一种铁钴磁粉芯及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种铁钴磁粉芯及其制备方法与应用，所述制备方法包括如下步骤：(1)对铁钴合金磁粉进行钝化后，采用液氮冷却，得到钝化磁粉；(2)将钝化磁粉进行绝缘包覆和压型，得到磁体；(3)对磁体进行退火处理，得到所述铁钴磁粉芯。本发明专利技术中采用对钝化后的磁粉进行液氮冷却的二次钝化工艺，提高了磁粉之间的绝缘性能，改善了磁粉芯的在高频下涡流损耗大的问题，从而有助于铁钴磁粉芯在高频下的使用。从而有助于铁钴磁粉芯在高频下的使用。

【技术实现步骤摘要】
一种铁钴磁粉芯及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于磁性材料
，涉及一种铁钴磁粉芯及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]软磁磁粉芯材料由于比传统软磁铁氧体材料具有更高饱和磁感应强度，有利于实现器件的小型化，在变压器、电感等器件领域应用的越来越广泛。常用的软磁磁粉芯材料体系主要包括铁粉芯、铁硅磁粉芯、铁硅铝磁粉芯和铁镍系磁粉芯，其中铁粉芯拥有较高饱和磁感应强度，但电阻率较低，通常用于低频段，在高频下涡流损耗大；而其他三类磁粉芯更加适用于较高的频段，但饱和磁感应强度通常小于1.5T。随着器件的小型化、高密度化、集成化的趋势，如何获得更高饱和磁感应强度，并且适用于高频段的磁粉芯材料成为一个亟待解决的问题。
[0003]CN 106710771A公开了一种软磁合金材料及其制备方法、功率电感。软磁合金材料的制备方法包括以下步骤：将粗颗粒粉末和细颗粒粉末进行混合；将混合粉末与质量百分比为1～1.5％的磷酸盐或者硝酸盐溶液进行反应，待反应完成后进行干燥处理，得到干燥粉末；将干燥粉末与水、水溶性树脂、含硅的水溶液、分散剂、消泡剂混合制浆，制得浆料通过喷雾干燥形成二次颗粒粉末；其中，相对于Fe系合金材料的质量，水溶性树脂的添加量为0.1～1wt％，含硅的水溶液的添加量为0.05～0.2wt％；在1200～2000MPa的压强下将二次颗粒粉末压制成型；将压制后的产品在保护气体气氛下在700～800℃的温度下进行回火处理60～120分钟。
[0004]CN 107240471A涉及一种高饱和磁感应强度的复合磁粉，由粉末A和粉末B制成，其配比为：粉末A5
‑
95wt％，粉末B 5
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95wt％；粉末A为铁硅粉、纯铁粉、铁硅铝粉、铁镍粉、铁镍钼粉中的至少一种；所述粉末B为铁基非晶合金粉、铁基纳米晶合金粉、铁镍基非晶合金粉中的至少一种；粉末A和粉末B的粒径为8
‑
200μm。用该复合磁粉制备的磁芯Bs高、损耗低、成本低廉、适合批量制备等特征，其Bs值均在1.71T及以上，在1.5T、1000Hz下损耗不高于50W/kg，尤其适合在中低频(50Hz
‑
10kHz)范围工作。
[0005]铁钴合金(钴含量约为50％时)的饱和磁感应强度可高达2.4T以上，是目前已发现可商用的饱和磁感应强度最高的材料，其带材、板材、棒材在航空航天、精密电子、传感器等领域有一定的应用。作为磁粉芯材料铁钴合金体系研究的很少，主要是由于铁钴材料的电阻率较低，在高频下涡流损耗大，这限制了其在高频下的使用。同时铁钴合金材料的磁致伸缩系数较大，使得磁粉芯材料难以获得高的磁导率。
[0006]因此，铁钴合金材料虽然具有超高的饱和磁感应强度，但是电阻率偏低，高频下涡流损耗大，不适于在高频交流下应用。同时，磁致伸缩系数和磁晶各向异性系数较大，制备的磁体很难获得高的磁导率，对于器件设计提出更多的挑战。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本专利技术中采用对钝化后的磁粉进行液氮冷却的二次钝化工
艺，提高了磁粉之间的绝缘性能，改善了磁粉芯的在高频下涡流损耗大的问题，从而有助于铁钴磁粉芯在高频下的使用。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种铁钴磁粉芯的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0010](1)对铁钴合金磁粉进行钝化后，采用液氮冷却，得到钝化磁粉；
[0011](2)将钝化磁粉进行绝缘包覆和压型，得到磁体；
[0012](3)对磁体进行退火处理，得到所述铁钴磁粉芯。
[0013]本专利技术中采用对钝化后的磁粉进行液氮冷却的二次钝化工艺，提高了磁粉之间的绝缘性能，改善了磁粉芯的在高频下涡流损耗大的问题，从而有助于铁钴磁粉芯在高频下的使用。
[0014]优选地，步骤(1)所述铁钴合金磁粉中钴元素的质量百分含量为49～51wt％，例如可以是49wt％、49.5wt％、50wt％、50.5wt％或51wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0015]优选地，所述铁钴合金磁粉中还包括钒。
[0016]优选地，所述铁钴合金磁粉为气雾化铁钴合金磁粉。
[0017]优选地，步骤(1)所述铁钴合金磁粉中，钒的质量百分含量为0.8～1.2wt％，例如可以是0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％或1.2wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，步骤(1)所述铁钴合金磁粉中，D50粒度为19～38μm的占比为20～50wt％，例如可以是20wt％、25wt％、30wt％、40wt％或50wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，步骤(1)所述铁钴合金磁粉中，D50粒度为5～19μm且不为19μm的占比为50～80wt％，例如可以是50wt％、55wt％、60wt％、70wt％或80wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0020]本专利技术中通过大小粒度的搭配，并且使用更多的细粉，大大降低了高频下的磁粉芯涡流损耗。
