一種鐵基金屬軟磁粉芯的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型鐵基金屬軟磁粉芯的制備方法，屬于磁性材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬磁粉芯是以金屬或合金粉末為原料，通過(guò)粉末冶金生產(chǎn)工藝制備的軟磁復(fù)合材料，其磁性能和物理性能受原料粉末、成形工藝及后處理工藝影響十分明顯。為了提高材料的磁導(dǎo)率、Q值和機(jī)械強(qiáng)度，通常采用增大軟磁粉芯壓制成型生坯的密度。而提高坯體的致密度，使用的金屬原料粉末必須具有良好的成型性和壓制性能，即粉末易于模壓成型為高密度元件。
[0003]磁芯元件的研究旨在發(fā)展提高其特定物理和磁性能，希望金屬軟磁粉芯具有高磁導(dǎo)率、低磁芯損耗、高Q值及機(jī)械強(qiáng)度。壓制成型是磁粉芯制備工藝中重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，關(guān)系到生產(chǎn)效率、成型的精確性和產(chǎn)品性能的優(yōu)劣。但是，通常使用的軟磁粉末原料采用破碎法和霧化法制備，粉末形貌為塊狀或近球形，不利于后續(xù)的壓制成型工藝，制備的坯體的密度低，坯體內(nèi)部密度分布不均勻，降低磁粉芯磁導(dǎo)率和力學(xué)強(qiáng)度。此外，為實(shí)現(xiàn)高磁導(dǎo)率和高致密度坯體的制備，不規(guī)則或近球形粉末成型需要較大的壓力，導(dǎo)致坯體內(nèi)應(yīng)力大，不易脫模，且坯體容易開(kāi)裂，降低生產(chǎn)效率并增加生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決金屬軟磁粉芯壓制密度低，坯體強(qiáng)度低和磁性能不穩(wěn)定等問(wèn)題，提供一種新型鐵基金屬軟磁粉芯的制備方法。本方法以片狀金屬軟磁粉末為原料，粉末易于壓制成型和脫模，提高生產(chǎn)效率，有效實(shí)現(xiàn)軟磁粉芯制品品質(zhì)的提高和制造成本的降低；且制備的軟磁粉芯具有更高磁導(dǎo)率、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、品質(zhì)因數(shù)和低的磁損耗。
[0005]本發(fā)明以Fe基片狀金屬軟磁粉末為原料，將粉末進(jìn)行退火處理，降低粉末內(nèi)部應(yīng)力并形成織構(gòu)。然后，進(jìn)行粉末鈍化和絕緣包覆處理，將鈍化和絕緣處理的粉末在60-120°C烘干l_3h，再進(jìn)行壓制成型制成磁粉芯毛坯件，對(duì)所述成型的磁粉芯進(jìn)行退火處理，最后在磁粉芯的表面噴涂一層環(huán)氧樹(shù)脂絕緣漆制得金屬軟磁粉芯。
[0006]—種新型鐵基金屬軟磁粉芯的制備方法，包括以下步驟:
[0007](I)以Fe基片狀金屬軟磁粉末作為原料粉末，進(jìn)行退火處理；
[0008](2)將退火處理后的粉末進(jìn)行鈍化和絕緣包覆處理；
[0009](3)將鈍化和絕緣處理的粉末進(jìn)行烘干處理；
[0010](4)將烘干后的金屬粉末壓制成磁粉芯毛坯件，脫模劑采用硬脂酸鋅粉末；
[0011](5)對(duì)成型的磁粉芯毛坯件進(jìn)行退火處理，并在磁粉芯毛坯件的表面噴涂一層環(huán)氧樹(shù)脂絕緣漆，得到金屬軟磁粉芯。
[0012]步驟(I)中，F(xiàn)e基片狀金屬軟磁粉末可為FeS1、FeSiCr、FeSiNi等合金粉末，例如FeSi6.5、FeSi6Cr5、FeSi4Ni等合金粉末，粉末粒度為20-150 μm ;粉末的退火處理的溫度為700-900°C，時(shí)間為3-5h，通過(guò)熱處理工藝(退火處理)Fe基片狀金屬軟磁粉末內(nèi)部形成
(110)〈001〉織構(gòu)。
[0013]步驟(2)中，粉末的鈍化和絕緣包覆處理包括:將霧化金屬軟磁粉末與磷酸溶液和高分子表面活性劑混合，并加入無(wú)機(jī)絕緣劑進(jìn)行絕緣包覆，防止粉末二次團(tuán)聚；其中，磷酸溶液的加入量是磁粉重量的2-3wt%，磷酸溶液的重量濃度為8% -10% ;高分子表面活性劑作為粉體分散劑，可以是聚乙烯醇、聚乙二醇等，添加量為磁粉重量的0.2-2% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))；所述的無(wú)機(jī)絕緣劑包括Si02、Al2O3、高嶺土、云母粉和滑石粉中的一種或幾種，加入量為磁粉重量的0.5-5%。
[0014]步驟(3)中，所述的烘干處理的溫度為60_120°C，時(shí)間為l_3h。
[0015]步驟(4)中，硬脂酸鋅粉末的加入量為磁粉重量的0.5-3% ;壓制成型的壓力為10?15t/cm2，磁粉芯毛坯件的致密度為92-95%。
