[发明专利]一种比例电磁铁

说明书

本发明公开了一种比例电磁铁，属于金属材料技术领域。比例电磁铁，包括铁芯和线圈，其中铁芯包括如下质量百分比的成分：Si：0.1‑0.18％、Mn：0.12‑0.16％、Cu：0.1‑0.2％、Ni：0.16‑0.2％、P：0.07‑0.09％、S：0.06‑0.08％、C：0.01‑0.03％、余量为Fe和杂质。原料中的P与Cu联合使用，形成Cu‑P相组织，能明显提高合金的耐大气腐蚀性和耐候性，而P与S、Mn联合使用，形成多元相，显著增加合金的被切削性，易于加工。同时，利用扩散动力学原理，进行不同成分间的固相反应进行非晶合金化，使得合金内部原子无序排列，赋予合金更多性能，表面处理是在产品表面形成形貌完整、致密、厚度均匀的合金层，该合金层具有较小的位移偏移量和较大的弹性模量，可显著提高基体的表面硬度和耐磨性。

技术领域

本发明涉及一种比例电磁铁，属于金属材料领域。

背景技术

电磁铁是通电产生电磁的一种装置。在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组，这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性，便是电磁铁。一般情况下会将其制成条形或蹄形状，以使铁芯更加容易磁化。另外，为了使电磁铁断电立即消磁，我们往往采用消磁、充磁速度快的材料来制做。这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后磁就随之消失。电磁铁在我们的日常生活中有着极其广泛的应用，由于它的出现也使发电机的功率得到了极大的提高。

而电磁铁的材料组成是其性能的重要因素，通常以软铁、硅钢等为主要材料进行制作。软铁是指以铁为基础，控制其中的碳含量，同时限制其他金属元素含量而组成的合金体系。虽然软铁作为铁芯时，其充磁消磁的速度较快，但是制备高纯度的软铁对工艺有较大的要求，同时，软铁在实际使用过程中也极易发生锈蚀，造成电磁铁的性能下降。

针对传统软铁铁芯组成的电磁铁综合性能较为低下，目前大多通过改进电磁铁的实际构造进行改良，极少涉及其材质。然而，仅仅改变电磁铁的构造并不能很好的改进其性能。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供高强度、耐腐蚀、优良软磁性的电磁铁铁芯。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种比例电磁铁，包括铁芯和线圈，其中铁芯包括如下质量百分比的成分：Si：0.1-0.18％、Mn：0.12-0.16％、Cu：0.1-0.2％、Ni：0.16-0.2％、P：0.07-0.09％、S：0.06-0.08％、C：0.01-0.03％、余量为Fe和杂质。

在传统的铁基合金的组成选择上，往往会对很多具有明显危害合金性能的元素进行去除，如气体元素和几种非金属元素。而本发明在通过不断改进合金配方的过程中，通过提高P、S的含量来提升合金的性能。超低碳的铁基合金往往容易被锈蚀，但是本发明的P与Cu联合使用，形成Cu-P相组织，能明显提高合金的耐大气腐蚀性和耐候性，而P与S、Mn联合使用，形成多元相，显著增加合金的被切削性，易于加工。锰在合金中具有较好的吸附氧的能力，改善合金的质量，降低合金的脆性。

作为优选，在合金成分中，Si、Ni、C、Fe均碾成薄片。利用添加元素本身具有的延展性，碾成薄片后能增大各成分间的接触面，方便后续加工。

进一步优选，各薄片的厚度为10-50μm。根据扩散反应动力学，在对材料的初始状态需要采用合理的线度，方便后续的变形工艺，而本发明选择的厚度是较为经济合理的。

本发明在合理选用材料配比的同时还提供了另一种技术方案：

一种比例电磁铁，其铁芯的制备方法包括如下步骤：

(1)前处理：按上述的铁芯成分称取原料，将Si、Ni、C、Fe分别碾成薄片；将S、Mn、部分P在高温下混合形成化合物1并碾成薄片1；将Cu、余下的P在高温下混合形成化合物2并碾成薄片2；