一种高性能SMC软磁复合材料的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高性能SMC软磁复合材料的制备工艺，包括如下步骤：粉末的粒度分级、粉料绝缘包覆处理、选用5‑10纳米的酸性硅溶胶和纳米级MgO电介质包覆处理粉料、模压成型、产品烘烤以及产品表面绝缘处理；本发明专利技术的主要优点在于采用高纯度雾化铁粉，进行粒度分级后按照一定的比例混合均匀，采用5‑10纳米的酸性硅溶胶和纳米级MgO介电材料包覆处理粉料；粉料颗粒间的表面接触良好，粉末粉粒之间的摩擦力减小，流动性很好，在成型压制时粉末容易迅速流入模具的模穴中，且不同粉料粒度的搭配，在充填到模腔中不会存在搭桥现象，产品的生坯密度和机械强度得到提高，且减小了产品在压制成型以及后续高温退火过程所造成的热膨胀现象。

Preparation process of high-performance SMC soft magnetic composite material

The invention discloses a process for preparing high performance SMC soft magnetic composite material, which comprises the following steps: particle size grading, insulation powder coating processing, using 5 10 nanometer acidic silica sol and nano MgO dielectric coated powder, molding, baking products and product surface insulation process; the main advantages of the high purity of atomized iron powder, particle size grading according to a certain mixing ratio, using 5 10 nanometer acidic silica sol and nano MgO dielectric material coating powder; surface contact powder particles, reduce friction between the powder particles, liquidity well, in the mold molding pressing powder easily rapidly into the mould, and different size of powder in collocation, filling in the cavity are not to bypass phenomenon, the green density of products The mechanical strength is improved, and the thermal expansion caused by the pressing process and the subsequent high temperature annealing process are reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能SMC软磁复合材料的制备工艺
本专利技术总体上涉及磁性材料冶金
；更具体地，本专利技术尤其涉及一种高性能SMC(SoftMagneticComposite)软磁复合材料的制备工艺。
技术介绍
软磁复合材料(Softmagneticcomposites，SMC)是通过在铁磁颗粒表面包覆电绝缘薄膜而获得的一类电磁应用材料；与传统的叠片钢磁芯相比，采用粉末冶金工艺制备的SMC磁芯具有一系列独特的性能，包括三维各向同性磁性能、非常低的涡流损耗、中高频率下相对低的总损耗和灵活的磁芯结构设计等，适用于复杂形和磁路的电机，能大幅降低磁芯的重量和体积，例如轴向磁场电机、横向磁场电机等，其磁路一般是通过三维模具成型，可压制成任何形状的铁芯部件，可形成硅钢不能或很难达到的一些磁路结构，适用于复杂形和磁路的电机，例如轴向磁场电机、横向磁场电机等，其磁路一般是三维的，而用硅钢生产难度较大，另外复合软磁材料易回收，比较环保，目前日本已经利用SMC材料生产ABS刹车马达；而我国对SMC复合软磁材料的研究较少；为此SMC材料具有广阔的应用前景。目前的常规软磁复合材料包覆方法，主要是对铁粉颗粒表面磷酸化，使其颗粒表面形成一层磷酸盐的绝缘层，来提升电阻率，但含P或S的包覆层对环境污染严重。采用无机绝缘层和磁粉的热膨胀系数相差较大且无机绝缘层的本身的热膨胀系数不可变化，在温差较大的环境或是在长时间使用过程中会在磁粉内产生热应力，导致无机物包覆层的软磁复合材料无法具有优良的磁性能。这些问题都制约着软磁复合材料的发展和应用。专利申请号为CN201410382146.7的专利技术专利公开了一种高性能软磁复合材料的制备方法，包括铁粉的选料配比、绝缘包覆、压制成型、高温退火、三元研磨、含浸、烘烤等步骤。采用高纯度水雾化铁粉和羰基铁粉混合有效避免尖峰状或双峰现象，同时正态分布良好，有效提高铁芯构件的压制密度。但羟基铁粉价格高，会导致成本上升，同时由于所使用的羟基铁粉粒度很小，超细粉末的加入会对造成粉料的松装浓密度和流速影响，粉末比表面积增大，且在成型压制会造成模具夹模，从而造成模具拉伤，且压制性不好。
技术实现思路
