一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法技术

本发明专利技术属于磁性材料中金属磁粉芯的制造领域，提供了一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法，该方法是将塑性较好、粒度更细的金属磁性颗粒经绝缘处理后，适量添加到经相同方法绝缘处理后的硬脆性铁基磁性粉末中，经混合均匀，随后添加润滑剂，压制成形，最后退火热处理即得磁粉芯。本发明专利技术充分利用了塑性较好的金属软磁粉末具有较好的成型形、较高的饱和磁感应强度和颗粒更细具有良好的填充性、低的损耗等特点，弥补了硬脆性铁基磁性粉末因为脆性大而难以成型、致密度低等不足，从而提高了整个磁粉芯的磁导率、降低损耗。采用本技术工艺简单、易操作、能耗低、提高产品生产效率；采用本发明专利技术所制备的磁粉芯致密度高，具有更好的磁性能及频率稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法
本专利技术属于金属粉末冶金及磁性材料领域，特别涉及一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法。
技术介绍
金属磁粉芯具有较高的磁导率、低的涡流损耗和总损耗，作为电抗器、变压器、电感器、滤波器、调频扼流圈及开关电源的铁芯部分，广泛地应用于电讯、雷达、电视、电源等技术中，它的工作频率可以从几十赫兹到兆赫兹量级。为了提高金属软磁材料的电阻率，降低在交流下应用的损耗，特别是涡流损耗，通常在原料成分中添加Si、Al、Cr、B、P等元素，形成包括Fe-Si、Fe-Al、Fe-Cr、Fe-Si-Al、Fe-Cr-Al、Fe-Si-Cr、非晶纳米晶等在内的铁基软磁材料。并通过把软磁材料制成粉末再对粉末进行绝缘处理而进一步提高电阻率，以达到降低涡流损耗的目的。由于以上提到的这些金属软磁所形成的合金或化合物硬度较高，而且脆性大，因此其所制成的粉末在成形时需要较多的粘结剂和更大的压力才得以成型；且所制备的磁粉芯致密度低，成形过程中弹性后效大，产生的废品率也较大，对模具的损伤以及需要更高压力的压机。因此普通的制备方法具有制备困难，能耗高，磁性能偏低等问题。为此，有必要采取措施来解决上述问题。采用复合磁粉芯的方法可以有效地提高单一脆性磁性粉末的磁导率。如文献(黄伟兵，Fe/FeSiB磁粉芯软磁性能研究，功能材料，2010，41(11)：2010-2013)采用纯Fe粉添加到FeSiB粉中制成复合磁粉芯，其磁导率由不添加时的28增加到添加30％Fe量时的32，达到最佳磁导率值；但是由于铁粉具有电阻率小、频率稳定性差的特点，因此将其复合于磁粉芯内会导致涡流损耗的增大，且其磁性能受频率的影响将增大。中国专利技术专利201710977964.5采用磷化处理的Fe粉与未磷化处理的FeSiB非晶粉混合制备复合磁粉芯，在一定Fe粉添加范围内，磁导率先升高后降低；而损耗则随添加量增加而增大。文献(陆曹卫，非晶Fe74Al4Sn2P10C2B4Si4与Fe17Ni81Mo2复合磁粉芯的性能研究，粉末冶金工业，2006，16(6)：10-13)报道采用同等粒度(<38μm)的非晶粉末与FeNiMo粉末制成混合磁粉芯，随着FeNiMo含量的增加，磁导率先升高后降低，磁导率随频率的稳定性也变差，损耗变化情况未见报道。中国专利技术专利201811019618.7采用高磁导率的FeNiMo磁粉芯镶嵌入低磁导率的FeSiB、FeSi、FeSiAl磁粉芯制成复合磁粉芯有效低提高了磁导率，对于损耗变化情况也未见报道。综上所述，添加塑性金属磁性粉末(如纯Fe、FeNi、FeNiMo)于脆性金属粉末中，如不对塑性磁性粉末进行粒度和形貌限制或绝缘再处理，尽管磁导率有所提高，但是磁损耗也增加，以及磁导率随频率变化的稳定性下降，起不到综合提升磁粉芯磁性能的目的。尽管纯Fe、FeNi、FeNiMo等具有高的磁导率，但其损耗也高以及磁导率随频率的稳定性较差，填充到硬脆性磁性金属粉末中会提高整个磁粉芯的损耗以及降低磁导率随频率的稳定性。到目前为止，还未见通过控制塑性磁性粉末与硬脆性粉末的粒度以及粒度比并结合分别绝缘处理的技术来制备高性能Fe基磁粉芯的记载。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法，采用本方法工艺简单、易操作、降低能耗、提高生产效率；采用本专利技术所制备的磁粉芯致密度高，具有较好的磁性能及频率稳定性。本专利技术一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法，包括以下步骤：1)绝缘处理：分别对塑性较好的细颗粒金属磁性粉末、硬脆性铁基磁性粉末进行绝缘处理；分别得到绝缘处理后的塑性较好的细颗粒金属磁性粉末和绝缘处理后的硬脆性铁基磁性粉末；2)混合：将绝缘处理后的塑性较好的细颗粒金属磁性粉末适量添加到绝缘处理后的硬脆性铁基磁性粉末中，并混合均匀；3)添加润滑剂：在混合粉末中添加润滑剂；4)压制成形：将粉末装入成形模具并在适当压力下成形；5)热处理：将所得压坯进行去应力退火即得磁粉芯。本专利技术一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法，所述的硬脆性磁性粉末包括FeSi、FeSiAl、FeSiCr、非晶纳米晶软磁中的至少一种。制备方式包括甩带破碎法、雾化法等多种形式，形态包括片状、哑铃状、近球形、球形。本专利技术一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法，所述的硬脆性磁性粉末包括FeSi、FeSiAl、FeSiCr、非晶纳米晶软磁中的至少一种。