[发明专利]制造实心电机转子的铁-铜-锰-硼合金及其制造方法

说明书

制造实心电机转子的铁-铜-锰-硼合金及制造方法。

本发明涉及一种用于制造异步实心电机转子的合金材料，特别是一种粉末烧结Fe-Cu-Mn-B合金及其制造方法。

目前用于制造实心电机转子的材料有：电工纯铁、低碳钢和Ni-Fe合金，使用电工纯铁和低碳钢制造的实心异步电机，机械特性差，而Ni-Fe合金含有大量昂贵的镍，因此都不能在工业上得到广泛地推广应用。

日本专利申请公开说明书“昭56-51806”，提出在用熔炼法制取自保继电器接点材料（Fe-3～25Cu合金）时，添加30.1～0.3重量%Mn作脱氧剂，以降低Fe-Cu合金中的O含量。日本专利申请公开说明书“昭58～177436”和“昭56-20142”均是烧结Fe-Cu-C系和Fe-Cu-Mo-Cr系合金时，为了提高烧结体密度而添加微量B，其含Cu量均在10重量%以下。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足而提供一种成分简单、成本低、密度高的合金材料及其制造方法。从而使合金的力学性能得到改善。用此合金制造的实心电机转子，其机械特性有显著提高。

本发明的目的可以通之以下的技术方案达到。制造实心电机转子的Fe-Cu合金材料，特点是在Fe-20Cu合金的基础上添加0.1～1.2Mn和0.05～0.5重量%B，构成Fe-20CU-Mn-B的四元合金。

根据实心电机的起动和工作特性，使用低导磁率和低电阻率的材料较好，因为Fe-Cu合金可以通过改变Cu含量来改变合金的导磁率和电阻率。而Cu在Fe中的溶解度小（1477℃时，Cu在Fe中的饱和溶解度为10重量%），二者之间存在比重差，若用熔铸法生产将产生成分偏折，故本发明采用粉末冶金法生产，以还原铁粉代替电解铁粉。

Fe-Cu二元合金的相对导磁率μr和电阻率ρ随着Cu含量的增加而同步下降，使μr值和ρ值的调节和控制困难，本发明以中间合金的形式添加Mn和B，这不仅能调节Fe-Cu合金μr值和ρ值，而且能提高合金的密度，使合金电、磁和力学性能得到改善。

合金元素Mn和B都能抑制Fe与Cu的互扩散，使合金的铁磁相面积增加，非导磁的顺磁相面积减少，从而使μr值增加，Mn与B都能和Fe、Cu形成固溶体，使ρ值稍有升高，可以通过添加不同的Mn和B来调节和控制μr值和ρ值，表1是Mn、B对μr和ρ值影响的实例。

合金 μr（H＝10⁴A/M） ρ（1×10^-7Ω-M）

Fe-20Cu    34.8    1.476

Fe-20Cu-Mn    45.3    1.63

Fe-20Cu-B    44.0    1.60

本发明与现有技术相比具有显著的优点，该合金以普通的还原铁粉末代替电解铁粉，具有成分简单，成本低廉，而且可以通过改变Mn.B含量有效地调节合金的μr值和ρ值。为改变实心电机的机械特性，和扩大实心电机的工业应用开障了广阔的前景。

参见图1为合金的烧结是液相烧法，温度为1090℃-1150℃，时间为1-12小时;烧结温度过低，合金化和致密化速度都很慢;过高会出现Cu的渗漏。烧结时间短，则达不到合金化目的;过长生产效率低、能耗大、成本高。为获得良好的电、磁性能，合金还必须在200～1000℃下时效2～10小时。选择良好的工艺条件，少以获得密度大于7.38/cm，μr值为50-52.5，ρ值为11.8～1.364×10^-7Ω-M，εb为376-449MPa的合金，用该合金制造的实心电机，其起动转矩比铁转子大1.5～2倍。