[0016]步驟(5)中，磁粉芯毛坯件的退火處理過(guò)程中，退火氣氛為氮?dú)饣驓錃獗Ｗo(hù)氣氛，退火處理溫度為500-900°C，時(shí)間為l_3h。
[0017]本發(fā)明方法以片狀金屬軟磁粉末為原料，粉末更加易于壓制成型，制備出的磁粉芯密度得到很大的提高，且密度分布均勻，使得磁粉芯具有較高的坯體致密度、良好的機(jī)械強(qiáng)度和磁導(dǎo)率，以及較低的磁損耗，從而實(shí)現(xiàn)制品品質(zhì)的提高和制造成本的降低。另一方面，由于原料粉末為片狀化處理粉末，通過(guò)熱處理工藝后粉末內(nèi)部形成織構(gòu)，制備的軟磁粉芯具有更高磁導(dǎo)率、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、品質(zhì)因數(shù)和低的磁損耗。采用該方法制備的軟磁粉芯可廣泛應(yīng)用于變壓器鐵芯、電動(dòng)機(jī)、混合電抗器等磁性電子元器件領(lǐng)域。
[0018]本發(fā)明采用片狀金屬軟磁粉末為原料制備金屬軟磁粉芯，不僅明顯提高金屬軟磁粉芯壓制成型后的致密度和機(jī)械強(qiáng)度，從而提高磁粉芯的磁導(dǎo)率并降低磁損耗，且制備的磁粉芯密度分布均勻、內(nèi)應(yīng)力低，易于坯體脫模，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，片狀金屬軟磁粉末通過(guò)片狀化和熱處理，其內(nèi)部形成(110)〈001>織構(gòu)，制備的軟磁粉芯具有磁導(dǎo)率高、高品質(zhì)因數(shù)、損耗低等優(yōu)點(diǎn)，從而大幅拓展軟磁粉芯的使用領(lǐng)域。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0020](I)采用片狀金屬軟磁粉末為原料，在壓制過(guò)程中粉末易于成型，可明顯提高軟磁粉芯坯體的機(jī)械強(qiáng)度和致密度，從而提高磁粉芯的磁導(dǎo)率并降低磁損耗。
[0021](2)采用片狀金屬軟磁粉末為原料，可以大幅度降低壓制成型壓力和成型后的脫模壓力，制備的磁粉芯密度分布均勻、內(nèi)應(yīng)力低，易于坯體脫模，提高生產(chǎn)效率、降低制造成本。
[0022](3)片狀金屬軟磁粉末通過(guò)片狀化和熱處理工藝，內(nèi)部形成(110)〈001〉織構(gòu)，制備的軟磁粉芯具有高磁導(dǎo)率、高品質(zhì)因數(shù)和損耗低等優(yōu)點(diǎn)，且具有良好的磁性能穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明使用的片狀化粉末SEM形貌圖。
[0024]以下結(jié)合附圖以實(shí)施例方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明而非限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明新型鐵基金屬軟磁粉芯的制備方法，包括:(I)以Fe基(FeSi6.5、FeSi6Cr5、FeSi4Ni等合金成分)片狀粉末為原料，粉末粒度為20-150 μ m，通過(guò)退火處理降低粉末的內(nèi)應(yīng)力，并在粉末內(nèi)部形成(110)〈001>織構(gòu)。(2)將粉末進(jìn)行鈍化和絕緣包覆處理；將霧化軟磁合金粉末與磷酸溶液按比例混合，并添加聚乙烯醇、聚乙二醇等高分子表面活性劑作粉體分散劑，添加量為0.2-2% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，防止粉末二次團(tuán)聚，調(diào)制成流態(tài)的漿料。其中，磷酸溶液的加入量是磁粉重量的2-3wt%，磷酸溶液的濃度為8% -10% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。然后加入無(wú)機(jī)絕緣劑進(jìn)行絕緣包覆，防止粉末二次團(tuán)聚；無(wú)機(jī)絕緣劑包括Si02、Al2O3、高嶺土、云母粉和滑石粉中的一種或幾種，加入量為磁粉重量的0.5-5%。(3)將鈍化和絕緣處理的粉末進(jìn)行烘干處理，烘干處理溫度為60-120°C，時(shí)間為l_3h。(4)將烘干后的金屬粉末壓制成磁粉芯毛坯件，脫模劑為硬脂酸鋅粉末，加入量為磁粉重量的0.5-3%。壓制成型壓力為10?15t/cm2，磁粉芯致密度為92-95%。(5)對(duì)所述成型的磁粉芯進(jìn)行退火處理，退火氣氛為氮?dú)饣驓錃獗Ｗo(hù)氣氛，退火處理溫度為500-900°C，時(shí)間為l_3h。并在磁粉芯的表