制备方式包括甩带破碎法、雾化法等多种形式，形态包括片状、哑铃状、近球形、球形。本专利技术一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法，所述的塑性较好的金属磁性粉末包括纯铁粉、FeNi粉、FeNiMo粉中的至少一种，其平均粒度小于等于硬脆性磁性能粉末平均粒度的1/3。作为优选方案，所述的塑性较好的金属磁性粉末平均粒度为硬脆性铁基磁性粉末平均粒度的1/20-1/3。其形貌可为近球形或球形，其粒度的粗细是相对于所采用的硬脆性磁性粉末粒度而言是细的。作为进一步的优选方案，所述塑性较好的金属磁性粉末的粒度为0.33-33微米；所述硬脆性铁基磁性粉末的粒度为1-100微米。本专利技术一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法，所述步骤1)中的绝缘处理为：用绝缘无机物和/或绝缘有机物分别对塑性较好的细颗粒金属磁性粉末、硬脆性铁基磁性粉末进行包覆。作为优选方案：分别对塑性较好的细颗粒金属磁性粉末、硬脆性铁基磁性粉末采用相同的方法进行绝缘处理；所述绝缘无机物选自高岭土、Al2O3、SiO2、TiO2中等的至少一种；所述绝缘有机物包括硅树脂、环氧树脂等。处理的方法包括直接混合法、溶胶-凝胶发、共沉淀法、喷涂法等。本专利技术一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法，所述步骤2)中适量的塑性粉末，添加量为1％-30％。在本专利技术中塑性粉末，添加量为1％-30％是指，绝缘处理后的塑性较好的细颗粒金属磁性粉末的加入质量为绝缘处理后的硬脆性铁基磁性粉末质量的1％-30％。本专利技术一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法，所述步骤3)的润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸锂、硬脂酸中的一种或几种混合，含量为0.1-1.2wt％。本专利技术一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法，所述步骤4)的压制成形可采用模压成形中的冷压、温压、热压中的一种，其工艺为：在600-2000MPa压力下压制成设定形状。在工业上应用时，根据实际需求压制成环形、条形、E型或U型等。本专利技术一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法，所述步骤5)的退火处理工艺为：温度：400-800℃，保温30-120min，气氛为还原性气氛或保护性气氛，随炉冷却。在工业上应用时，所述还原性气氛包括氢气气氛、分解氨气氛中的至少一种，所述保护气氛包括氩气气氛、氮气气氛等。原理和优势本专利技术减小所添加的塑性磁性粉末的粒度，并控制粒度与硬脆性粉末的粒度比(如控制粒度比在1/20-1/3)。采用细颗粒的金属磁性粉末，颗粒界面多，因而电阻率也提高，其涡流损耗较低，从而磁粉芯的总磁损耗降低，磁导率随频率的稳定性也提高。此外，优选后，塑性磁性金属粉末形貌选用近球形或球形，这样在脆性粉末中填充率高，有利于改善硬脆性粉末的成形性，提高整个磁粉芯的密度以及致密性，从而磁粉芯的磁导率明显提高。同时由于两种粉末的粒径相差较大，采用各粉末分开绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)绝缘处理：分别对塑性较好的细颗粒金属磁性粉末、硬脆性铁基磁性粉末进行绝缘处理；分别得到绝缘处理后的塑性较好的细颗粒金属磁性粉末和绝缘处理后的硬脆性铁基磁性粉末；2)混合：将绝缘处理后的塑性较好的细颗粒金属磁性粉末适量添加到绝缘处理后的硬脆性铁基磁性粉末中，并混合均匀；3)添加润滑剂：在混合粉末中添加润滑剂；4)压制成形：将粉末装入成形模具并在适当压力下成形；5)热处理：将所得压坯进行去应力退火即得磁粉芯。

【技术特征摘要】
1.一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)绝缘处理：分别对塑性较好的细颗粒金属磁性粉末、硬脆性铁基磁性粉末进行绝缘处理；分别得到绝缘处理后的塑性较好的细颗粒金属磁性粉末和绝缘处理后的硬脆性铁基磁性粉末；2)混合：将绝缘处理后的塑性较好的细颗粒金属磁性粉末适量添加到绝缘处理后的硬脆性铁基磁性粉末中，并混合均匀；3)添加润滑剂：在混合粉末中添加润滑剂；4)压制成形：将粉末装入成形模具并在适当压力下成形；5)热处理：将所得压坯进行去应力退火即得磁粉芯。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的硬脆性磁性粉末包括FeSi、FeSiAl、FeSiCr、非晶纳米晶软磁中的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的塑性较好的金属磁性粉末包括纯铁粉、FeNi粉、FeNiMo粉中的至少一种，其平均粒度小于等于硬脆性磁性能粉末平均粒度的1/3。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的塑性较好的金属磁性粉末平均粒度为硬脆性铁基磁性粉末平均粒度的1/20-1/3。5.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭元东，夏超，姚之鑫，易旭武，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43