一种复合磁粉及复合磁粉芯的制备方法技术

本发明专利技术属于磁性材料制备领域，尤其涉及一种复合磁粉及复合磁粉芯的制备方法，该方法包括以下步骤：a)、采用熔体快淬法制备铁硅铝合金薄带；制备过程中，甩带时施加定向磁场；将制得的铁硅铝合金薄带进行破碎，得到铁硅铝合金碎片；b)、将所述铁硅铝合金碎片与铁氧体粉末混合球磨，得到复合磁粉；c)、将粘结剂、润滑剂和所述复合磁粉依次进行混合和压制，得到复合磁粉芯。实验结果表明，由本发明专利技术提供的方法制成的磁粉芯在100kHz的测试频率下的有效磁导率高于40，在100kHz，Bm＝300mT测试条件下的损耗低于83W/kg。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于磁性材料制备领域，尤其涉及一种复合磁粉及复合磁粉芯的制备方法。
技术介绍
铁硅铝软磁合金，又称为Sendust合金，其化学组成为5.4wt.％Al，9.6wt.％Si，其余为Fe(85wt.％)。铁硅铝合金非常脆，很容易破碎成粉，一般制备成磁粉芯使用。与铁硅芯及铁粉芯相比，铁硅铝磁粉芯高频损耗更低，而且具有较高的饱和磁感应强度和磁导率，价格低廉，有利于实现小型化。此外，铁硅铝合金的磁致伸缩系数λs接近于零，有利于消除滤波电感器工作时产生的听觉频率噪声。由于具有低损耗、低成本等特点，以及其他磁粉芯无可比拟的综合性能，铁硅铝磁粉芯已快速发展起来，在输出电感、线路滤波器、功率因素校正器等器件中得到了广泛的应用。早期的铁硅铝磁粉芯工作频率比较低，只要求高的磁导率而对损耗要求并不高。随着铁硅铝磁粉芯的使用工作频率越来越高，高频损耗大，如何在保证磁粉芯高磁导率的情况下，降低磁芯高频损耗成为突出问题。因此研究磁粉芯磁导率和磁芯损耗的影响因素就显得尤为重要。国内外关于金属磁粉芯的研究主要是通过提高磁粉性能、选择合适的绝缘剂及磁粉粒度、调整压制参数等方法来改善磁粉芯的磁性能。随着研究的深入，考虑从工艺方面进行改进，如成型压力、绝缘包覆工艺和热处理对磁粉芯的磁导率和损耗的影响越来越受到关注。铁硅铝磁粉芯生产过程中最关键工序之一就是粉末的绝缘包覆工艺。通过绝缘包覆，可阻隔磁粉之间的电接触，从而可以增大磁粉的电阻率，降低高频损耗。目前国内外常用的铁硅铝磁粉芯制备方法采用的绝缘包覆工艺，使用的非磁性绝缘层稀释了磁性，导致磁导率低；绝缘层不稳定(高温分解)且强度低(磁粉芯压制成型过程中包覆层容易被压破)导致高频损耗高。此外，目前常用的铁硅铝磁粉扁平度不够好，不利于进一步提高磁导率及降低高频损耗。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种复合磁粉及复合磁粉芯的制备方法，由本专利技术提供的方法制得的磁粉芯具有较高的磁导率和较低的高频损耗。本专利技术提供了一种复合磁粉的制备方法，包括以下步骤：a)、采用熔体快淬法制备铁硅铝合金薄带；制备过程中，甩带时施加定向磁场；将制得的铁硅铝合金薄带进行破碎，得到铁硅铝合金碎片；b)、将所述铁硅铝合金碎片与铁氧体粉末混合球磨，得到复合磁粉。优选的，所述定向磁场的磁场强度为500～2000Oe。优选的，甩带过程中一直施加定向磁场。优选的，所述铁硅铝合金薄带的厚度为5～50μm。优选的，所述铁氧体粉末的粒径为10nm～2μm。优选的，所述铁硅铝合金碎片与铁氧体粉末的质量比为100：(2～20)。优选的，所述球磨过程中的球料质量比为(10～15):1。优选的，所述球磨采用的磨球直径为3～15mm。本专利技术提供了一种复合磁粉芯的制备方法，包括以下步骤：粘结剂、润滑剂和按照上述技术方案所述方法制备得到的复合磁粉依次进行混合和压制，得到复合磁粉芯。优选的，所述压制的压力为1500～2000MPa；所述压制的时间为3～8min。与现有技术相比，本专利技术提供了一种复合磁粉及复合磁粉芯的制备方法，本专利技术提供的复合磁粉芯的制备方法包括以下步骤：a)、采用熔体快淬法制备铁硅铝合金薄带；制备过程中，甩带时施加定向磁场；将制得的铁硅铝合金薄带进行破碎，得到铁硅铝合金碎片；b)、将所述铁硅铝合金碎片与铁氧体粉末混合球磨，得到复合磁粉；c)、将粘结剂、润滑剂和所述复合磁粉依次进行混合和压制，得到复合磁粉芯。本专利技术首先在制备铁硅铝合金薄带时的甩带过程中施加定向磁场，通过这种方式提高了铁硅铝合金薄带的饱和磁化强度和磁导率。之后将破碎得到铁硅铝合金碎片与铁氧体粉末球磨，借助于球磨时碾压作用，使铁氧体粉末均匀嵌入在铁硅铝合金碎片表面，形成铁氧体绝缘包覆层。