CN100429728C - 压制铁硅铝磁粉芯用粉末的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种压制铁硅铝磁粉芯用粉末的制造方法，包括下述步骤：真空感应炉冶炼添加少量锰、钛元素的特定硅铝成分的铁硅铝合金铸锭——铸锭用机械法破碎成小于120目的粉末——去应力和还原热处理。优点：由于在合金中添加少量锰和钛，使得合金的饱和磁通密度值可达11000～11500Gs(高斯)，矫顽力≤160A/m。采用机械破碎法，使得粉末的颗粒形状为多角形和少量不规则多角形，从而在模压成型具有良好的成形性和压密性，并且可以在较低的压力下模压成型。制造出的软磁铁硅铝磁粉芯具有较低的磁芯损耗和良好的直流偏磁场(DC Bias)性能。通过不同的粒度配比和适当调整配方，可以制造出有效磁导率为μe＝60，μe＝75，μe＝90，μe＝125的铁硅铝磁粉芯。

Description

压制铁硅铝磁粉芯用粉末的制造方法

技术领域

本发明属于磁性物体的制造技术领域，具体的说是一种压制铁硅铝磁粉芯用粉末的制造方法。

背景技术

从金属物理和精密合金理论得知，在Fe——Si——Al合金中，当9.6％Si，5.6％Al，余为Fe的化学组成时，磁晶各向异性系数K接近于0。磁致伸缩系数接近于0，此时磁饱和感应强度达到1.05T(特斯拉)，磁导率有一较大的突变(增大)，利用此特性可以制成优良的软磁产品。由于此种合金具有硬、脆的特性不能轧制成带材，不能制成硅钢片那样的带状材料，但可以破碎成粉末，再经模压成型而制成各种形状的电感器铁芯，通称为铁硅磁粉芯。这种磁粉芯用于代替铁粉芯，磁芯损耗更低，在高频下具有更低的温升。而且其能量储存能力比铁镍钼(MPP)磁粉芯还要高，它是开关电源中能量储存和滤波电感器用磁芯的理想材料。

近年来制取铁硅铝粉末多采用雾化喷粉法，日本专利P2000--30925指出水喷雾化法制取的粉料，在随后的模压过程中其成形性和保形性良好，但压密性差。气喷雾化制取的粉料，压密性良好，成形性差。该专利采用气+水喷雾化制粉，且其粉料长径比为1.0——3.5。在真空中1000℃保温1小时去应力热处理，磁导率为80——125。该专利指出不同的含氧量与损耗及磁导率的关系，损耗测试条件为f＝100kHz，B＝300Gs。水雾化法制取的粉料的含氧量为0.35％，磁导率可达μe＝122——125，损耗Pc＝80——85mw/cm3气雾化制取的粉料含氧量为0.025％，μe＝80，Pc＝55——59。该专利实用的气+水喷雾化制粉，其含氧量为0.18％，μe＝95，Pc＝58——60。由于可见含氧量较高，铁芯损耗也较高。日本专利特开平11——260618气+水喷雾化法制取磁晶各向异性系数为正，磁芯损耗的温度系数为负的粉料，其含氧量为1000——8000ppm，水喷雾化后粉碎成1——100μm，形状为球形，扁平形，多角形，其实例报导的磁芯损耗(100kHz，1000Gs)650～780mw/cm³，磁导率为70～85。另一实例报导的含氧量为1000——2000ppm。粉末平均粒径1——20μm，磁芯损耗量在240mw/cm³以下，磁导率为50～64。可见磁芯损耗与含氧量有关。其磁导率未达到常用的μe＝125的要求。

发明内容

本发明的目的是要研究一种生产出压制铁硅铝磁粉芯用粉末具有优良的软磁特性，可以制造磁导率为60——125的磁粉芯，具有低的铁芯损耗和优良的直流偏磁场(DC Bias)性能的压制铁硅铝磁粉芯用粉末方法。

本发明压制铁硅铝磁粉芯用粉末的制造方法，包括下述步骤：真空感应炉冶炼添加少量锰、钛元素的特定成分的铁硅铝合金铸锭——铸锭用机械法破碎成小于120目的粉末——去应力和还原热处理。其特征是：

a铁硅铝合金的化学成分是Si9——10％，Al5.6——6.5％，Mn0.1——0.6％，Ti0.2——0.6％且Mn+Ti≥0.5％，余为Fe，C≤0.02％，O₂≤100ppm，N₂≤80ppm；(以上均为重量百分数)；

