一种铁基金属软磁粉芯的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型铁基金属软磁粉芯的制备方法，属于磁性材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002]金属磁粉芯是以金属或合金粉末为原料，通过粉末冶金生产工艺制备的软磁复合材料，其磁性能和物理性能受原料粉末、成形工艺及后处理工艺影响十分明显。为了提高材料的磁导率、Q值和机械强度，通常采用增大软磁粉芯压制成型生坯的密度。而提高坯体的致密度，使用的金属原料粉末必须具有良好的成型性和压制性能，即粉末易于模压成型为高密度元件。
[0003]磁芯元件的研究旨在发展提高其特定物理和磁性能，希望金属软磁粉芯具有高磁导率、低磁芯损耗、高Q值及机械强度。压制成型是磁粉芯制备工艺中重要的技术环节，关系到生产效率、成型的精确性和产品性能的优劣。但是，通常使用的软磁粉末原料采用破碎法和雾化法制备，粉末形貌为块状或近球形，不利于后续的压制成型工艺，制备的坯体的密度低，坯体内部密度分布不均匀，降低磁粉芯磁导率和力学强度。此外，为实现高磁导率和高致密度坯体的制备，不规则或近球形粉末成型需要较大的压力，导致坯体内应力大，不易脱模，且坯体容易开裂，降低生产效率并增加生产成本。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术的不足，解决金属软磁粉芯压制密度低，坯体强度低和磁性能不稳定等问题，提供一种新型铁基金属软磁粉芯的制备方法。本方法以片状金属软磁粉末为原料，粉末易于压制成型和脱模，提高生产效率，有效实现软磁粉芯制品品质的提高和制造成本的降低；且制备的软磁粉芯具有更高磁导率、饱和磁感应强度、品质因数和低的磁损耗。
[0005]本发明以Fe基片状金属软磁粉末为原料，将粉末进行退火处理，降低粉末内部应力并形成织构。然后，进行粉末钝化和绝缘包覆处理，将钝化和绝缘处理的粉末在60-120°C烘干l_3h，再进行压制成型制成磁粉芯毛坯件，对所述成型的磁粉芯进行退火处理，最后在磁粉芯的表面喷涂一层环氧树脂绝缘漆制得金属软磁粉芯。
[0006]—种新型铁基金属软磁粉芯的制备方法，包括以下步骤:
[0007](I)以Fe基片状金属软磁粉末作为原料粉末，进行退火处理；
[0008](2)将退火处理后的粉末进行钝化和绝缘包覆处理；
[0009](3)将钝化和绝缘处理的粉末进行烘干处理；
[0010](4)将烘干后的金属粉末压制成磁粉芯毛坯件，脱模剂采用硬脂酸锌粉末；
[0011](5)对成型的磁粉芯毛坯件进行退火处理，并在磁粉芯毛坯件的表面喷涂一层环氧树脂绝缘漆，得到金属软磁粉芯。
[0012]步骤(I)中，Fe基片状金属软磁粉末可为FeS1、FeSiCr、FeSiNi等合金粉末，例如FeSi6.5、FeSi6Cr5、FeSi4Ni等合金粉末，粉末粒度为20-150 μm ;粉末的退火处理的温度为700-900°C，时间为3-5h，通过热处理工艺(退火处理)Fe基片状金属软磁粉末内部形成
(110)〈001〉织构。
[0013]步骤(2)中，粉末的钝化和绝缘包覆处理包括:将雾化金属软磁粉末与磷酸溶液和高分子表面活性剂混合，并加入无机绝缘剂进行绝缘包覆，防止粉末二次团聚；其中，磷酸溶液的加入量是磁粉重量的2-3wt%，磷酸溶液的重量浓度为8% -10% ;高分子表面活性剂作为粉体分散剂，可以是聚乙烯醇、聚乙二醇等，添加量为磁粉重量的0.2-2% (质量百分数)；所述的无机绝缘剂包括Si02、Al2O3、高岭土、云母粉和滑石粉中的一种或几种，加入量为磁粉重量的0.5-5%。
