一种类球形金属软磁合金粉末的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种类球形金属软磁合金粉末的制备方法，属于粉末制备技术领域。该方法将金属软磁合金的原料按照重量比进行称重配料，采用中频感应熔炼，然后通过薄带连铸工艺将熔融合金制备成合金铸带；将合金铸带放入破碎装置中，在惰性气体保护条件下破碎成颗粒粉末；将破碎粉末放入整形处理装置进行整形处理，得到规则形状类球形粉末，并将粉末进行退火热处理，经筛分收集制成微细粉末。该方法不仅显著提高合金粉末成分的均匀性，同时制得的类球形单晶颗粒粉末有利于粉末的包覆绝缘和压制成型，可显著提高软磁粉芯压绝缘层的均匀程度，压制成型后的机械强度，且大幅度地降低压粉成型过程中绝缘层破损的几率，进而大幅拓展软磁粉芯的使用领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种类球形金属软磁合金粉末的制备方法，属于金属及合金粉末制备

技术介绍
金属磁粉芯是软磁材料重要的组成部分，具有磁电转换和储能滤波的特殊功能而被广泛应用在各种电路设计中。近年来随着科技的进步，对环保、节能要求的提高以及新能源的发展与应用，以及当今电子信息技术“高频率、小型化、高精度、低耗能”要求的发展趋势，具有高磁导率、低损耗、高直流偏置的金属磁粉芯产品的开发具有巨大的应用空间。目前，制造金属软磁合金粉末广泛采用气雾化法和机械破碎法。气雾化法制备的粉末形貌呈球形，易于绝缘包覆，具有良好的综合磁性能。但气雾化法生产效率低，成本高，应用范围受到限制；机械破碎方法采用合金熔炼、铸锭和破碎工艺制备粉末，该方法工艺简单，制备的粉体生产成本低。但合金粉末存在组成成分波动大、合金铸锭偏析现象严重、制备的粉末氧含量高、颗粒形貌难以控制并有明显的锋利尖角，在粉末绝缘包覆过程中不易均匀包覆，且压制粉芯时尖角容易刺破绝缘包覆层，增大粉芯损耗。薄带连铸技术(stripcasting)将熔融合金溶液通过导流槽浇注到旋转铜辊上，快冷形成合金厚带。该方法通过控制合金熔炼温度、浇注流量及铜辊转速来实现合金带材的制备。该方法制备的合金带材具有成分和组织均匀，无成分偏析、生产效率高等优点，目前已成为生产金属及合金粉末的重要方法之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种类球形金属软磁合金粉末的制备方法，并应用于高磁导率、低损耗、高直流偏置性能软磁粉芯。本方法工艺简单、生产效率高、生产成本低，可有效实现软磁粉末的整形处理。此外，制备的合金粉末成分均匀无偏析、氧含量低、粉末内部为单晶组织、类球形粉末形貌易于绝缘包覆和成形处理。本专利技术将薄带连铸技术和机械破碎技术相结合，通过薄带连铸法制备合金铸带，合金铸带具有成分均匀无偏析、杂质含量低、内部为近似平行排列柱状晶等特点。采用机械破碎和粉末整形处理的方法，获得类球形合金粉末，且具有良好的成型性和磁性能。本专利技术的类球形金属软磁合金粉末的制备方法，以原料纯铁、多晶硅、精练铝和电解镍为原料，采用中频感应熔炼合金溶液，通过薄带连铸工艺制备合金铸带，并通过机械破碎、粉末整形和热处理工艺制备类球形FeSi、FeSiAl、FeNi50和FeNiMo等合金粉末。一种类球形金属软磁合金粉末的制备方法，该方法工艺步骤主要包括感应熔炼合金，薄带连铸，机械破碎、粉末整形处理和热处理等制备工艺过程，具体包括以下步骤：(1)将金属软磁合金的原料按照重量比进行称重配料，将配好的金属原料采用中频感应熔炼，然后通过薄带连铸工艺将熔融合金制备成合金铸带；(2)将合金铸带放入破碎装置中，在惰性气体保护条件下破碎成颗粒粉末；(3)将破碎粉末放入整形处理装置进行整形处理，得到规则形状类球形粉末，并将粉末进行退火热处理，经筛分收集制成微细粉末。步骤(1)中，金属软磁合金包括铁硅、铁硅铝、铁镍和铁镍钼等合金，例如合金成分为FeSi6.5、FeSi9.5Al5.5、FeSi9.1Al5.5、FeNi50和FeNi81Mo2等。金属软磁合金的原料为工业纯铁、多晶硅、精炼铝、电解镍和/或金属钼，控制碳和硫含量在0.005wt％-0.01wt％。合金熔炼后采用快冷设备制取合金铸带，所述合金铸带的制备方法采用双辊连铸法、单辊连铸法、速凝薄带法和水冷连铸法中的至少一种。所述的合金铸带厚度为0.02-20mm，内部组织为近似平行排列的柱状晶，其宽度为0.2-30μm，长度约为20-300μm。步骤(2)中，粉末破碎装置为机械破碎机、球磨机、摆锤式破碎机和雷蒙磨中的至少一种，处理时间为0.5-5h。惰性保护气氛为氮气、氩气和氦气中的至少一种。步骤(3)中，粉末的整形处理装置为粉末球化机、气流磨和哈密塔等粉末球化设备中的至少一种，处理时间为0.5-10h。