铁基软磁复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种铁基软磁复合材料及其制备方法，包括如下步骤：将铁基磁粉进行等离子球化处理；得到类球形磁粉；将类球形磁粉进行表面烤蓝处理，得到铁基软磁复合材料。本发明专利技术实施例通过粉末等离子球化处理得到微细、类球形铁基软磁合金粉末。然后将类球形铁基软磁合金粉末进行烤蓝处理，在铁基磁粉表面原位生成磁性绝缘包覆层，最终得到包覆层均匀、致密的类球型铁基金属软磁粉末，从而实现提高磁粉芯磁导率和饱和磁感应强度的目的。

Iron-based soft magnetic composites and their preparation methods

【技术实现步骤摘要】
铁基软磁复合材料及其制备方法
本专利技术实施例涉及磁性材料的制备
，特别涉及一种铁基软磁复合材料及其制备方法。
技术介绍
金属磁粉芯是采用粉末冶金工艺，以软磁粉末为原料，通过与绝缘介质的混合后压制成型而制备的一种软磁复合材料。金属磁粉芯具有磁电转换和储能滤波的特殊功能，广泛应用在光伏、充电桩及开关电源等领域。金属软磁粉芯的磁性能和物理性能受原料粉末成分和粒度、绝缘包覆、压制成形及后处理工艺影响十分明显。为了降低交变磁场中及高频环境下，金属软磁粉芯的磁损耗，需要在软磁颗粒表面包覆一层的高电阻绝缘层，可以大大提高金属软磁粉芯的电阻率，从而降低其高频下使用产生的涡流损耗，提高其使用频率。因此，在软磁粉芯制备过程中绝缘包覆是最为重要的一个环节，而绝缘包覆层的质量高低将直接影响到软磁粉芯的磁性能。金属软磁粉芯的绝缘包覆大致可以分为有机包覆和无机包覆。有机包覆主要是指树脂包覆，包括热固性树脂(环氧树脂、酚醛树脂、硅树脂等)和热塑性树脂(聚丙烯、PBT、PPS、乙烯－醋酸乙烯聚合物、尼龙等)。无机包覆种类比较多，常见的主要有无机磷酸盐包覆(锌磷酸、铁磷酸盐、锰磷酸等)和金属氧化物等。但上述两种方法包覆方法在粉末颗粒表面形成了非磁性的钝化层，对磁粉芯存在“磁稀释”的副作用明显，降低磁粉芯磁导率和饱和磁感应强度，从而影响磁粉芯的性能。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供铁基软磁复合材料及其制备方法，使得铁基磁粉表面原位生成磁性绝缘包覆层，提高了磁粉芯磁导率和饱和磁感应强度。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供了一种铁基软磁复合材料的制备方法，包括如下步骤：将铁基磁粉进行等离子球化处理；得到类球形磁粉；将类球形磁粉进行表面烤蓝处理，得到铁基软磁复合材料。本专利技术的实施例还提供了一种由上述铁基软磁复合材料的制备方法制备得到的铁基软磁复合材料。本专利技术实施例相对于现有技术而言，通过粉末等离子球化处理得到微细、类球形铁基软磁合金粉末。然后将类球形铁基软磁合金粉末进行烤蓝处理，在铁基磁粉表面原位生成磁性绝缘包覆层，最终得到包覆层均匀、致密的类球型铁基金属软磁粉末，从而实现提高磁粉芯磁导率和饱和磁感应强度的目的。另外，表面烤蓝处理的步骤包括：温度为200-300℃，处理时间为20-120min，水蒸气压力为0.02MPa。另外，金属磁粉制备方法包括如下步骤：将原料熔融后通过水雾化制粉方法制备铁基磁粉；其中，水雾化制粉方法的步骤包括：雾化压力为50-70MPa，导液管直径为5-8mm，水流量为30-40L/min。另外，熔融的温度为1500-1610℃，保温2-3min。另外，原料熔融的步骤包括：将原料按照合金成分预设重量比进行称重配料后进行熔融，再加入铝硅中间合金。另外，等离子球化处理步骤中的等离子发生气体包含还原性气体。另外，还原性气体为氢、一氧化碳、甲烷气体中的任意一种或两种以上。另外，还原性气体的流量为0.5-12m3/h。另外，铁基磁粉的平均粒度为25μm，氧含量为1500ppm。另外，铁基软磁复合材料的氧含量为1500-3000ppm，铁基软磁复合材料的表面包覆有四氧化三铁绝缘层，绝缘层的厚度为10-50nm。附图说明一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。图1是本专利技术实施例1中的铁基软磁复合材料的SEM形貌图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本专利技术各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。实施例1本实施例涉及一种铁基软磁复合材料的制备方法，包括如下步骤：首先选取工业纯铁、多晶硅、铝硅中间合金、电解镍和电解锰为原料，按FeSiAl合金的质量百分数为Fe84.5％、Si9.5％、Al5.5％进行计算配料，其中Ni和锰含量为0.1％。