一种铁硅材料及μ100铁硅磁粉芯的制备方法与流程

本发明涉及粉末冶金领域，是一种磁导率μ100铁硅磁粉芯的制备方法。

背景技术：

金属磁粉芯是指由微米量级的铁磁性粉末和绝缘介质经过压制而形成的一类金属复合材料，在磁粉颗粒之间存在着一些分布式的气隙。由于铁磁性颗粒很小，又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒导磁特性；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。

铁硅磁粉芯是由fe和si的合金粉末制成的一种磁芯，具有高达16000高斯的饱和磁感应强度，优异的dc偏流特性，其磁芯损耗比铁粉芯低，而又无热老化的问题，特别适合用在大电流下的抗流器，高储能的功率电感器，pfc电感器等。在太阳能、风能、混合动力汽车等新能源领域中被广泛使用。

目前，铁硅磁粉芯可生产的磁导率是26μ～90μ。

技术实现要素：

为了克服现有铁硅磁导率不足，本发明的目的在于提供一种μ100铁硅磁粉芯材料的制备方法；其中，铁硅磁粉芯材料按质量百分比计算，si的含量为6.2％～6.8％，余量为fe，包括合金熔炼、制粉、粉末处理、压制、热处理和涂装步骤

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种μ100铁硅磁粉芯材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤1)合金熔炼：将si和fe投入高频金属熔炼炉中进行冶炼，熔炼温度为1500℃以上，合金熔化的时间在1小时以上；

步骤2)制粉：将步骤1)冶炼得到的合金进行水雾法制粉，过100目筛后进行退火处理；

步骤3)粉末处理：将退火后的粉料转入炒粉机中加热，温度80～180℃，向加热后的粉料中缓慢加入磷酸水溶液，继续炒20～60min。之后对粉末进行闪蒸干燥。向烘干粉末中加入润滑剂，搅拌均匀，得到润滑粉末。

步骤4)压制：压强为16～24吨/cm²

步骤5)热处理：向热处理炉内通入惰性气体，温度控制在650℃～900℃之间，保温时间为70～100分钟。

步骤6)涂装：将油漆均匀涂覆在磁芯表面。

作为优选，所述步骤2)中的制粉采用水雾化制粉，其具体的操作步骤为：将熔化的合金液然后注入中间包中。在合金液注入前开始启动高压水泵，让高压水雾化装置开始工作。中间包中的合金液经过束流，通过包底的漏嘴进入雾化器。在来自雾化器的高压水的作用下，合金液被不断地破碎成细小的液滴，落入装置中的冷却液中，迅液凝固成合金粉末。

作为优选，所述步骤3)中粉末处理时磷酸水溶液中磷酸质量为粉料质量的0.05％～0.28％

作为优选，所述步骤4)中压制的压力为20吨/cm²

作为优选，所述步骤5)中热处理采用氮气保护，最高冲击温度为750±20℃，保温时间为80～90分钟。

本发明的另一个目的是在于提供上述所述方法得到的μ100铁硅磁粉芯材料，其中，按质量百分比计算，si的含量为6.2％～6.8％，余量为fe。

本发明的优点和积极效果：

1.制备工艺简单，水雾化制得的粉末成型性好，压制后的毛胚强度高，不用后续进行强化处理。

2.本发明降低了磷酸水溶液的用量，使得压制后产品磁导率可以达到100μ。10khz时，磁粉芯的磁导率μ＝100，磁场强度h＝50oe时，μ％≥41％，单位体积损耗损耗pcv(100khz，140gs)≤70mw/cm³。

具体实施方式

实施例1一种μ100铁硅磁粉芯材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤1)合金冶炼：将纯铁、结晶硅投入高频金属熔炼炉内冶炼，成分为si：6.5％，余为fe；熔炼温度约为1500℃，合金熔化的时间70min；

步骤2)制粉：合金熔炼好后直接进行水雾法制粉，喷雾粉末过100目筛，将过筛后的粉末做退火处理；

其中，水雾法制粉的具体步骤为：将熔化的合金液然后注入中间包中。在合金液注入前开始启动高压水泵，让高压水雾化装置开始工作。中间包中的合金液经过束流，通过包底的漏嘴进入雾化器。在来自雾化器的高压水的作用下，合金液被不断地破碎成细小的液滴，落入装置中的冷却液中，迅液凝固成合金粉末。

步骤3)粉末处理：将退火后的粉料转入炒粉机中加热，温度80～180℃，向加热后的粉料中缓慢加入由粉料质量0.05％～0.28％的磷酸所配制成的磷酸水溶液，继续炒20～60min；之后对粉末进行闪蒸干燥；向烘干粉末中加入润滑剂，搅拌均匀，得到润滑粉末。

步骤4)压制：将润滑粉末投入(即外径为26.9mm、内径为14.7mm、厚度为11.2mm的环状磁芯)的模具中用20吨/cm²的压力压制成型；

步骤5)热处理：向热处理炉内通入惰性气体，温度控制在650℃～900℃之间，保温时间为70～100分钟，热处理去应力；

步骤6)涂装：最后用环氧树脂涂覆磁芯表面得到磁芯；

试验例

将实施例1得到的磁芯进行电气特性测试：

所得磁芯及电气特性如下：

(一)：磁导率：

1.磁芯在1khz时，磁粉芯的磁导率μ＝98.4；(测试仪器：th2829c)

2.磁芯在10khz时，磁粉芯的磁导率μ＝98.2；(测试仪器：th2829c)

3.磁芯在100khz时，磁粉芯的磁导率μ＝97.4；(测试仪器：th2829c)

(二)：直流叠加特性：

1.磁芯在10khz，磁场h＝50oe时，μ％＝54.1％(测试仪器：ch1320sch3302)

2.磁芯在10khz，磁场h＝100oe时，μ％＝33.0％(测试仪器：ch1320sch3302)

3.磁芯在10khz，磁场h＝150oe时，μ％＝22.7％(测试仪器：ch1320sch3302)

4.磁芯在10khz，磁场h＝200oe时，μ％＝16.9％(测试仪器：ch1320sch3302)

(三)：磁芯单位体积损耗pcv特性：

磁芯在100khz，140gs时，单位体积损耗pcv＝29.6mw/cm³(测试仪器：b-hanalyzersy-8219)。