[发明专利]制备有高拉伸强度和改进的软磁性能的产品的方法

说明书

本发明涉及一种热处理压实的铁基粉末组合物的方法。更具体讲，本发明涉及的方法包括将铁粉组合物与热塑性树脂混合，压实和加热处理。该方法特别适合用于制造具有好的软磁性能和高强度的磁芯元件。

美国专利5268140公开了一种通过粉末冶金技术制造高强度铁基元件的方法。根据该方法，将在有机溶剂存在下用热塑性物质涂布或混合后的铁基颗粒粉末组合物在模具中、在高于热塑性物质的玻璃化转变温度的温度下压实，并将得到的元件在不低于压实温度并不超过约800°F(427℃)的温度下单独加热。所得元件强度有所改善，能用作结构元件或作为磁芯元件。此外，根据其最优选的实施方案，该发明公开的热塑性物质以涂层存在于各个铁颗粒的表面。在该实施方案的各种变化形式中，铁颗粒可以双层涂布，例如除了外层热塑性物质以外，颗粒还可以有一层绝缘物质例如磷酸铁的第一内涂层。

简言之，本发明涉及一种方法，其中铁基颗粒粉末组合物与一种热塑性物质混合。所得混合物在低于热塑性物质的玻璃化转变温度或其熔点的温度下压实，并加热压实的产物以固化热塑性树脂。随后，所得的压实的元件任选地退火到高于固化温度的温度。

具体地讲，本发明涉及一种制备具有高强度和改进的软磁性质的产品的粉末冶金方法，它包括以下步骤：

a)在足以形成一层磷酸铁物质的温度和时间下，用磷酸处理雾化的或海绵铁粉末颗粒，

b)干燥所得粉末，

c)用选自聚苯醚、聚醚酰亚胺和酰胺类低聚物的热塑性树脂干粉末，和低熔点润滑剂与上述干粉末混合，得到基本均匀的颗粒混合物，

d)在低于上述热塑性树脂的玻璃化转变温度或熔点的温度下在模具中压实上述所得粉末混合物，

e)将压实的产品加热到高于热塑性树脂的软化点温度，和

f)任选地，将所得元件退火到高于所述热塑性树脂的固化温度的温度。

在该方法的步骤a)中，优选用磷酸水溶液处理雾化的或海绵铁粉末颗粒，以在铁颗粒表面形成一层磷酸铁。磷酸处理在室温下进行0.5至约2小时。然后，在约90-约100℃的温度下蒸发水分，以形成干粉末。根据本发明的另一实施方案，铁粉是用溶于有机溶剂的磷酸处理。

亚磷层应尽可能薄，而同时又尽可能地完全涂布各个颗粒。因此，具有较大比表面积的粉末的磷含量较高。因为海绵铁粉末的比表面积比雾化铁粉末的大，因此海绵铁粉末的P含量一般高于雾化铁粉末。前一种情况P含量可为约0.02-0.06，优选0.03-0.05％，而后一种情况P含量可为约0.005-0.04，优选0.008-0.03％，以粉末的重量为基准。

本发明方法中使用的热塑性物质可以是重均分子量在约10000-50000范围内的聚合物，其结晶度应使其能溶于有机溶剂。更具体地说，聚合物是美国专利5268140中提到过的聚苯醚和聚醚酰亚胺或其它聚合物，该专利引入本文作为参考。一种可市购的聚醚酰亚胺是以商品名ULTEM^出售的树脂。最优选的ULTEM^树脂是ULTEM^1000级的。另一种根据本发明可使用的热塑性物质是重均分子量小于30000的酰胺类低聚物。该类型的低聚物在PCT/SE95/00636中公开过，该文引入此作为参考。低聚物的特殊实例是有机溶胶，如可从ELF Atochem,France获得的Orgasol3501和Orgasol2001。这类聚合物比美国专利5268140中的聚合物更少无定形态，即结晶度更高，因此它们不用玻璃化转变温度而用熔点来表征。

热塑性物质的粒径不是很关键的。但优选的粒径低于约100μm。热塑性物质的含量为铁粉重量的0.1-1％，优选0.2-0.6％。

与美国专利5268140中所述方法不同，在本发明中使用润滑剂是强制性的。