b破碎成粉末采用机械破碎法，粗破碎用颚式破碎机，细破碎用振动球磨法；

c粉末去应力和还原热处理是在900——1000℃的氢气还原气氛中保温2——4小时。

本发明压制铁磁粉芯用粉末方法具有以下优点：

(1)由于在合金中添加少量锰和钛，使得合金的饱和磁通密度值可达11000～11500Gs(高斯)，矫顽力≤160A/m。

(2)采用机械破碎法，使得粉末的颗粒形状为多角形和少量不规则多角形，从而在模压成型具有良好的成形性和压密性，并且可以在较低的压力下模压成型。

(3)制造出的软磁铁硅铝磁粉芯具有较低的磁芯损耗和良好的直流偏磁场(DC Bias)性能。

(4)通过不同的粒度配比和适当调整配方，可以制造出有效磁导率为μe＝60，μe＝75，μe＝90，μe＝125的铁硅铝磁粉芯。

具体实施方式

实施例1：

将工业纯铁、多晶硅、纯铝、金属锰、海绵钛投入公称为50公斤的真空感应炉内冶炼，其化学成分为硅9.02％，铝6.48％，锰0.18％，钛0.35％，余为Fe，C是0.012％，O₂是90ppm，N₂≤50ppm的合金铸锭，用锤击破碎法将合金铸锭破碎成30毫米以下的料块，进入颚式破碎机，破碎成3毫米以下的料块，再进入高效振动球磨机，磨成小于120目的合金粉料。将该合金粉料置入具有氢气保护的箱式电炉内在900±10℃保温4小时进行去应力处理。按小于120目至200目颗粒重量百分数20，小于200目至300目颗粒重量百分数60，其余为小于300目颗粒的粒度组成用稀释的磷酸丙酮溶液进行钝化处理，用小于400目的云母粉进行绝缘处理，添加少量内润滑剂，脱模剂混合均匀即可作为模压成型用粉料。将此粉料装入干粉成型液压机料斗，用20t/cm²压力，压成外径为φ27.0mm、内径为φ14.7mm、高度为11.20mm的环形样品。在氮气保护650℃保温1小时热处理，再经加固后表面喷涂环氧型油漆即可形成产品。其电磁性能参数如表1

表1    φ0.5mm，26Ts

注：电感系数Al＝157nH/N²，对应的磁导率为μe＝125。

实施例2：

制造工艺流程同实施例1，合金的化学成分为9.96％Si，5.60％Al，0.12％Mn，0.55％Ti，0.012％C，O₂≤0.010％，N₂＝40ppm，余为Fe。破碎方法同实施例1。去应力处理温度为1000℃保温2小时，粒度配比为：小于120目至200目占15％，小于200目至300目占60％，其余为小于300目的细粉料。粉料钝化处理，添加绝缘剂、润滑剂、脱模剂混合均匀同实施例1，其电磁性能参数如表2：

表2    φ27.0/φ14.7×11.20    φ0.5mm，26Ts

实施例3：

制造工艺流程同实施例1，合金的化学成分为9.50％Si，

6.00％Al，0.15％Mn，0.45％Ti，0.008％C，O₂80ppm，N₂40ppm，余为Fe，破碎方法同实施例1，去应力处理温度为950℃保温3小时，颗粒度配比同实施例2，粉料钝化处理等工序同实施例1。其电磁性能参数如表3：

表3    φ27.0/φ14.7×11.20  φ0.5mm，26Ts

实施例4：

制造工艺流程同实施例3，合金的化学成分相同，粒度组成全部为小于300目粉料。粉料钝化处理的磷酸丙酮浓度稍加大，添加的绝缘剂云母粉量加大，模压成形压力为15t/cm²，成形坯料热处理用670℃保温1小时，其电磁性能参数如表4：

表4    φ27.0/φ14.7×11.20  φ0.5mm，26Ts

注：电感系数Al＝75nH/N²，对应的磁导率为μe＝60。

实施例5：

制造工艺流程同实施例3，合金化学成分同实施例3，粒度组成全部为小于200目至300目占65％，小于300目占35％，粉料钝化处理和添加的绝缘剂、润滑剂、脱模剂的数量同实施例1，模压成形压力为17t/cm²，成形坯料热处理用660℃保温1小时，其电磁性能参数如表5：

表5    φ27.0/φ14.7×11.20    φ0.5mm，26Ts

注：电感系数Al＝113nH/N²，对应的磁导率为μe＝90。

实施例6：

制造工艺流程和合金化学成分同实施例3，粒度组成为小于200目至300目占40％，小于300目占60％，粉料钝化处理和添加的绝缘剂、润滑剂、脱模剂的数量同实施例1，模压成形压力为16t/cm²，成形坯料热处理用650℃保温1小时，其电磁性能参数如表6：

表6    φ27.0/φ14.7×11.20    φ0.5mm，26Ts

注：电感系数Al＝94nH/N²，对应的磁导率为μe＝75。

Claims (2)

1、一种压制铁硅铝磁粉芯用粉末的制造方法，包括下述步骤：真空感应炉冶炼添加少量锰、钛元素的特定硅铝成分的铁硅铝合金铸锭——铸锭用机械法破碎成小于120目的粉末——去应力和还原热处理，其特征是：

a铁硅铝合金的化学成分是Si9--10％，A 5.6--6.5％，Mn0.1--0.6％，0.2-0.6％Ti且Mn+Ti≥0.5％，余为Fe，C≤0.02％，O₂≤100ppm，N₂≤80ppm，以上均为重量百分数；

b破碎成粉末采用机械破碎法，粗破碎用颚式破碎机，细破碎用振动球磨法；

c粉末去应力和还原热处理是在900--1000℃的氢气还原气氛中保温2--4小时。

2、根据权利要求1所述的压制铁硅铝磁粉芯用粉末的制造方法，其特征在于：所述的化学成分采用的原材料是工业纯铁、多晶硅、纯铝、金属锰和海绵钛。