一种基于超声的软磁粉材压制成型方法技术

本申请公开了一种基于超声的软磁粉材压制成型方法，包括：在超声振动下对软磁粉材加压，退火，得到磁粉芯，其中退火的温度为150～500℃。本申请还公开了该方法在软磁复合材料制备中的应用。本申请的方法采用小压力与高频动态压制相结合的超声增强压制工艺，并采用与常规冷压工艺相比大幅降低的退火温度，不仅降低成本，而且能够保护粉末颗粒和绝缘层，同时提高粉末颗粒排布的致密性和均匀性，从而有效地改善磁粉芯样品的磁性能。地改善磁粉芯样品的磁性能。地改善磁粉芯样品的磁性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声的软磁粉材压制成型方法


[0001]本申请属于材料加工成型领域，具体涉及一种基于超声的软磁粉材压制成型方法、通过所述方法制备的磁粉芯及所述方法的应用。

技术介绍

[0002]铁基非晶纳米合金粉末等软磁粉材具有矫顽力低、磁导率高等优异的软磁性能，但由于其硬脆的固有特性，因此在磁粉芯压制成型上存在困难。传统的冷压工艺使用极高的(例如GPa级)压制压力以期获得高磁芯密度，这会在压制过程中引入极高的残余应力。残余应力会使磁粉芯的性能大幅恶化，因此需要退火以去除残余应力。由于冷压工艺引入的残余应力很高，往往需要高温长时间的退火方能将残余应力充分去除。而高温长时间退火存在以下三方面问题：一来可能使磁粉芯的绝缘包覆层烧损，降低磁粉芯电阻率，从而使高频涡流损耗提高；二来高温可能导致非晶纳米晶粉末的结构不稳定，可能导致晶化等行为；三来高温长时间的退火会提高工艺成本。
[0003]超声振动压制工艺是在传统冷压工艺的基础上，给压头外接超声振动发生器，使得压头在施加轴向压力的同时也能够自身产生高频超声振动并将其传导给粉末。该工艺具有压制力低、致密化效果好的特点。超声振动压制工艺使用的小压制力使压制过程中引入的残余应力更低，因此只需进行低温退火即可充分去除残余应力。这可以有效避免上述高温退火导致的一系列问题。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术中存在的问题，包括在将软磁粉材压制成型以制备磁粉芯的过程中，因不得不施加过大压力而导致绝缘层及粉末破碎、磁粉芯的结构不均匀以及在高温下退火所带来的诸多问题，本申请旨在提供一种利用超声增强的软磁粉材压制成型方法，特别是在超声振动下实施压制成型的过程中，通过调控热处理的温度，显著地改善磁粉芯样品的性能，同时降低对工艺条件的要求，降低成本。
[0005]根据本申请的一个方面，提供一种基于超声的软磁粉材压制成型方法，包括：在超声振动下对软磁粉材加压，退火，得到磁粉芯；
[0006]其中，所述退火的温度为150～500℃。
[0007]可选地，所述方法使用超声振动压机设备进行，包括：
[0008]超声波底座；
[0009]超声波模具，配置为与所述超声波底座连接并容纳所述软磁粉材；
[0010]超声波压头，配置为在气动系统驱动下沿轴向压制所述软磁粉材；
[0011]其中，所述超声波压头和/或所述超声波模具通过超声波换能器输出超声波进行振动。
[0012]根据本申请，驱动压头对软磁粉材进行压制的方式可包括例如气动系统或液压等，但并不局限于此。
[0013]根据本申请，可将所述超声波压头和所述超声波模具中的任一者设置为通过超声波换能器输出超声波进行振动。在一个实施方案中，将超声波压头设置为可通过超声波换能器输出超声波进行振动。在另一个实施方案中，将超声波压头和超声波模具均设置为可通过超声波换能器输出超声波进行振动。
[0014]根据本申请，所述超声振动压机设备可包括超声波振动机构，其中所述气动系统与所述超声波振动机构连接，并驱动该超声波振动机构中的所述超声波压头沿轴向运动。
[0015]根据本申请，所述超声波振动机构还可包括超声波增幅器、超声波换能器、超声波发生器等装置，其中超声波发生器将电流转换成高频电能输入至超声波换能器，超声波换能器产生同等频率的机械振动并通过超声波增幅器传递到超声波压头。
[0016]可选地，所述加压包括：
[0017]a)使所述超声波压头下行与所述软磁粉材接触，施加压力；
[0018]b)使所述超声波压头和/或所述超声波模具进行超声振动；
[0019]c)停止所述超声振动，保压，然后使所述超声波压头上行。
[0020]可选地，所述超声振动的振幅为80～120μm。
[0021]可选地，所述超声振动的振幅独立地选自80μm、82μm、85μm、87μm、90μm、91μm、92μm、93μm、94μm、95μm、96μm、97μm、98μm、99μm、100μm、101μm、102μm、103μm、104μm、105μm、106μm、107μm、108μm、109μm、110μm、113μm、115μm、118μm、120μm中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0022]优选地，所述超声振动的振幅为95～105μm。
