一种Co基非晶合金粉末及其制备工艺的制作方法

文档序号:12714219阅读:283来源:国知局

本发明涉及一种非晶合金粉末,尤其是涉及一种Co基非晶合金粉末及其制备工艺。



背景技术:

随着电子电力、通信工业的发展,电子元器件向小型化、高频化和大电流方向发

展,而且对电子设备的电磁兼容性能的要求也越来越高,传统的非晶带材铁芯、软磁铁氧体

及金属磁粉芯等不能满足需求,应用受到限制。主要表现在:(1) 非晶带材铁芯在高频工作

时感应涡流导致损耗很大,限制其在高频领域的应用;(2) 软磁铁氧体高频损耗低,但是饱和磁感应强度和磁导率低,不能满足小型化和大电流的发展需求;(3) 金属磁粉芯存在着高频损耗高、直流叠加特性差或者价格昂贵等问题,限制了其应用范围。非晶磁性粉末由于其优异的软磁性能,可以满足各种电子元器件稳定化、小型化、高频化、大电流、高功率的需求,能极大促进汽车、电子、航空航天领域等高新技术行业的发展。

由于长程无序、短程有序的结构,使非晶粉末具有很多独特的性能。钴基非晶合金粉末除具有优异的磁性能,还具有耐高温、耐燃气腐蚀、耐磨、耐蚀等性能,在电子、涂层和硬质合金中得到广泛应用。而一些特殊场合对粉末性能提出更高的要求。

到目前为止,非晶合金粉末的制备工艺主要有水雾法、气雾法以及使用非晶薄带破碎制粉的工艺。水雾法具有大的冷却速率,可满足制备非晶态粉末的要求。然而,在水雾化过程中,所获得的粉末易形成氧化物,氧含量高,再者当熔融金属凝固时,产生的水蒸气会覆盖在熔融金属的表面,该水蒸气膜的存在将导致熔融的核心金属冷却强度降低,从而使粉末中心部分不能获得非晶态结构的问题,影响器件性能。气雾法由于冷却强度受限,只能制备非晶形成能力强的非晶合金粉末,且生产成本高。直接破碎法的优点在于对物料的选择性不强,材料利用率高,但需对非晶薄带进行脆化退火,很容易由于退火不均造成薄带内部晶化转变的不均匀,而且在破碎后容易产生带有锐角的粉末颗粒,为粉末的后续加工带来困难。这后两类方法都需要材料具有较强的非晶形成能力。



技术实现要素:

基于上述问题,本发明提供了一种Co基非晶合金粉末及其制备工艺,该方法能够制备非晶合金材料组元的构成及比例选择范围更广的Co基非晶态合金粉末。

本发明的Co基非晶合金粉末,具体合金成分为Co40-95 wt %,合金元素为可以与Co一起电沉积的元素,如P、Ni、Fe、Cr、Mo、W、Re等中的一种或多种元素的组合。

本发明Co基非晶合金粉末的制备工艺,包括以下步骤:

(1)金属基板被镀表面的预处理:金属基板被镀表面预先采用机械加光,再经碱性溶液脱脂;

(2)电镀液组成;硫酸钴、氯化钴或两者的混合物0.5-3mol/L(优选1.5-2mol/L),酸0.2-0.8mol/L、络合剂0.5-5g/L、合金元素添加剂0.2-2mol/L、添加剂0-2g/L,水余量;

上所述合金元素添加剂中,铁以硫酸亚铁或氯化亚铁(需配有还原剂)、铬以铬酐、钼以钼酸钠、镍以硫酸镍或氯化镍、钨以钨酸钠、磷以亚磷酸或可溶性次磷酸盐、Re以Re可溶盐的形式添加;

上述酸包括硼酸、磷酸、羧酸等;

上述络合剂包括酒石酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸盐等;

上述添加剂为糖精、对甲苯磺酸胺等;

(3)非晶合金镀层的制备:预处理后的金属基板接入电镀槽阴极,阳极采用石墨或不锈钢,电镀时搅拌电镀液,电镀电源可采用恒电位电源或脉冲电源,电极的电流密度为200-1000mA/mm2(优选500-800mA/mm2),电解液温度为20-60℃,滴定强酸溶液使Ph值不大于1;