本专利技术通过球磨的方式混合铁氧体粉末和铁硅铝合金碎片，不但能够使铁氧体均匀、牢固的包覆在铁硅铝合金碎片表面，而且在铁氧体粉末的用量较低的情况下就能够实现铁氧体粉末对铁硅铝合金表面的完全包覆，降低了铁氧体的引入对于磁粉磁导率的影响，使磁粉的磁导率维持在较高水平，同时球磨还可以进一步实现磁粉的扁平化，从而进一步提高磁粉的磁导率和降低由其制成的磁粉芯的高频损耗。由本专利技术提供的复合磁粉制成的磁粉芯具有高的磁导率和低的高频损耗，应用前景广阔，不仅可用于电讯、雷达，还可应用于吸波及电磁屏蔽领域。实验结果表明，由本专利技术提供的方法制成的磁粉芯在100kHz的测试频率下的有效磁导率高于40，在100kHz，Bm＝300mT测试条件下的损耗低于83W/kg。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例6提供的不同配比的复合磁粉芯的有效磁导率；图2是本专利技术实施例6提供的不同配比的复合磁粉芯的损耗；图3是本专利技术实施例12提供的不同退火温度的复合磁粉芯的有效磁导率；图4是本专利技术实施例12提供的不同退火温度的复合磁粉芯的损耗。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种复合磁粉的制备方法，包括以下步骤：a)、采用熔体快淬法制备铁硅铝合金薄带；制备过程中，甩带时施加定向磁场；将制得的铁硅铝合金薄带进行破碎，得到铁硅铝合金碎片；b)、将所述铁硅铝合金碎片与铁氧体粉末混合球磨，得到复合磁粉。在本专利技术提供的制备方法中，首先制备铁硅铝合金薄带。本专利技术采用熔体快淬法制备铁硅铝合金薄带，在甩带过程中一直施加定向磁场。在本专利技术中，所述定向磁场的磁场强度优选为500～2000Oe，更优选为1000～1200Oe。在本专利技术中，甩带过程中，可通过调整铜辊转速来控制薄带的厚度，铜辊转速越快，厚度越薄，铜辊转速优选为30～80m/s。本专利技术对制备铁硅铝合金薄带的设备没有特别限定，优选为本领域技术人员熟知的感应式熔体快淬设备。制备完毕后，得到铁硅铝合金薄带。在本专利技术中，所述铁硅铝合金薄带由Si、Al和Fe组成，其中，Si在合金薄带中的含量优选为9.3～9.7wt％，更优选为9.6wt％；Al的在合金薄带中的含量优选为5.2～5.6wt％，更优选为5.4wt％；余量为Fe。在本专利技术中，所述铁硅铝合金薄带的厚度优选为5～50μm，更优选为5～30μm，最优选为5～15μm。得到铁硅铝合金薄带后，将制得的铁硅铝合金薄带进行破碎，得到铁硅铝合金碎片。得到铁硅铝合金碎片后，将所述铁硅铝合金碎片与铁氧体粉末混合球磨。其中，铁氧体粉末优选为锰锌铁氧体粉末，其化学通式为MnxZn1-xFe2O4，0＜x＜1。在本专利技术提供的一个实施例中，所述锰锌铁氧体粉末的化学通式为Mn0.4Zn0.6Fe2O4。在本专利技术中，所述铁氧体粉末的粒径优选为10nm～2μm。本专利技术对所述铁氧体粉末的来源没有特别限定，可采用化学共沉法制备得到，以锰锌铁氧体粉末为例，可以按照以下方法制备得到：(1)、铁盐、锌盐、锰盐和水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合磁粉的制备方法，包括以下步骤：a)、采用熔体快淬法制备铁硅铝合金薄带；制备过程中，甩带时施加定向磁场；将制得的铁硅铝合金薄带进行破碎，得到铁硅铝合金碎片；b)、将所述铁硅铝合金碎片与铁氧体粉末混合球磨，得到复合磁粉。

【技术特征摘要】
1.一种复合磁粉的制备方法，包括以下步骤：a)、采用熔体快淬法制备铁硅铝合金薄带；制备过程中，甩带时施加定向磁场；将制得的铁硅铝合金薄带进行破碎，得到铁硅铝合金碎片；b)、将所述铁硅铝合金碎片与铁氧体粉末混合球磨，得到复合磁粉。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述定向磁场的磁场强度为500～2000Oe。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，甩带过程中一直施加定向磁场。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁硅铝合金薄带的厚度为5～50μm。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁氧体粉末的粒径为10nm～...

【专利技术属性】
技术研发人员：何玉定，杨元政，谢致薇，陈先朝，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44