退火热处理工艺为650-900℃，处理时间为0.5-3h，优选时间为1-3h，气氛为氮气、氩气或氮氢混合气中的至少一种。通过热处理后粉末内部为具有晶粒取向的单晶组织，经筛分收集制成微细粉末，形貌为规则类球形，氧含量为300～600ppm。粉末粒径为10～200μm，其中45μm以细粉末占20-60％。本专利技术将薄带连铸技术与机械破碎法技术相结合，并通过粉末整形处理制备出类球形FeSi、FeSiAl、FeNi50和FeNiMo合金粉末。制备的合金粉末成分均匀无偏析、氧含量低、内部为单晶组织、形貌为类球形、易于后续磁粉芯制备过程的绝缘包覆和成型工艺。本专利技术的优点：(1)将薄带连铸技术和机械破碎技术相结合，采用薄带连铸法制备出纯度高、成分均匀、氧含量低、内部为柱状晶的合金铸带。而合金铸带十分有利于后续机械破碎工艺的简化，简化制粉工艺流程。(2)通过对合金铸带进行机械破碎、粉末整形和热处理工艺，得到形貌规则的合金粉末。制备的粉末形状为类球形，对后续粉末绝缘包覆和压制成型处理十分有利。通过粉末热处理消除粉末内部应力和机械破碎应力，利于粉末的压制成型，同时调整合金内部组织和晶粒大小，降低粉末的矫顽力。(3)制备的合金粉末成分均匀无偏析、粉末颗粒为单晶组织、氧含量低、形貌为类球形，具有良好的绝缘包覆均匀性和成型性。本专利技术采用中频感应熔炼和薄带连铸工艺制备合金带材，合金成分均匀无偏析，通过机械破碎、粉末整形和热处理工艺，得到类球形粉末。该粉末具有良好的流动性和压制成型性，粉末内部颗粒为单晶组织、晶界少。且制备的磁芯损耗低，交直流叠加性能好，矫顽力低、饱和磁感应强度高等特点。该方法不仅显著提高合金粉末成分的均匀性，同时制得的类球形单晶颗粒粉末，十分有利于粉末的包覆绝缘和压制成型，可显著提高软磁粉芯压绝缘层的均匀程度，压制成型后的机械强度，且大幅度地降低压粉成型过程中绝缘层破损的几率，进而大幅拓展软磁粉芯的使用领域。以下结合附图以实施例方式进一步说明本专利技术，这些实施例仅用于说明而非限定本专利技术的保护范围。附图说明图1是本专利技术制备的FeSiAl粉末SEM形貌图；图2是本专利技术制备的FeSiAl粉末内部微观组织。具体实施方式本专利技术的类球形金属软磁合金粉末及其制备方法，包括以下步骤：(1)将原料按照重量比进行称重配料，各合金成分为FeSi6.5、FeSi9.5Al5.5、FeNi50和FeNi81Mo2：原料为工业纯铁、多晶硅、精炼铝、电解镍和金属钼，控制碳、硫含量在0.005wt％-0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种类球形金属软磁合金粉末的制备方法，包括以下步骤：(1)将金属软磁合金的原料按照重量比进行称重配料，采用中频感应熔炼，然后通过薄带连铸工艺将熔融合金制备成合金铸带；(2)将合金铸带放入破碎装置中，在惰性气体保护条件下破碎成颗粒粉末；(3)将破碎粉末放入整形处理装置进行整形处理，得到规则形状类球形粉末，并将粉末进行退火热处理，经筛分收集制成微细粉末。

【技术特征摘要】
1.一种类球形金属软磁合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
(1)将金属软磁合金的原料按照重量比进行称重配料，采用中频感应熔炼，
然后通过薄带连铸工艺将熔融合金制备成合金铸带；
(2)将合金铸带放入破碎装置中，在惰性气体保护条件下破碎成颗粒粉末；
(3)将破碎粉末放入整形处理装置进行整形处理，得到规则形状类球形粉末，
并将粉末进行退火热处理，经筛分收集制成微细粉末。
2.根据权利要求1所述的类球形金属软磁合金粉末的制备方法，其特征在于：
所述的金属软磁合金包括铁硅、铁硅铝、铁镍和铁镍钼合金。
3.根据权利要求2所述的类球形金属软磁合金粉末的制备方法，其特征在于：所
述的金属软磁合金的原料为工业纯铁、多晶硅、精炼铝、电解镍和/或金属钼，碳和
硫含量为0.005wt％-0.01wt％。
4.根据权利要求1所述的类球形金属软磁合金粉末的制备方法，其特征在于：
所述合金铸带的制备方法为双辊连铸法、单辊连铸法、速凝薄带法和水冷连铸法中
的至少一种。
5.根据权利要求1所述的类球形金属软磁合金粉末的制备方法，其特征在于：
所述的合金铸带厚度为0.02-20mm，内部组织为近似平行排列的柱状晶，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺会军，盛艳伟，赵新明，赵文东，朱学新，张金辉，尤林，刘建，刘英杰，
申请(专利权)人：北京康普锡威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11