本發(fā)明涉及磁性材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗拉強(qiáng)度高的新能源汽車磁力水泵用粉末冶金磁環(huán)及其制作方法。
背景技術(shù)：
軟磁材料，是一類常見(jiàn)的功能材料，廣泛地應(yīng)用在電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、傳感器以及其他電氣設(shè)備中，是現(xiàn)代文明的先進(jìn)設(shè)備中非常重要的組成部分。其特點(diǎn)是在較小的磁場(chǎng)下能較快地響應(yīng)并達(dá)到飽和磁化狀態(tài)，且在去掉外磁場(chǎng)后磁化狀態(tài)幾乎消失，易于通過(guò)輕微地改變外場(chǎng)而控制材料的磁化狀態(tài)。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，環(huán)境友好、節(jié)能減排、綠色新能源汽車的普及率逐年遞增，軟磁材料的需求量也穩(wěn)步增加，尤其是用于新能源車輛的電機(jī)、控制器等電器的磁力水泵關(guān)鍵零件內(nèi)、外磁環(huán)的市場(chǎng)規(guī)模將日益增大。磁環(huán)又稱鐵氧體磁環(huán)是電子電路中常用的抗干擾元件，對(duì)于高頻噪聲有很好的抑制作用。
鐵氧體可以將其看成是鐵的氧化物和其他金屬氧化物的復(fù)合體，常用的鐵氧體主要是錳鋅、鎳鋅和鎂鋅系列的鐵氧體。錳鋅鐵氧體具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、高磁導(dǎo)率、高電阻率、低功耗等優(yōu)良特性，其性能的好壞直接決定著軟磁材料的性能優(yōu)劣，因而對(duì)錳鋅鐵氧體的性能改進(jìn)尤為重要，有關(guān)其研究也較多，比如《CaO對(duì)Mn-Zn鐵氧體微觀結(jié)構(gòu)與磁性能的影響》采用傳統(tǒng)氧化物陶瓷工藝制備了CaO-Bi2O3-MoO3-Nb2O5復(fù)合摻雜高磁導(dǎo)率Mn-Zn鐵氧體材料，利用掃描電子顯微鏡（SEM）、B-H測(cè)試儀和阻抗分析儀等對(duì)材料結(jié)構(gòu)和磁性能進(jìn)行了表征，研究了不同添加量CaO對(duì)高磁導(dǎo)率Mn-Zn鐵氧體的微觀結(jié)構(gòu)和磁性能的影響。結(jié)果表明，添加適量的CaO可以細(xì)化晶粒、提高材料的頻率特性和品質(zhì)因數(shù) Ｑ，降低材料的損耗；當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)CaO＝0.03%時(shí)，材料具有最佳的綜合性能：μi＝9772.22，Ｌ200／Ｌ10＝99.36%，室溫 ＰＣＶ＝435.14mW／cm3。
然而文獻(xiàn)中僅僅是在微觀水平上對(duì)錳鋅鐵氧體進(jìn)行改進(jìn)，盡管其頻率特性有所改善，但用于制備磁環(huán)時(shí)存在磁性低、不耐腐蝕、耐酸堿性差、硬度小不耐磨等缺陷，因而急需對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中磁環(huán)的配方和工藝流程重新組合改性，適當(dāng)添加一些合金元素和潤(rùn)滑助劑等以提高其耐腐蝕、耐酸堿等性能，提高磁環(huán)的使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種抗拉強(qiáng)度高的新能源汽車磁力水泵用粉末冶金磁環(huán)及其制作方法。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種抗拉強(qiáng)度高的新能源汽車磁力水泵用粉末冶金磁環(huán)，由下列重量份的原料制成：鉻17-19、碳0.023-0.026、鈷0.5-0.8、鈰1.2-1.5、銅11-12、納米石墨粉0.8-1.2、五氧化二釩0.6-0.9、三氧化鉬1.3-1.6、檸檬酸鈉0.2-0.4、甲基三乙氧基硅烷1.8-2.2、聚二甲基硅氧烷2.2-2.5、EVA樹脂11-13、錳鋅鐵氧體1.4-1.6、鐵53-55，所述的錳鋅鐵氧體其摩爾配方比為氧化鐵：氧化錳：氧化鋅=51.5：24.5：24。
所述的一種抗拉強(qiáng)度高的新能源汽車磁力水泵用粉末冶金磁環(huán)的制作方法，包括以下步驟：
（1）將納米石墨粉添加到質(zhì)量濃度為5-15%的檸檬酸鈉水溶液中，超聲分散均勻后，加入甲基三乙氧基硅烷加熱至50-70℃，充分?jǐn)嚢?-8小時(shí)，噴霧干燥；
