессовали до плотности 7,6 г/см³ при температуре окружающей среды.

Кольцеобразные образцы имели внешний диаметр 55 мм, внутренний диаметр 45 мм и высоту 5 мм.

После прессования выполняли термообработку согласно таблице 18. Удельное сопротивление измеряли по четырем точкам. Перед магнитными измерениями в гистерезисографе, кольцеобразные образцы обматывали 100 возбуждающими и 100 сигнальными витками. Свойства по постоянному току, DC, собирали из контура при 10 кА/м. Потери в сердечнике измеряли при индукции 1 Тл (Тесла) на различных частотах. На фиг.1 представлен график потерь в сердечнике на цикл в зависимости от частоты.

Таблица 18 Магнитные свойства
Образец	Термообработка	B10кА/м	Hc (А/м)	(мкОм*м)	Потери в сердечнике при 1 Тл на 400 Гц (ватт/кг)
Настоящее изобретение	530°C, 30 мин воздух	1,65	192	103	41
Способ DWL	нет	1,66	305	60	60
Способ DWL	530°C, 30 мин воздух	1,66	189	3	109

Из таблицы 18 и фигуры 1 можно сделать вывод, что настоящее изобретение дает значительно более низкие потери в сердечнике в переменных полях благодаря более низкому значению H_c и более высокому удельному сопротивлению по сравнению со способом DWL.

ПРИМЕР 9

В этом примере показано, что посредством настоящего изобретения можно получить сердечники из железного порошка с превосходными магнитными свойствами. Также показано положительное действие повышенной температуры пресс-формы на максимальную относительную проницаемость.

"Грубый" порошок согласно примеру 3 смешивали со смазочными материалами различного содержания и типа. Как кольцеобразные образцы (внешний диаметр=55, внутренний диаметр=45, высота=5 мм), так и стрежни (30×12×6 мм) изготавливали с условиями процесса, данными в таблице 19.

Плотность определяли измерением массы и размеров кольцеобразных образцов. Удельное сопротивление измеряли по четырем точкам на кольцеобразных образцах. До магнитных измерений в гистерезисографе Brockhaus кольцеобразные образцы обматывали 100 возбуждающими и 100 сигнальными витками. Свойства по постоянному току, DC, такие как макс и H_c собирали из контура при 10 кА/м, тогда как потери в сердечнике измеряли при различных частотах при индукции 1 Тл на 400 Гц. Предел прочности при поперечном разрыве (TRS) частей, подверженных термообработке, определяли на опытных стрежнях способом изгиба по трем точкам.

Таблица 19 Условия процесса для кольцеобразных образцов
Образец	Тип смазочного материала	Количество смазочного материала (мас.%)	Давление прессования (МПа)	Температура пресс-формы (°C)	Термообработка
1	Амид стеариновой кислоты	0,2	1100	25	300°С 45 мин, воздух+520°С*, воздух
2	Амид стеариновой кислоты	0,2	1100	80	300°С 45 мин, воздух+520°С*, воздух
3	Амид стеариновой кислоты	0,2	800	80	530°С, 30 мин, воздух
4	Амид стеариновой кислоты	0,2	1100	25	530°С, 30 мин, воздух
5	Амид стеариновой кислоты	0,2	1100	80	530°С, 30 мин, воздух
6	Амид стеариновой кислоты	0,1	1100	85	530°С, 30 мин, воздух
7	Амид стеариновой кислоты	0,3	800	25	300°С, 1 ч, воздух+530°С, 30 мин, воздух
8	Амид стеариновой кислоты	0,3	800	80	300°С, 1 ч, воздух+530°С, 30 мин, воздух
9	Амид стеариновой кислоты	0,3	1100	25	300°С, 1 ч, воздух+530°С, 30 мин, воздух
10	Амид стеариновой кислоты	0,3	1100	80	300°С, 1 ч, воздух+530°С, 30 мин, воздух
11	Амид эруковой кислоты	0,2	1100	25	330°С, 2 ч, воздух+530°С, 30 мин, воздух
12	Амид эруковой кислоты	0,2	1100	25	340°С, 2 ч, N2+530°C, 30 мин, воздух
* - повышение температуры со скоростью приблизительно 4°C/мин в компоненте до 520°C

Таблица 20 Измерения свойств компонентов
Образец	Плотность (г/см3)	макс	Hc (А/м)	Удельное сопротивление (мкОм*м)	Потери в сердечнике при индукции 1 Тл на частоте 400 Гц (ватт/кг)	TRS (МПа)
1	7,62	754	209	473	42	93
2	7,63	852	204	230	40	97
3	7,60	718	208	103	43	н.о.
4	7,62	602	198	591	39	59
5	7,65	861	178	98	37	68
6	7,71	918	177	66	38	78
7	7,49	669	228	574	46	70
8	7,53	880	202	33	48	81
9	7,56	672	224	515	44	67
10	7,62	860	203	64	43	76
11	7,62	633	192	414	38	54
12	7,68	738	205	614	39	67