[0021]优选地，步骤(1)所述钝化之前还包括进行热处理。
[0022]优选地，所述热处理的保温温度为840～860℃，例如可以是840℃、845℃、850℃、855℃或860℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，所述热处理的保温时间为2～3h，例如可以是2h、2.2h、2.5h、2.8h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0024]优选地，所述热处理的降温速度＜30℃/h，例如可以是29℃/h、28℃/h、25℃/h、22℃/h或20℃/h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0025]优选地，所述热处理的气氛为真空氛围和/或保护性气氛。
[0026]优选地，所述保护性气氛为氢气、氮气或氩气中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括氢气和氮气的组合，氮气和氩气的组合，氢气和氩气的组合，氢气、氮气和氩气的组合。
[0027]本专利技术中通过在钝化前对铁钴合金磁粉进行热处理，作为一步预处理过程，消除
了磁粉中的应力，改善了磁粉的塑性变形能力，降低了磁粉的硬度，提升了磁芯的密度，进而提升了磁芯的综合磁性能。
[0028]优选地，步骤(1)所述钝化的方式为：混合钝化剂、溶剂和热处理后的铁钴合金磁粉，并进行干燥。
[0029]优选地，所述钝化剂包括水溶性无机材料，优选为磷酸和/或磷酸二氢铝。
[0030]优选地，所述钝化剂的质量为铁钴合金磁粉质量的0.1～1wt％，例如可以是0.1wt％、0.2wt％、0.5wt％、0.8wt％或1wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁钴磁粉芯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)对铁钴合金磁粉进行钝化后，采用液氮冷却，得到钝化磁粉；(2)将钝化磁粉进行绝缘包覆和压型，得到磁体；(3)对磁体进行退火处理，得到所述铁钴磁粉芯。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述铁钴合金磁粉中钴元素的质量百分含量为49～51wt％；优选地，所述铁钴合金磁粉中还包括钒；优选地，所述铁钴合金磁粉为气雾化铁钴合金磁粉；优选地，步骤(1)所述铁钴合金磁粉中，钒的质量百分含量为0.8～1.2wt％；优选地，步骤(1)所述铁钴合金磁粉中，D50粒度为19～38μm的占比为20～50wt％；优选地，步骤(1)所述铁钴合金磁粉中，D50粒度为5～19μm且不为19μm的占比为50～80wt％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钝化之前还包括进行热处理；优选地，所述热处理的保温温度为840～860℃；优选地，所述热处理的保温时间为2～3h；优选地，所述热处理的降温速度＜30℃/h；优选地，所述热处理的气氛为真空氛围和/或保护性气氛；优选地，所述保护性气氛为氢气、氮气或氩气中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1
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3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钝化的方式为：混合钝化剂、溶剂和热处理后的铁钴合金磁粉，并进行干燥；优选地，所述钝化剂包括水溶性无机材料，优选为磷酸和/或磷酸二氢铝；优选地，所述钝化剂的质量为铁钴合金磁粉质量的0.1～1wt％；优选地，所述溶剂去离子水、丙酮或无水乙醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述干燥的方式包括自然烘干、加热烘干或抽真空干燥中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述冷却的时间不少于20min。5.根据权利要求1
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4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述绝缘包覆的方式为：混合钝化磁粉、溶剂和绝缘树脂，再进行干燥和粉碎过筛；优选地，所述溶剂包括丙酮和/或无水乙醇；优选地，所述绝缘树脂包括有机硅树脂；优选地，所述绝缘树脂的质量为铁钴合金磁粉质量的1～2wt％；优选地，所述过筛的目数为80～140目。6.根据权利要求1
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5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述压型的方式为：混合脱膜剂与绝缘包覆后的磁粉，再施加压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立东，石枫，付亚奇，朱航飞，单震，唐子舜，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：