Усовершенствование метода нанесения оксидного покрытия на частицы порошка металлического железа

• 1.Введение (Introduction).

Композиционные материалы с необходимым набором эксплуатационных характеристик широко применяются в узлах различных механизмов. В любых технических применениях используют те или иные свойства твердых тел: электрические, магнитные, оптические, тепловые, механические, коррозионностойкие и т.д. Производство магнитных материалов с низкими потерями энергии при перемагничивании на сегодняшний день является одной из актуальных проблем промышленности. Это связано с тем, что магнитные материалы широко используются в различных электротехнических устройствах (генераторах, электродвигателях, измерительных установках, катушках индуктивности и др.) [1,4,9].

Рациональный выбор методик получения композитов открывает дополнительные возможности их практического применения [5,7]. Для этого при синтезе важно обеспечить контролируемый химический состав и структуру компонентов, что в свою очередь гарантирует требуемые физические и функциональные свойства.

• 2    Methods.

Как следует из приведенного выше рассмотрения, известные методы капсулирования порошка железа тонким оксидным слоем, а именно механическим наплавлением оксидного слоя, формированием оксидного слоя в результате разложения сульфатов и нитридов металлов и формированием оксидного слоя из газового оксидного слоя, создают некачественное покрытие и являются малоэффективными[10-13].

В связи с этим был предложен комбинированный способ получения оксидных покрытий на поверхности частиц железа [3-6,10]. Предложенный новый метод основан на комбинированном использовании вышеперечисленных способов.

Методика нанесения изолирующих покрытий на основе оксида фосфора разработана применительно на основе способа изготовления композиционного магнитомягкого материала [4,15], в котором собственно предложена методика добавления в исходный металлический порошок во вращающемся вакуумируемом барабане при давлении 0,15 – 1,5 Па, нагреваемом до температуры расплавления смазки 150-200º С и обработку проводят до получения равномерного распределения смазки в материале в течение 15–30 минут, при этом содержание смазки в композиционном материале составляет от 0,01 до 0,1%.

• 3    Results and Discussion

• 4 .Conclusion

Предложенный метод капсулирования порошка железа оксидным слоем является высокоэкономичным методом, практически не изменяющим стоимость последнего, и, с позиций получения заданного состава с заданными магнитными параметрами и удельным электросопротивлением, может быть широко использован в практике для получения МДМ-сплавов с особыми магнитными и электрическими свойствами.

Исходя из требований к исходным порошкам и с учетом одной ценовой категории, в качестве основных выбраны два вида порошков, на которые по разработанной методике наносились оксидные слои: водно – атомизированный порошок Hoganes ASC100.29 (Швеция) и компании LiaoNing (Китай). Чистота по содержанию примесей порошка ASC100.29 – 99,9% и LiaoNing – 98,69%.[6, 8]. Химический состав порошков представлен в таблице 1. По другим сертификационным параметрам порошки идентичны. В качестве сравнения при выполнении международных договоров проводились исследования электромагнитных характеристик на сердечниках, полученных прессованием из готовых промышленных порошков железа известных фирм Atomet 1001HP (Канада) чистотой 99,4% и компании Micrometals (США)

чистотой 99%, на частицы которых самим производителем уже нанесены диэлектрические слои [9, 10, 16].

Таблица 1. – Состав распыленного воздухом порошка LiaoNing (Китай) и распыленного водой порошка ASC100.29 (Швеция) [9]

Анализ зависимостей рисунков 2 и 3 позволяет сделать вывод, что электромагнитные характеристики композиционных материалов на основе порошков с частицами, покрытыми оксидными слоями от 1 до 20 нм, отличаются не более, чем на 10-15%, а при дальнейшем увеличении толщины покрытий начинают уменьшаться. С точки зрения технологичности и эффективности процесса обработки порошков целесообразно наносить оксидные покрытия толщиной не более 20 нм. Далее в настоящей работе приведено описание методик и результаты исследования структуры и физических характеристик порошков железа фирмы Hoganes ASC100.29, на частицы которых нанесены оксидные слои толщиной ~ 1 – 3 мкм.

Проведенные теоретические расчеты показали, что магнитные параметры сплава будут близки к параметрам магнитомягких сталей при толщине оксидного слоя в таком сплаве в пределах δ = 0,001 – 0,2 мкм. Разработана методика нанесения оксидных слоев на поверхность частиц металлического железа путем комбинирования методов капсулирования, что дает возможность получить заданный состав с заданными магнитными параметрами и удельным электросопротивлением, и может быть широко использован в практике [16, 18].