Спосіб виготовлення градієнтних постійних магнітів

Винахід відноситься до одержання постійних магнітних матеріалів методами порошкової металургії. Відомий спосіб одержання постійних магнітів на основі феритів стронцію та барію (Г.И. Журавлев. Химия и технология ферритов, Л.: Химия, 1970, 191с), що включає мокрий помел порошку та формування у магнітному полі, сушіння, високотемпературне спікання, шліфування й намагнічування. Недоліком даного способу є те, що за його допомогою неможливо одержати структур у матеріалу, у якому при намагнічуванні формуються неоднорідні магнітні поля. Відомий спосіб одержання феритового порошку (Пат. России №1533561, H01F1/10, 1/113 публ. от 30.11.94), що включає помел, обробку розчином 2н НСІ, відмивання, сушіння, змішування з розчином каучуку, прокатку суміші у валках та вир убку. Недоліком даного способу є те, що не вдається одержати матеріал із регульованими магнітними властивостями в об'ємі виробу. Найбільш близьким, до способу, що заявляється, є спосіб одержання постійних магнітів із стронцієвих феритів (Гончар А.В. и др. Проблемы пленочной технологии постоянных магнитов из стронциевых ферритов. Изв. ВУЗов. Материалы электронной техники, 1998, №1, с.38-41), що включає помел, формування стрічки, вирубку, ущільнення та спікання. Однак, слід зазначити, що описаний вище спосіб не дозволяє одержувати матеріал із змінними, наперед заданими, величиною та напрямком магнітної енергії. В основу винаходу «Спосіб виготовлення градієнтних постійних магнітів» покладена задача виготовлення матеріалу з величинами і напрямками магнітної енергії, що задаються заздалегідь. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у способі виготовлення градієнтних постійних магнітів, який включає помел, формування стрічки, вирубку, ущільнення, спікання або полімеризацію, додатково здійснюють формування стрічки із застосуванням магнітного поля, а після вирубки укладання вирубаних елементів роблять враховуючи напрямок намагнічування стрічки та виходячи з наперед заданої магнітної енергії матеріалу по його об'єму. Спосіб виготовлення градієнтних постійних магнітів додатково відрізняється тим, що стрічка проходить через магнітне поле після лиття та перед сушкою, або порошок із зв'язуючим нанесений на немагнітну підкладку проходить через магнітне поле, а після цього прокатується у стрічку. У пропонованому способі формування стрічки проводять у магнітному полі, у результаті чого частки феромагнітної фази орієнтуються у напрямку осі легкого намагнічування (у напрямку анізотропії) та фіксуються у такому стані за допомогою зв'язуючого, яке перед цим змішується з магнітним порошком, а укладання елементів вирубаних з одержаної відповідним чином магнітної стрічки здійснюють з урахуванням формування відповідної магнітної текстури, ви ходячи з градієнту властивостей матеріалу по об'єму виробу. Стрічки можуть бути сформовані одним з відомих методів: шлікерним литтям, прокаткою або іншим відомим методом. Далі, для надання виробу необхідної міцності та більш міцного контакту між вирубленими та укладеними елементами проводять їх ущільнення (як правило у прес-формі), спікання або полімерізацію, а також при необхідності шліфування та намагнічування. На фігура х 1 та 2 зображена схема формування гетерогенного магнітного матеріалу, яка включає вирубку та укладання вирублених з елементів, що можуть бути різної конфігурації. На фі г.2(а) показана схема укладки пакету (стопки) вирублених елементів у відповідності з розподілом магнітної енергії, а на фіг.2(б-г) - різні схеми укладок стопок елементів. Спосіб реалізується таким чином. Порошок фериту після помелу й уведення зв'язуючого формують у тонку стрічку у магнітному полі. З отриманої стрічки вирубують елементи (фіг.1), у яких відомі напрямки сформованої магнітної текстури. Схему укладання