Карбонильное железо Р-20 в Минске

Карбонильное железо Р-20: технические характеристики и применение

Карбонильное железо Р-20 — высокочистый порошковый материал, получаемый термическим разложением пентакарбонила железа. Марка Р-20 относится к классу радиотехнических порошков сферической морфологии, предназначенных для изготовления магнитодиэлектрических сердечников, работающих в диапазоне частот до 100 МГц. Основное отличие Р-20 от марок Р-10 и Р-100 — оптимизированное распределение частиц по фракциям, обеспечивающее повышенную магнитную проницаемость прессованных изделий при сохранении стабильности параметров в условиях высокочастотного намагничивания.

Химический состав и гранулометрия

Массовая доля основного вещества в карбонильном железе Р-20 составляет не менее 99,5 %. Контролируемые примеси ограничены следующими значениями: углерод — не более 0,03 %, азот — не более 0,01 %, кислород — не более 0,15 %. Содержание металлических примесей (никель, хром, медь, марганец) суммарно не превышает 0,05 %, что критично для минимизации потерь на вихревые токи в высокочастотных магнитопроводах.

Гранулометрический состав Р-20 характеризуется средним диаметром частиц 3–5 мкм. Частицы имеют правильную сферическую форму с коэффициентом формы, близким к единице, что обеспечивает равномерную упаковку при прессовании и воспроизводимость магнитных свойств от партии к партии. Насыпная плотность порошка находится в диапазоне 2,2–2,8 г/см, пикнометрическая плотность — 7,6–7,8 г/см.

Магнитные свойства и особенности эксплуатации

Ключевая особенность карбонильного железа Р-20 — сочетание высокой начальной магнитной проницаемости (_н = 15–25 в зависимости от давления прессования) с низкими удельными потерями на частотах до 50 МГц. Добротность сердечников из Р-20 достигает значений 1,5–2,5 на частоте 10 МГц при индукции 0,1 мТл, что делает материал пригодным для широкополосных трансформаторов и согласующих цепей.

Температурный коэффициент начальной магнитной проницаемости в диапазоне –60…+100 C не превышает 2010 1/C. Коэрцитивная сила спеченных или склеенных сердечников составляет 80–160 А/м. Материал сохраняет стабильность параметров после термостарения при 150 C в течение 1000 часов, что допускает применение в аппаратуре с повышенными требованиями к надежности.

Технология переработки

Порошок Р-20 перерабатывается методами порошковой металлургии: холодным прессованием под давлением 400–800 МПа с последующей термообработкой при 500–700 C в восстановительной атмосфере, либо литьевым прессованием с использованием эпоксидных или кремнийорганических связующих. Для получения сердечников с проницаемостью выше 20 применяется изостатическое прессование с последующим спеканием при 900–1100 C в среде водорода с точкой росы не выше –40 C.

При проектировании технологического процесса следует учитывать пирофорность тонкодисперсного порошка: работы с Р-20 проводятся в инертной атмосфере или под слоем жидкости, операции сухого рассева — с соблюдением требований взрывобезопасности. Хранение осуществляется в герметичной таре с влагопоглотителем, исключающим контакт материала с атмосферной влагой.

Применение в радиоэлектронной промышленности

Карбонильное железо Р-20 используется при производстве прецизионных компонентов радиоэлектронной аппаратуры:

• сердечники катушек индуктивности фильтров нижних и верхних частот;
• магнитопроводы широкополосных импульсных трансформаторов;
• экранирующие элементы СВЧ-трактов и поглотители электромагнитных помех;
• дроссели цепей питания усилителей мощности;
• элементы колебательных контуров измерительной техники.

В отличие от ферритовых материалов, сердечники из Р-20 не подвержены старению магнитных свойств под воздействием механических напряжений и сохраняют параметры при многократных циклах термоударов от –60 до +125 C. Это обусловливает применение материала в бортовой авиационной аппаратуре, системах связи и контрольно-измерительном оборудовании.

Сравнение с другими марками карбонильного железа

Выбор марки карбонильного железа определяется компромиссом между требуемой магнитной проницаемостью и допустимым уровнем потерь на рабочей частоте. Р-20 занимает промежуточное положение, обеспечивая расширенный частотный диапазон по сравнению с Р-100 при более высокой проницаемости, чем у Р-10. Для аппаратуры, работающей в диапазоне 10–100 МГц, Р-20 является оптимальным решением по совокупности электромагнитных параметров и технологичности прессования.

Контроль качества и входная приемка

При входном контроле партий Р-20 проверяются: химический состав методом атомно-эмиссионной спектрометрии, гранулометрический состав лазерным дифракционным анализатором, насыпная плотность по ГОСТ 19440, магнитные свойства на тороидальных образцах, спрессованных под давлением 600 МПа с последующей термообработкой при 650 C. Допустимое отклонение начальной проницаемости от паспортного значения не превышает 15 %.

Вопросы и ответы