CN100999021A - Fe－Ni50系合金粉末及磁粉芯制造方法 - Google Patents

Abstract

一种软磁Fe－Ni₅₀系合金粉末制造方法，包括：Fe－Ni₅₀系合金的冶炼－水雾化法喷成粉末－粉末加工－加工后的热处理，粉末粒度配比－钝化处理－粉末表面钝化处理－向合金粉末内添加绝缘剂、润滑剂、脱模剂－模压成型－热处理－表面涂层。本方法制造的合金粉末制成的磁粉芯，其磁导率达到μe＝125(kH_z)且具有良好的交直叠加的跌落性能及较低的铁芯损耗。

Description

Fe-Ni50系合金粉末及磁粉芯制造方法

技术领域

本发明涉及磁性物体的制造技术领域，具体地说是一种Fe-N_i50系合金粉末及磁粉芯制造方法。

背景技术

近年来，电子电力行业的高速发展，要求电子设备、仪器的节能，小型化伴随电子部件，元器件的高效率、小型化。在频率为10kH_z-500kH_z范围内现大量应用铁粉芯，但是功率损耗较大，有效磁导率约75。Fe-Ni50系合金磁粉芯，也称高通量磁粉芯，它具有饱和磁通密度高、铁芯损耗小，用作高频、大功率、高直流偏磁或高交流磁密峰值的磁性器件铁芯具有优势。在磁粉芯中Fe-Ni50磁粉芯的饱和磁密在1.5T(特斯拉)左右为最大，直流偏磁能力高。

日本专利特开2000-173817采用Ni35-55％，余为Fe的成分，气雾化法金属粉末长宽比为1～5，表面氧化膜厚0.01～0.05μm，可以形成高充填率的优质压粉磁芯用合金粉末，其实例用平均粒径80μm，10t/cm²压力，650℃×30分钟Ar气保护热处理，结果显示损耗较低，但磁导率μe＝86～97，比商用μe＝125低，也未指出交直叠加后的跌落性能。

日本专利特开2000-239702采用Ni：35～85％，Si：1.0～4.5％及Mn：0.15％以下，且Si/Mn＞20，另外AL：0.5％以下，Mo：5.5％以下，余为Fe组成，水喷制粉且要求结晶粒径d/D₅₀＞0.10其中d为平均结晶粒径，D₅₀为平均粒径。实例1指出Ni46.8-47.3％，Si/Mn21.7-42.1，其μe＝102～120，损耗19.9～37.1W/Kg其中d/D₅₀＞0.10的要求较难实现，磁导率也还偏低。

日本专利特开2001-23811采用Ni45-68％，添加IVB族元素Si、Ge、Sn为0.1～6.5wt％，冶炼后用气加水雾化制粉，其中实例3Ni50.2％，Si1.1％，Ge3.8％，余为Fe成分，其μe＝87，损耗100kH_z1000G_S，P＝98bkw/m³，磁导率比商用μe125偏低。

近期日本专利特开2005-82853为Fe-50wt％的Fe-Ni系软磁性合金添加Cr、Mn各0.4Nt％/以下总量不超过0.8wt％，水雾化制粉生成球形，损耗低，内电阻高，采用真空冶炼，损耗243-284kw/m³，未指明磁导率及交直流叠加性能。估计其磁导率仅为μe～60。

发明内容

本发明的目的是设计一种克服软磁Fe-Ni50系合金粉末及磁粉芯的制造方法中所存在的上述技术缺陷，提供一种工艺较为便捷，生产出的粉芯磁导率为125交直流叠加后磁性下降缓慢的，功率损耗低的新的制造方法。

本发明一种软磁Fe-N_i50系合金粉末制造方法，包括下述步骤：Fe-N_i50系合金的冶炼-水雾化法喷成粉末-粉末加工-粉末热处理，其特征是：

a：合金的成分为Ni48-50％，Fe为50％，其中添加Mn0.1～0.6％，Ti0.1～0.8％，且添加Mn+Ti≥0.6％；最好选用氮气保护感应炉冶炼；

b：精炼后的钢液用水喷的方法喷成雾状，水冷成近似球状粉末，粒径为-100目；

c：用机械法将近似球状粉末加工成片状，最好为扁平状；

d：将片状粉末在纯氢气保护下加热800±20℃，保温2-4小时。

与其他制粉方法相比，本发明具有以下技术特点：添加Mn和Ti可以细化晶粒，提高合金内电阻率，对降低磁粉芯的功率损耗是有益的，用氮气保护冶炼比普通冶炼，其合金内含氧量可以降低，雾化法喷粉是比较便宜而可行的，将粉末加工成片状可改善模压成型的压缩性，提高粉末的充填率，纯氢气保护热处理是消除应力和还原合金粉内的含氧量、含氮量及去除杂质。

本发明一种Fe-N_i50系合金软磁粉芯的制造方法，包括下述步骤：筛分粉末颗粒粒度进行粒度配比-粉末表面钝化处理-向合金粉末内添加绝缘剂、润滑剂、脱模剂-模压成型-热处理-表面涂层。