елементів вибирають у залежності від властивостей, що задаються, зокрема, від величини напруженості магнітного поля на поверхні виробу, що залежить від коерцитивної сили і залишкової індукції постійного магнітного матеріалу. У випадку коли високу напруженість магнітного поля Н 1 необхідно мати на протилежних частинах магніту використовують схему укладки зображену на фіг.2,б. Укладання елементів у цих частинах магніту треба робити, суворо дотримуючись напрямку анізотропії, який збігається з напрямком формування стрічки (фіг.2,б, верхня та нижня стопки). У середній частині магніту елементи укладаються хаотично (фіг.2,б, середня стопка) у результаті чого напруженість магнітного поля в цій його частині (Н2) буде свідомо менша, ніж на поверхні (Н1). Напруженість магнітного поля знаходиться у прямій залежності від величини магнітної енергії, тому магнітна енергія буде розподілятися по магніту таким же чином як і напруженість магнітного поля. Потім зібраний таким чином пакет (фіг.2,а) вміщуються у прес-форму й ущільнюється. Отримана таким чином пресовка може спікатися або піддаватися полімеризації. У такий спосіб можна одержати градієнтний магнітний матеріал з різними властивостями по об'єму виробу. Здійснення запропонованого способу показано на наступних прикладах. Приклад 1 Стандартний порошок фериту барію змішували з іншими компонентами: розчинником (етанол), зв'язуючою речовиною (полівінілбутираль), пластифікатором (дибутилфталат), дисперсантом (поліамід). Після цього вакуум ували для видалення газової фази зі шлікера. Формування шлікера проводили методом стрічкового лиття. Стрічку піддавали дії магнітного поля та сушили. Після цього вирубували елементи у вигляді кола. Елементи укладали в три однакові стопки в яких всі елементи укладені за напрямком руху стрічки при відливці і відповідно напрямком вектора максимальної намагніченості. Стопки складали одна на одну причому перша і третя стопки мали однаковий напрямок вектора максимальної намагніченості, а друга мала його повернутим на 90 градусів відносно першої та третьої. Набраний таким чином пакет укладали в пресформу та додатково ущільнювали. Проводили спікання за звичайним режимом (для стандартного порошку фериту барію). Зразок мав такі магнітні властивості: Н1 (напруженість на поверхні зразка) - 80-110мТ, BH(max) (магнітну енергію) - 12-14кДж/м 3, Вr (залишкову індукцію) - 0,22-0,31Т, Нc (коерцитивну силу) - 190-220кА/м. Приклад 2 Стандартний порошок ферриту барію після помелу і введення зв'язуючого на основі поліамідних смол тонким шаром наносили на підкладку з немагнітного матеріалу та пропускали через магнітне поле, а потім прокатували у валках прокатного стану. З одержаної стрічки вирубували елементи як на фігурі 1. Зразок після вирубки й укладання по схемі, наведеній на фігурі 2,б, спікання та намагнічування в кінцевому виді мав такі магнітні властивості: Н1 - 125-150мТ, BH(max) - 18-22кДж/м 3, Вr - 0,36-0,41Т, Нc - 190-220кА/м. Приклад 3 Зразок одержували за аналогією з прикладом 2 з порошку фериту стронцію, але з хаотичною укладкою вироблених елементів (фіг.2,в). Він мав відповідно слідуючі магнітні властивості: Н1 - 60-80мТ, ВН(max) - 810кДж/м 3, Вr - 0,15-0,18Т, Нc - 115-135кА/м. Приклад 4 Зразок одержували за аналогією з прикладом 2. Тільки він укладався по схемі, зображеній на фігурі 2,г та замість спікання полімеризувався. Зразок мав відповідно такі магнітні властивості: напруженість на верхній частині зразка Н1 - 145мТ, напруженість на нижній частині зразка H2 - 80мТ, ВН(max) - 18-22кДж/м 3. Промислове застосування: запропонований спосіб може бути застосований при виготовленні гетерогенних постійних магнітів, а також одержаний по цьому способу матеріал може використовуватися в схемах радіоелектроніки, у крокових електродвигунах, у перемикачах і в засобах зв'язку.