[0023]更优选地，所述超声振动的振幅为100μm。
[0024]可选地，所述超声振动的时间为0.1～10.0s。
[0025]可选地，所述超声振动的时间独立地选自0.1s、0.2s、0.5s、0.8s、1.0s、1.5s、2.0s、2.5s、3.0s、3.5s、4.0s、4.5s、5.0s、5.5s、6.0s、6.5s、7.0s、7.5s、8.0s、8.5s、9.0s、9.5s、10.0s中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0026]可选地，所述压力为10～30MPa。
[0027]可选地，所述压力独立地选自10MPa、11MPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa、26MPa、27MPa、28MPa、29MPa、30MPa中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0028]优选地，所述压力为15～25MPa。
[0029]更优选地，所述压力为20MPa。
[0030]可选地，所述保压的时间为3～10s。
[0031]可选地，所述保压的时间独立地选自3s、4s、5s、6s、7s、8s、9s、10s中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0032]优选地，所述保压的时间为4～6s。
[0033]更优选地，所述保压的时间为5s。
[0034]根据本申请，在将软磁粉材放置于超声振动压机设备中进行压制之前，还可先进行预处理。例如，可在将软磁粉材置于超声波模具中后手持该模具往复平移以初步摇匀粉末，防止粉末飞出；或者使用预压压头对粉末进行小压力的按压以达到预紧效果，防止在模具转移至设备时出现粉
‑
模脱离。
[0035]可选地，所述退火的温度为180～480℃。
[0036]可选地，所述退火的温度独立地为选自150℃、160℃、170℃、180℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、262℃、265℃、267℃、270℃、271℃、272℃、273℃、274℃、275℃、276℃、277℃、278℃、279℃、280℃、281℃、282℃、283℃、284℃、285℃、286℃、287℃、288℃、289℃、290℃、293℃、295℃、298℃、300℃、320℃、340℃、360℃、380℃、400℃、420℃、440℃、460℃、480℃、500℃中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0037]优选地，所述退火的温度为250～300℃。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声的软磁粉材压制成型方法，其特征在于，包括：在超声振动下对软磁粉材加压，退火，得到磁粉芯；其中，所述退火的温度为150～500℃。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法使用超声振动压机设备进行，包括：超声波底座；超声波模具，配置为与所述超声波底座连接并容纳所述软磁粉材；超声波压头，配置为在气动系统驱动下沿轴向压制所述软磁粉材；其中，所述超声波压头和/或所述超声波模具通过超声波换能器输出超声波进行振动。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加压包括：a)使所述超声波压头下行与所述软磁粉材接触，施加压力；b)使所述超声波压头和/或所述超声波模具进行超声振动；c)停止所述超声振动，保压，然后使所述超声波压头上行。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述超声振动的振幅为80～120μm；优选地，所述超声振动的时间为0.1～10.0s；优选地，所述压力为10～30MPa；优选地，所述保压的时间为3～10s。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火的温度为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岩，王军强，霍军涛，张大伟，向明亮，姚冰楠，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：