（2）將銅粉投入坩堝電阻爐中迅速升溫至完全熔化，加入步驟（1）物料超聲波攪拌混勻，保溫靜置20-25分鐘，將金屬液經(jīng)氣體霧化制粉設(shè)備得粒徑在100μm以下的銅包覆改性納米石墨粉；
（3）將錳鋅鐵氧體采用鋼球濕磨2-3小時(shí)，烘干于900-920℃下預(yù)燒2小時(shí)，加入五氧化二釩、三氧化鉬進(jìn)行二次球磨4-5小時(shí)，烘干加入質(zhì)量比為12%的聚乙烯醇水溶液、步驟（2）物料超聲分散20-30分鐘，噴霧干燥得混合粉體；
（4）將鐵粉和鉻、碳、鈷、鈰粉投入混粉機(jī)中球磨混合，加入步驟（3）混合粉體、EVA樹脂及其他剩余成分加熱至50-60℃，攪拌30-40分鐘真空干燥，加入到模具中壓制成所需形狀，得到生坯；
（5）將上述生坯放入燒結(jié)爐中，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)氣氛下，2小時(shí)升溫至500℃，保溫30分鐘，再1小時(shí)升溫至800℃，保溫30分鐘，而后1小時(shí)升溫至1100-1150℃，保溫2小時(shí)，關(guān)火隨爐冷卻至室溫放入退火爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下800℃退火兩小時(shí)出料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明將改性后的納米石墨粉表面覆蓋一層銅膜作為固體潤(rùn)滑劑，密度差小、物理和力學(xué)性能相近，改善了其與基體的浸潤(rùn)性且界面結(jié)合強(qiáng)度高，密度增加，減少偏析，且包覆層可以起到保護(hù)固體潤(rùn)滑劑免受高溫引起的蒸發(fā)或氧化的作用，可顯著提高材料的強(qiáng)度和摩擦性能；同時(shí)本發(fā)明還添加改性錳鋅鐵氧體并復(fù)合鈷、鈰等合金成分，采用分階段緩慢升溫?zé)Y(jié)、高溫退火工藝，可以細(xì)化晶粒，促進(jìn)晶粒分布均勻，減小材料內(nèi)應(yīng)力，改善材料微觀形貌，提高材料的頻率特性和品質(zhì)因數(shù)，降低材料的損耗，制得的產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度高不易開(kāi)裂，使用壽命長(zhǎng)。
具體實(shí)施方式
一種抗拉強(qiáng)度高的新能源汽車磁力水泵用粉末冶金磁環(huán)，由下列重量份的原料制成：鉻17、碳0.023、鈷0.5、鈰1.2、銅11、納米石墨粉0.8、五氧化二釩0.6、三氧化鉬1.3、檸檬酸鈉0.2、甲基三乙氧基硅烷1.8、聚二甲基硅氧烷2.2、EVA樹脂11、錳鋅鐵氧體1.4、鐵53，所述的錳鋅鐵氧體其摩爾配方比為氧化鐵：氧化錳：氧化鋅=51.5：24.5：24。
所述的一種抗拉強(qiáng)度高的新能源汽車磁力水泵用粉末冶金磁環(huán)的制作方法，包括以下步驟：
（1）將納米石墨粉添加到質(zhì)量濃度為5-15%的檸檬酸鈉水溶液中，超聲分散均勻后，加入甲基三乙氧基硅烷加熱至50-70℃，充分?jǐn)嚢?-8小時(shí)，噴霧干燥；
（2）將銅粉投入坩堝電阻爐中迅速升溫至完全熔化，加入步驟（1）物料超聲波攪拌混勻，保溫靜置20-25分鐘，將金屬液經(jīng)氣體霧化制粉設(shè)備得粒徑在100μm以下的銅包覆改性納米石墨粉；
（3）將錳鋅鐵氧體采用鋼球濕磨2-3小時(shí)，烘干于900-920℃下預(yù)燒2小時(shí)，加入五氧化二釩、三氧化鉬進(jìn)行二次球磨4-5小時(shí)，烘干加入質(zhì)量比為12%的聚乙烯醇水溶液、步驟（2）物料超聲分散20-30分鐘，噴霧干燥得混合粉體；
（4）將鐵粉和鉻、碳、鈷、鈰粉投入混粉機(jī)中球磨混合，加入步驟（3）混合粉體、EVA樹脂及其他剩余成分加熱至50-60℃，攪拌30-40分鐘真空干燥，加入到模具中壓制成所需形狀，得到生坯；
（5）將上述生坯放入燒結(jié)爐中，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)氣氛下，2小時(shí)升溫至500℃，保溫30分鐘，再1小時(shí)升溫至800℃，保溫30分鐘，而后1小時(shí)升溫至1100-1150℃，保溫2小時(shí)，關(guān)火隨爐冷卻至室溫放入退火爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下800℃退火兩小時(shí)出料。
利用本發(fā)明制得的粉末冶金磁環(huán)具有如下技術(shù)特征：
（1）密度：5.13g/cm3
（2）初始磁導(dǎo)率μi＝9783.22；
（3）頻率穩(wěn)定性參數(shù)Ｌ200／Ｌ10＝99.53%；
（4）室溫體積功耗ＰＣＶ＝415.13mW／cm3。