本专利技术克服了上述现有技术中所存在的不足，通过退火的方法有效去除制备过程中的残余应力，以及无机绝缘层和磁粉的热膨胀系数相差较大的问题，而提供了一种可防止粉料氧化以及减少产品在压制过程和退火过程中所造成的热膨胀现象的高性能SMC软磁复合材料的制备工艺，该工艺在使产品压制性好的前提下保护模具，不会造成夹模。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种高性能SMC软磁复合材料的制备工艺，包括如下步骤：(1)，粉末的粒度分级：选用质量百分比的碳含量≤0.01％，氧含量≤0.15％，硫含量≤0.014％，锰含量≤0.14％，其余为铁含量且粉末松装密度为2.9～3.4g/cm3的水雾化铁粉，将粉料筛分为-80～+200目、-150～+200目、-325目以下三种细度的粉末，并将所述筛分好的三种细度的粉末按照质量配比(1～2):(2～3):(1～0.5)混合均匀；(2)，粉料绝缘包覆处理：选用5-10纳米的酸性硅溶胶和纳米级MgO电介质包覆处理粉料，即将混合均匀后的铁粉与酸性硅溶胶、纳米级MgO按照质量百分比(96～99)：(0.4～1.5)：(0.4～1.0)的比例在氩气的保护下进行混合均匀，再向包覆好的粉末中加入质量百分比为0.2～0.8的润滑剂；(3)，模压成型；将上述包覆好的粉末置入成型设备模具型腔中，进行浮动压制成型，成型压力控制600～800Mpa，成型压制总时间为8～10s/pcs；成型设备采用的是100t液压机进行压制，在压制4～6s后不再加压，进行保压2～4s，产品再脱模；(4)，产品烘烤：对压制好的产品直接在空气中进行烘烤，烘烤温度控制在500～530℃左右，保温时间控制在30～60min；(5)，产品表面绝缘处理：将烘烤后的产品进行离心干式研磨并集中进行去毛刺后，采用环氧树脂粉体静电喷涂涂覆或者进行阴极电泳涂覆绝缘处理后，在120～150℃的温度下烘烤15～30min。作为优选，步骤(2)中所使用的润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸锂、硬脂酸钙、白蜡中的一种或几种的混合。采用了上述技术方案的本专利技术的设计出发点、理念及有益效果是：本专利技术的一种高性能SMC软磁复合材料的制备工艺，其主要优点在于采用高纯度雾化铁粉，进行粒度分级后按照一定的比例混合均匀，采用5-10纳米的酸性硅溶胶和纳米级MgO介电材料包覆处理粉料；其优点在于：1.采用高纯度水雾化铁粉进行按照不同粉料粒度进行搭配，粉料颗粒间的表面接触良好，粉末粉粒之间的摩擦力减小，流动性很好，在成型压制时粉末容易迅速流入模具的模穴中，且不同粉料粒度的搭配，在充填到模腔中不会存在搭桥现象，粉料粒度小的颗粒会填充到大颗粒之间，从而使产品粉料压缩性能更好，产品的生坯密度和机械强度得到提高，更适合压制SMC电机类形状复杂的零件；2.为解决软磁SMC复合材料制备过程中的残余应力和无机绝缘层和磁粉的热膨胀系数相差较大的问题，本工艺采用纳米的酸性硅溶胶和纳米级MgO介电材料包覆处理粉料在氩气保护下进行粉料包覆，防止粉料的氧化，降低材料的涡流损耗，且减小了产品在压制成型以及后续高温退火过程所造成的热膨胀现象。附图说明图1为实施例1中所得产品的基本磁化和磁导率曲线图；图2为实施例1中所得产品的静态磁滞回线和基本磁化曲线图。具体实施方式本专利技术的具体实施方式如下：实施例：一种高性能软磁复合SMC材料制造工艺及方法，包括如下步骤：(1)粉料筛分配比：将选用碳含量为0.005％，氧含量为0.1％，硫含量为0.01％，锰含量为0.1％，其余为铁含量且粉末松装密度为3g/cm3的水雾化铁粉，将粉料筛分为100目、150目、‐400目三种细度的粉末，并将所述筛分好的三种细度的粉末按照质量配比1.5:2:0.8的比例混合均匀；(2)粉料绝缘处理：选用8纳米的酸性硅溶胶和纳米级MgO电介质包覆处理粉料，即将混合均匀后的铁粉与酸性硅溶胶、纳米级MgO按照质量百分比98.5：0.6：0.5的比例在氩气的保护下进行混合均匀，再向包覆好的粉末中加入质量百分比为0.4的润滑剂；所使用的润滑剂为硬脂酸锌与白蜡的混合体；(3)压制成型：将制备好的粉末置入环形的合金钢模具中，压制成Φ26.8mm×Φ14.8mm×H14.35mm的标样，成型压力最大为800Mpa，在500Mpa时采用浮动压制，提升产品密度；成型设备采用的是100t液压机进行压制，在压制4s后不再加压，进行保压2s，产品再脱模；(4)产品烘烤：对压制好的产品直接在空气中进行烘烤，烘烤温度控制在500℃，保温时间控制在30min；(5)产品表面绝缘处理：将烘烤后的产品进行离心干式研磨并集中进行去毛刺后，采用环氧树脂粉体静电喷涂涂覆或者进行阴极电泳涂覆绝缘处理后，将产品预热到120℃时，产品在环氧树脂粉体流化床中进行静电喷涂进行包覆绝缘，在80℃的温度下烘烤15min。经采用阿基米德原理测试产品的密度为7.47g/cm3,产品的特性如下：最大磁导率有效磁导率损耗(W/Kg)磁通(mT)测试值5532691261355从以上压制的环形标样，所测试的产品特性以及结合图1、图2可以看出：此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能SMC软磁复合材料的制备工艺，其特征是包括如下步骤：(1)，粉末的粒度分级：选用质量百分比的碳含量≤0.01％，氧含量≤0.15％，硫含量≤0.014％，锰含量≤0.14％，其余为铁含量且粉末松装密度为2.9～3.4g/cm

【技术特征摘要】
1.一种高性能SMC软磁复合材料的制备工艺，其特征是包括如下步骤：(1)，粉末的粒度分级：选用质量百分比的碳含量≤0.01％，氧含量≤0.15％，硫含量≤0.014％，锰含量≤0.14％，其余为铁含量且粉末松装密度为2.9～3.4g/cm3的水雾化铁粉，将粉料筛分为-80～+200目、-150～+200目、-325目以下三种细度的粉末，并将所述筛分好的三种细度的粉末按照质量配比(1～2):(2～3):(1～0.5)混合均匀；(2)，粉料绝缘包覆处理：选用5-10纳米的酸性硅溶胶和纳米级MgO电介质包覆处理粉料，即将混合均匀后的铁粉与酸性硅溶胶、纳米级MgO按照质量百分比(96～99)：(0.4～1.5)：(0.4～1.0)的比例在氩气的保护下进行混合均匀，...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇博，郑万进，王忠良，
申请(专利权)人：浙江铭叶磁材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33