CN102974821A

CN102974821A - 一种铁硅软磁合金粉芯的制备方法

Info

Publication number: CN102974821A
Application number: CN2012105094561A
Authority: CN
Inventors: 刘志坚; 陈远星; 何坤宏
Original assignee: GUANGDONG IRON STEEL RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: GUANGDONG IRON STEEL RESEARCH INSTITUTE
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明公开一种性能良好的铁硅软磁合金粉芯的制备方法，包括：1、采用速凝铸片炉熔制铁硅合金，快淬后用环锤磨机制出粉末；2、与雾化铁硅合金粉末混合、过筛；3、在保护气氛炉内对粉末进行表面处理；4、加入磷酸、去离子水、异丙醇和正硅酸酯混合搅拌，炒干；5、用液压机将粉末压成粉芯；6、对粉芯进行保护气氛热处理；7、用环氧树脂加固和喷漆对粉芯表面进行保护处理。本发明制备的铁硅软磁合金粉芯性价比高，具有直流叠加特性、高频低损耗，特性良好，在高温下仍能保持较好磁性能的优点。

Description

一种铁硅软磁合金粉芯的制备方法

技术领域

本发明涉及金属材料加工技术领域，特别是一种性能良好的铁硅软磁合金粉芯的制备方法。

背景技术

铁硅软磁合金磁粉芯适合目前低压大电流、高功率密度、高频化的应用趋势，可替代铁粉芯，铁硅铝粉磁芯，铁镍磁粉芯等产品，是一种性价比很高的产品。可应用到逆变电源、电力有源功率因数补偿电路、太阳光伏系统电源滤波等。

目前铁硅合金粉末主要生产方式有：雾化法和机械破碎法。雾化法有气、水雾化法；气雾化法生产的铁硅合金粉为球形粉，纯度高，但成型性差，难以压制，而且设备投资大、生产成本高，价格贵；水雾化法生产的铁硅合金粉形貌为不规则形，氧含量高，杂质多，粉芯损耗高，性能差；普通机械破碎法制粉成型性好，性能好，但因铁硅合金难破碎，机械制粉难，生产效率低，无法批量生产。因此，用单一制粉方法生产的铁硅合金粉芯综合性能是不理想的，直接影响铁硅合金磁粉芯的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于能解决现有铁硅合金粉芯制备存在的上述问题，提供一种性能良好的铁硅软磁合金粉芯的制备方法。采用该制备方法可制造出性价比高、直流叠加特性和高频低损耗特性良好以及在高温条件下仍能保持较好磁性能的铁硅软磁合金粉芯。

上述任务是以这样的方式实现的：一种铁硅软磁合金粉末的制备方法包括以下步骤：

1.采用真空速凝铸片炉将工业纯铁、结晶硅和磷铁熔化、精炼，采用速凝快淬技术制出含Si 6.0～6.8%、P 0.1～0.45%，其余为Fe（重量百分比）的铁硅合金薄片，然后经环锤磨机磨成快淬铁硅合金粉末；

2.将机械破碎法制成的快淬铁硅合金粉末与雾化法制出的铁硅合金粉末按照1：1的比例混合均匀后，经筛分制备成复合铁硅合金粉末；

3.复合铁硅合金粉末热处理：将复合合金粉末放入保护气氛炉内，通入氢气，温度为700～900℃，保温时间为3～5小时，冷却至室温出炉；

4. 复合铁硅合金粉末表面处理：先加入占复合铁硅合金粉末重量0.1～0.3%的磷酸和10～18 %的去离子水于复合铁硅合金粉末中搅拌混合均匀，然后加入占复合铁硅合金粉末重量0.7～3.4%的异丙醇混合，再加入正硅酸酯并用酒精稀释，经充分搅拌均匀，最后采用电加热将复合铁硅合金粉末炒干；

5.采用液压机将经过处理后的复合铁硅合金粉末压制成粉芯；

6.复合铁硅合金粉芯热处理：将压制成型的复合铁硅合金粉芯放入保护气氛炉内，在保护气氛炉内通入氮气，温度为650～800℃，保温 1.5～2.5小时，出炉快速冷却至室温；

7．复合铁硅合金粉芯表面处理：先用环氧树脂加固,将复合铁硅合金粉芯浸泡在环氧树脂配制的溶液中，浸泡15分后，取出烘干；再用粉末静电喷涂油漆方法在其表面涂覆一层厚度为0.2～0.4毫米油漆防锈层。