与其他制造方法相比，本发明具有以下技术特点：粒度配比是按制造的磁粉芯的磁导率而进行，一般原则是磁导率高其颗粒较多，例如：μe＝125，-100目/+200目约为10％，-200目/+300目约为60％，余为-300目，若制造μe＝60的磁粉芯，则需全部采用-300目粉料。粉末表面钝化处理是使粉末表面生成一种氧化膜，其厚度约为0.1μm，增加电阻率，添加绝缘剂、润滑剂，脱模剂则是模压成型的要求，既要达到一定的密度，又要不产生压制裂纹和易于脱模，模压成型是按一定的压力使其成型品完整，达到一定的磁性能，热处理是在氮气保护下进行，使制成品表面不致氧化，同时磁性能大大提高的过程，表面涂层是下道工序制造铁芯电感的要求，其涂层的绝缘性是介电质强度达于1000V。

具体实施方式

实施例一：

将工业纯铁、镍板、金属锰，海绵钛投入氮气保护的感应炉内冶炼，冶炼成化学成分为镍49～50％，锰0.1～0.6％、钛0.1～0.6％，且Mn+Ti≥0.6％，余为铁的合金钢液，用水喷水冷法将钢液喷雾成-100目的粉末，粉末干燥在100℃左右，用机械法加工成片状，进人热处理炉，在氢气保护下，800℃±20℃还原处理2-4小时，冷却后将其筛分，按照100-200目占10±5％，200-320目占50±5％，余为小于320目的细粉对合金粉末粒度进行调配，之后用酸性溶液进行粉末表面钝化处理，在合金粉末的表面形成包覆膜，用细云母粉或高岭土进行绝缘，用量为0.2～1.0％，用硅酸钠溶液作粘接剂，将上述粉料搅拌均匀后添脱模剂，炒干或烘干，即可作为压制用粉料。将此粉料投入￠26.90/￠14.70环形模具内，用14～18T/cm²的压力压成高为11.2毫米，压制成型后进行热处理，在氮气保护下700℃保温1.5小时，冷却后在200℃保温3小时进行稳定化处理。其实例化学成分：Ni：49.0％，Mn：0.2％，Ti：0.6％，余为Fe。其磁性能基本参数如表1：

表1数据表明，试样1的电感因子A_L＝157(1±8％)，nH/N²的范围内，对应的有效磁导率(μe)为125，交流叠加后的磁导率下降18％，其损耗是较小，高于现有方法制造的磁性能。

实施例二：工艺程序同实例一，其合金成分为：Ni：49.6％，Mn：0.5％，Ti：0.2％，余为Fe。其磁性能基本参数如表2：

表2数据表明，与实施例一比较，Mn、Ti含量有些变化，交流叠加后的磁导率下降变化不大，其损耗稍有增加，但比商用产品低。

实施例三：

工艺程序同实例一，其合金成分为：Ni：49.8％，Mn：0.4％，Ti：0.6％，余为Fe。其磁性能基本参数如表3：

表3数据表明，与实施例一比较，Mn、Ti含量均有所增加，交流叠加后的磁导率下降稍快，μe＝81％μ₀其损耗稍有下降，这可能是晶粒更加细化产生的效果。

实施例四：

工艺程序同实例一，其合金成分为：Ni：49.8％，Mn：0.3％，Ti：0.5％，余为Fe。片状粉末经氢气保护热处理，其温度是800℃保温2.5小时后，测得粉末含氧量为150PPm，其磁性能基本参数如表4：

表4数据表明，粉末加工成片状后，在氢气保护下还原热处理，在800℃下2.5小时其含氧量较低，磁性能也比较理想。若在850℃下热处理，粉末易粘结，还需要将其加工细化，增加残余应力，会使其矫顽力增加，降低磁导率。

需要说明的是，在上述实施例中，压制成型后的热处理为氮气保护下700℃保温1.5小时，是以样品规格￠26.90/￠14.70×11.20(即外径为26.90mm，内径为14.70mm，高度为11.20mm)为例，若样品尺寸小，其体积小，热处理保温时间可梢短，但必须大于30分钟。

Claims (2)

1、一种软磁Fe-N_i50系合金粉末制造方法，包括：Fe-N_i50系合金的冶炼—水雾化法喷成粉末—粉末加工—加工后的热处理，其特征是：

a：合金的成分为Ni48-50％，Fe为50％，其中添加Mn0.1～0.6％，Ti0.1～0.8％，且添加Mn+Ti≥0.6％；最好选用氮气保护感应炉冶炼；

b：水喷水冷雾化成-100目的粉末；

c：水雾化的粉末加工成片状；

d：片状粉末经氢气保护热处理，其温度是：800±20℃，2-4小时。

2、一种Fe-N_i50系合金软磁粉芯的制造方法，包括：筛分粉末颗粒粒度进行粒度配比—钝化处理—粉末表面钝化处理—向合金粉末内添加绝缘剂、润滑剂、脱模剂—模压成型—热处理—表面涂层。