将上述原料纯铁、多晶硅和电解镍、锰先加入中频熔炼炉，合金熔炼温度为1500-1600℃，保温3min，然后再加入硅铝中间合金；采用水雾化制粉工艺将合金熔体制备成合金粉末，需要说明的是，水雾化制粉方法与其他制粉方法相比主要具有低偏析、高凝固率、近似球形或不规则的外形、成分均匀、含氧量低等特点，其作业原理是利用高压水流直接喷射在金属或合金液流上，强制粉碎并加速凝固。水雾化法制备的金属或合金粉末，由于雾化参数不同及合金粉末本身的性质不同，形成近似球形或不规则的形状；可通过改变水压、雾化区水位、金属溶液过热度等工艺参数来控制形状和收得率。具体地，水雾化压力为60MPa，导液管直径为8mm，水流量为35L/min。制备得到的粉末平均粒度D50为25μm，氧含量1500ppm；将制备的水雾化FeSiAl合金粉末进行烘干处理，并筛分-200目成品粉末。再将烘干、筛分后的FeSiAl合金粉末通过等离子喷涂设备进行球化处理，设备运行功率为60KW，采用氩气和氩气/氢气混合气作为等离子体发生气，流量分别为2m3/h和0.5m3/h，粉末通过等离子高温区熔融、球化和还原处理一步完成。经过等离子球化处理，粉末由不规则形状变为类球形；将球化处理粉末进行表面烤蓝处理，温度为300℃，处理时间为120min，水蒸气压力为0.02MPa。通过上述处理后，制备得到FeSiAl/Fe3O4复合软磁粉末，如图1所示，其形貌为类球形，D50为20μm，氧含量为3000ppm，表面Fe3O4薄膜包覆层厚度为50nm。本专利技术实施例的优点在于：(1)本专利技术实施例将等离子球化整形和烤蓝处理相结合，既满足低成本、微细球形软磁粉末的制备，又实现粉末表面钝化层的原位生成，制备的粉末具有微细、类球形和高电阻率的优点；(2)本专利技术实施例通过粉末表面烤蓝处理，在铁基粉末表面原位反应形成了均匀、致密的Fe3O4包覆包覆层，可有效降低绝缘包覆对软磁粉末的磁稀释，提高粉末磁导率并降低了磁损耗；(3)本专利技术实施例工艺简单、效率高、无污染，可有效实现低成本、微细、类球形Fe3O4核壳结构包覆铁基软磁粉末的制备技术突破。同时，该技术易于规模化生产推广。实施例2本实施例涉及一种铁基软磁复合材料的制备方法，包括如下步骤：首先选取工业纯铁、电解镍为原料，按FeNi合金的质量百分数为Fe50％、Ni50％进行计算配料，将上述原料加入中频熔炼炉，合金熔炼温度为1520-1610℃，保温2min；采用水雾化制粉工艺将合金熔体制备成合金粉末，水雾化压力为70MPa，导液管直径为6mm，水流量为40L/min。制备粉末平均粒度D50为15μm，氧含量1000ppm；将制备的水雾化FeNi50合金粉末进行烘干处理，并筛分-200目成品粉末。再将烘干、筛分后的FeNi50合金粉末通过等离子球化设备进行球化处理，设备运行功率为80KW，采用氩气充满等离子体系统。采用氩气和氩气/氢气混合气作为边气和等离子体发生气，氩气作为载气。流量分别为12m3/h、9m3/h+3m3/h和4m3/h，粉末通过等离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁基软磁复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铁基磁粉进行等离子球化处理；得到类球形磁粉；将所述类球形磁粉进行表面烤蓝处理，得到铁基软磁复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种铁基软磁复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铁基磁粉进行等离子球化处理；得到类球形磁粉；将所述类球形磁粉进行表面烤蓝处理，得到铁基软磁复合材料。2.根据权利要求1所述的铁基软磁复合材料的制备方法，其特征在于，所述表面烤蓝处理的步骤包括：温度为200-300℃，处理时间为20-120min，水蒸气压力为0.02MPa。3.根据权利要求1所述的铁基软磁复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属磁粉制备方法包括如下步骤：将原料熔融后通过水雾化制粉方法制备铁基磁粉；其中，所述水雾化制粉方法的步骤包括：雾化压力为50-70MPa，导液管直径为5-8mm，水流量为30-40L/min。4.根据权利要求3所述的铁基软磁复合材料的制备方法，其特征在于，所述熔融的温度为1500-1610℃，保温2-3min。5.根据权利要求3所述的铁基软磁复合材料的制备方法，其特征在于，所述原料...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺会军，盛艳伟，胡强，赵新明，王志刚，安宁，朱捷，张富文，赵文东，杨铭，
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