[0014]步骤(3)中，所述的烘干处理的温度为60_120°C，时间为l_3h。
[0015]步骤(4)中，硬脂酸锌粉末的加入量为磁粉重量的0.5-3% ;压制成型的压力为10?15t/cm2，磁粉芯毛坯件的致密度为92-95%。
[0016]步骤(5)中，磁粉芯毛坯件的退火处理过程中，退火气氛为氮气或氢气保护气氛，退火处理温度为500-900°C，时间为l_3h。
[0017]本发明方法以片状金属软磁粉末为原料，粉末更加易于压制成型，制备出的磁粉芯密度得到很大的提高，且密度分布均匀，使得磁粉芯具有较高的坯体致密度、良好的机械强度和磁导率，以及较低的磁损耗，从而实现制品品质的提高和制造成本的降低。另一方面，由于原料粉末为片状化处理粉末，通过热处理工艺后粉末内部形成织构，制备的软磁粉芯具有更高磁导率、饱和磁感应强度、品质因数和低的磁损耗。采用该方法制备的软磁粉芯可广泛应用于变压器铁芯、电动机、混合电抗器等磁性电子元器件领域。
[0018]本发明采用片状金属软磁粉末为原料制备金属软磁粉芯，不仅明显提高金属软磁粉芯压制成型后的致密度和机械强度，从而提高磁粉芯的磁导率并降低磁损耗，且制备的磁粉芯密度分布均匀、内应力低，易于坯体脱模，提高生产效率。同时，片状金属软磁粉末通过片状化和热处理，其内部形成(110)〈001>织构，制备的软磁粉芯具有磁导率高、高品质因数、损耗低等优点，从而大幅拓展软磁粉芯的使用领域。
[0019]本发明的优点:
[0020](I)采用片状金属软磁粉末为原料，在压制过程中粉末易于成型，可明显提高软磁粉芯坯体的机械强度和致密度，从而提高磁粉芯的磁导率并降低磁损耗。
[0021](2)采用片状金属软磁粉末为原料，可以大幅度降低压制成型压力和成型后的脱模压力，制备的磁粉芯密度分布均匀、内应力低，易于坯体脱模，提高生产效率、降低制造成本。
[0022](3)片状金属软磁粉末通过片状化和热处理工艺，内部形成(110)〈001〉织构，制备的软磁粉芯具有高磁导率、高品质因数和损耗低等优点，且具有良好的磁性能稳定性。
【附图说明】
[0023]图1是本发明使用的片状化粉末SEM形貌图。
[0024]以下结合附图以实施例方式进一步说明本发明，这些实施例仅用于说明而非限定本发明的保护范围。
【具体实施方式】
[0025]本发明新型铁基金属软磁粉芯的制备方法，包括:(I)以Fe基(FeSi6.5、FeSi6Cr5、FeSi4Ni等合金成分)片状粉末为原料，粉末粒度为20-150 μ m，通过退火处理降低粉末的内应力，并在粉末内部形成(110)〈001>织构。(2)将粉末进行钝化和绝缘包覆处理；将雾化软磁合金粉末与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剂作粉体分散剂，添加量为0.2-2% (质量百分数)，防止粉末二次团聚，调制成流态的浆料。其中，磷酸溶液的加入量是磁粉重量的2-3wt%，磷酸溶液的浓度为8% -10% (质量百分数)。然后加入无机绝缘剂进行绝缘包覆，防止粉末二次团聚；无机绝缘剂包括Si02、Al2O3、高岭土、云母粉和滑石粉中的一种或几种，加入量为磁粉重量的0.5-5%。(3)将钝化和绝缘处理的粉末进行烘干处理，烘干处理温度为60-120°C，时间为l_3h。(4)将烘干后的金属粉末压制成磁粉芯毛坯件，脱模剂为硬脂酸锌粉末，加入量为磁粉重量的0.5-3%。压制成型压力为10?15t/cm2，磁粉芯致密度为92-95%。(5)对所述成型的磁粉芯进行退火处理，退火气氛为氮气或氢气保护气氛，退火处理温度为500-900°C，时间为l_3h。并在磁粉芯的表