(4)采用机械或物理的方法,如轧制压延、喷丸、刮擦等方法使非晶合金镀层脱落;

(5)非晶合金颗粒的球磨,将剥落的非晶颗粒在真空或惰性气体保护条件下进行球磨,球磨可采用球磨机、行星式球磨机等,球磨时间为2-24h,球料比为3-10:1;

(6)筛分成不同粗细的Co基非晶合金粉末。

与现有技术相比,本发明具有以下优点:

1.与气雾法和直接破碎法相比,本工艺具有设备投资少、工艺简单,对非晶合金形成能力要求不高等特点;

2.与水雾法相比,粉末不会产生氧化和部分非晶化的问题;

3.与直接破碎法相比,由于采用PH值较小条件下沉积,致使镀层内产生了较大的内应力和较多孔隙,镀层无需脆化退火破碎,且也不会产生带有锐角的粉末颗粒;

4.相比常规电镀而言,因为对镀层应力和表面质量没有要求,因此可采用更大的电流密度,既提高了非晶合金镀层的制备速度,也有利于获得更疏松和具有更大内应力的非晶合金镀层,从而更易对非晶合金镀层进行机械剥离;

5.本方法无需考虑对材料的非晶形成能力,可通过调整电镀液各主要成分的浓度配比,可获得不同构成和比例的Co基非晶合金粉末,因此,本方法的适用性更为广泛,可操作性更强,可满足不同场合的性能要求。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1 Co-P非晶合金粉末的制备

本实施例非晶合金粉末Co含量的92.3wt%,P含量为复合镀层的7.7wt%。

其制备工艺,包括以下步骤:

(1)金属基板表面的预处理:金属基板选用45号钢板,被镀基板表面经机械加工,然后在20wt%氢氧化钠溶液清洗10min去除油脂;

(2)电镀液组成:氯化钴0.3mol/L,硫酸钴2mol/L,硼酸40g/L,次磷酸钠0.65mol/L,酒石酸0.8g/L,糖精0.4g/L,水余量;

(3)非晶合金镀层的制备:预处理后的镀件接入电镀槽阴极,阳极采用石墨,搅拌电镀液,滴定盐酸溶液使Ph值为0.8,电极的电流密度为450mA/mm2,电镀液温度为60℃;

(4)非晶合金镀层的剥离:采用轧制压延法剥离镀层;

(5)非晶合金颗粒的球磨,采用行星球磨机球磨,非晶合金粉末充氩气保护,球磨5h,球料比为5:1;

(6)非晶合金粉末的筛分,采用200目和400目筛子分筛,其中大于200目粉末所占比例为36%,200-400目粉末所占比例为47%,小于400目粉末所占比例为17%。

实施例2 Co-Fe-P非晶合金粉末的制备

本实施例Co-Fe-P非晶合金粉末的制备,粉末Co含量79.6wt%,Fe含量为13.2wt%,P含量为7.2wt%。

其制备工艺,包括以下步骤:

(1)金属基板表面的预处理:金属基板选用45号钢板,被镀基板表面经机械加工,然后在20wt%氢氧化钠溶液清洗10min去除油脂;

(2)电镀液组成;氯化钴0.2mol/L,硫酸镍1.8mol/L,氯化亚铁0.35mol/L,磷酸50ml/L,亚磷酸0.65mol/L,碘化钾1g/L、酒石酸1g/L,对甲苯磺酸胺0.6g/L,水余量;

(3)非晶合金镀层的制备:预处理后的金属基板接入电镀槽阴极,阳极采用石墨,机械搅拌电镀液,电极的电流密度为650mA/mm2,滴定盐酸溶液使Ph值为0.8,电镀液温度为50℃;

(4)非晶合金镀层的剥离:采用刮擦法剥离镀层;

(5)非晶合金颗粒的球磨,采用行星球磨机球磨,非晶合金粉末充氩气保护球磨8h,球料比为3:1;

(6)非晶合金粉末的筛分,采用200目和400目筛子分筛,其中大于200目粉末所占比例为33%,200-400目粉末所占比例为42%,小于400目粉末所占比例25%。

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