製造實心電機轉子的鐵-銅-錳-硼合金及其製造方法
2023-05-11 00:25:46
專利名稱：製造實心電機轉子的鐵-銅-錳-硼合金及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種用於製造異步實心電機轉子的合金材料，特別是一種粉末燒結Fe-Cu-Mn-B合金及其製造方法。
目前用於製造實心電機轉子的材料有電工純鐵、低碳鋼和Ni-Fe合金，使用電工純鐵和低碳鋼製造的實心異步電機，機械特性差，而Ni-Fe合金含有大量昂貴的鎳，因此都不能在工業上得到廣泛地推廣應用。
日本專利「昭56-51806」，提出在用熔煉法製取自保繼電器接點材料(Fe-3～25Cuwt%合金)時，添加30.1～0.3wt%Mn作脫氧劑，以降低Fe-Cu合金中的O含量。日本專利「昭58～177436」和「昭56-20142」均是燒結Fe-Cu-C系和Fe-Cu-Mo-Cr系合金時，為了提高燒結體密度而添加微量B，其含Cu量均在10wt%以下。
本發明的目的在於避免上述現有技術中的不足而提供一種成分簡單、成本低、密度高的合金材料及其製造方法。從而使合金的力學性能得到改善。用此合金製造的實心電機轉子，其機械特性有顯著提高。
本發明的目的可以通之以下的技術方案達到。製造實心電機轉子的Fe-Cu合金材料，特點是在Fe-20Cu合金的基礎上添加0.1～1.2wt%Mn和0.05～0.5wt%B，構成Fe-20Cu-Mn-B的四元合金。
根據實心電機的起動和工作特性，使用低導磁率和低電阻率的材料較好，因為Fe-Cu合金可以通過改變Cu含量來改變合金的導磁率和電阻率。而Cu在Fe中的溶解度小(1477℃時，Cu在Fe中的飽和溶解度為10wt%)，二者之間存在比重差，若用熔鑄法生產將產生成分偏析，故本發明採用粉末冶金法生產，以還原鐵粉代替電解鐵粉。
Fe-Cu二元合金的相對導磁率μr和電阻率ρ隨著Cu含量的增加而同步下降，使μr值和ρ值的調節和控制困難，本發明以中間合金的形式添加Mn和B，這不僅能調節Fe-Cu合金μr值和ρ值，而且能提高合金的密度，使合金電、磁和力學性能得到改善。
合金元素Mn和B都能抑制Fe與Cu的互擴散，使合金的鐵磁相面積增加，非導磁的順磁相面積減少，從而使μr值增加，Mn與B都能和Fe、Cu形成固溶體，使ρ值稍有升高，可以通過添加不同的Mn和B來調節和控制μr值和ρ值，表1是Mn、B對μr值和ρ值影響的實例。
合金 μr(H＝104A/M) ρ(1×10-7Ω-M)Fe-20Cu34.81.476
Fe-20Cu-Mn45.31.63Fe-20Cu-B44.01.60本發明與現有技術相比具有顯著的優點，該合金以普通的還原鐵粉末代替電解鐵粉，具有成分簡單，成本低廉，而且可以通過改變Mn、B含量有效地調節合金的μr值和ρ值。為改變實心電機的機械特性，和擴大實心電機的工業應用開障了廣闊的前景。
參見
圖1為合金的燒結是液相燒法，溫度為1090℃-1150℃，時間為1-12hr;燒結溫度過低，合金化和緻密化速度都很慢;過高會出現Cu的滲漏。燒結時間短，則達不到合金化目的;過長生產效率低、能耗大、成本高。為獲得良好的電、磁性能，合金還必須在200～1000℃下時效2～10小時。選擇良好的工藝條件，少以獲得密度大於7.38/cm，μr值為50～52.5，ρ值為1.18～1.364×10-7Ω-M，為376-449MPa的合金，用該合金製造的實心電機，其起動轉矩比鐵轉子大1.5～2倍。
權利要求
1.一種用於製造實心電機轉子的Fe-Cu合金材料，其特徵在於在Fe-20Cu合金基礎上添加0.1～1.2wt%Mn和0.05～0.5wt%B，構成Fe-20Cu-Mn-B四元合金。
2.製造如權利要求1所述的實心電機轉子材料的方法，其特徵在於a.以中間合金形壓加入Mn和B;b.以還原鐵粉代替電解鐵粉;c.合金的燒結制度為1090～1150℃燒結時間為1～12小時;d.合金熱處理溫度為200～1000℃，時間為2～10hr。
全文摘要
本發明系一種用於製造實心電機轉子的Fe-Cu-Mn-B四元合金，這種合金可以通過改變Mn80B的含量有效地調節和控制合金的μr值和P值，以滿足製造不同功率的中、小型實心電機的需要，用該合金製造的實心電機，其起動力矩比普通鐵轉子電機大1.5-2倍。
文檔編號C22C38/16GK1034586SQ8810042
公開日1989年8月9日 申請日期1988年1月25日 優先權日1988年1月25日
發明者隋永江, 何寶山, 陸艾華, 王興慶, 胡康銀, 王定宇 申請人:上海工業大學