在上述的铁硅软磁合金粉芯的制备方法中：

所述的液压机的压强以16～24吨/厘米²为适合，压强过小，磁粉芯密度低，性能不理想；压强过大，模具损伤大，生产成本高。

所述的复合铁硅粉末表面处理中正硅酸酯溶液加入数量占复合铁硅合金粉末重量0.5～2.5%。

所述的复合铁硅合金粉末要细小，其粒度以≥250目不小于60%，其余为100～250目为合适。

本发明的有益效果在于：采用速凝快淬技术和环锤磨机之处快淬铁硅合金粉末，与雾化法等不同制粉方式制备的铁硅合金混合成复合粉末，其综合性能好；通过进行表面处理，再经压制成型、热处理等工序，可生产出具有高性价比、良好的直流叠加特性、高频低损耗特性特点，在较高的温度条件下，仍能保持较好磁性能的铁硅软磁合金粉芯。能满足电子行业的性能要求。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

本发明实施例1包括以下步骤：

1.采用真空速凝铸片炉将工业纯铁、结晶硅和磷铁等熔化、精炼，经速凝快淬制出含Si 6.5%、P 0.1%，其余为Fe（重量百分比）的铁硅合金薄片，然后采用机械破碎法，经环锤磨机磨成快淬铁硅合金粉末；

2.将制成的快淬铁合金粉末与雾化法制出的铁硅合金粉末按照1:1的比例混合均匀后，经筛分制备成复合铁硅合金粉末，其粒度配比为≥250目的粉末占65%，100～250目的粉末占35%；

3.复合铁硅合金粉末热处理：复合铁硅合金粉末放入保护气氛炉内，通入氢气，温度为850℃，保温时间为4小时，冷却至室温出炉；

4. 复合铁硅合金粉末表面处理：先加入占复合铁硅合金粉末重量0.2%的磷酸和12%的去离子水于复合铁硅合金粉末中搅拌混合均匀，然后加入占复合铁硅合金粉末重量0.7 %的异丙醇混合，再加入占符合铁硅合金粉末重量1.5%的正硅酸酯并用酒精稀释，经充分搅拌均匀，最后采用电加热将复合铁硅合金粉末炒干；

5.采用液压机将经过表面处理后的复合铁硅合金粉末压制成粉芯，其压强为16吨/厘米²；

6.复合铁硅合金粉芯热处理：将压制成型的复合铁硅合金粉芯放入保护气氛炉内，通入氮气，温度为650℃，保温时间为2.5小时。出炉快速冷却至室温。

7.复合铁硅合金粉芯表面处理：先用环氧树脂加固,将复合铁硅合金粉芯浸泡在环氧树脂配制的溶液中，浸泡15分后，取出烘干；再用粉末静电喷涂油漆方法在其表面涂覆一层厚度为0.3毫米油漆防锈层。

检测复合铁硅合金磁环样品性能，其磁性能参数如表1所示

表1

Figure 2012105094561100002DEST_PATH_IMAGE001

实施例2

本发明实施例2包括以下步骤：

1.采用真空速凝铸片炉将工业纯铁、结晶硅和磷铁熔化、精炼，经速凝快淬制出含Si 6.0%、P 0.45%，其余为Fe（重量百分比）的铁硅合金薄片，然后采用机械破碎法，经环锤磨机磨成快淬铁硅合金粉末；

2.将制成的快淬铁合金粉末与雾化法制出的铁硅合金粉末按照1:1的比例混合均匀后，经筛分制备成复合铁硅合金粉末，其粒度配比为≥250目的粉末占60%，100～250目的粉末占40%；

3.复合铁硅合金粉末热处理：复合合金粉末放入保护气氛炉内，通入氢气，温度为750℃，保温时间为5小时，冷却至室温出炉。

4.复合铁硅合金粉末表面处理：先加入占复合铁硅合金粉末重量0.1%的磷酸和10 %的去离子水于复合铁硅合金粉末中搅拌混合均匀，然后加入占复合铁硅合金粉末重量2%的异丙醇混合，再加入佔复合铁硅合金粉末重量2.5%的正硅酸酯并用酒精稀释，经充分搅拌均匀，最后采用电加热将复合铁硅合金粉末炒干；

5.采用液压机将经过表面处理后的复合铁硅合金粉末压制成粉芯，其压强为24吨/厘米²；

6.复合铁硅合金粉芯热处理：将压制成型的复合铁硅合金粉芯放入保护气氛炉内，通入氮气，，温度为800℃，保温时间为1.5小时，出炉快速冷却至室温；

7.复合铁硅合金粉芯行表面处理：先用环氧树脂加固,将复合铁硅合金粉芯浸泡在环氧树脂配制的溶液中，浸泡15分后，取出烘干；再用粉末静电喷涂油漆方法在其表面涂覆一层厚度为0.2毫米油漆防锈层。

检测复合铁硅合金磁环样品性能，其磁性能参数如表2所示

表2

实施例3

本发明实施例3包括以下步骤：

1.采用真空速凝铸片炉将工业纯铁、结晶硅和磷铁熔化、精炼，经速凝快淬制出含Si 6.8%、P 0.3%，其余为Fe（重量百分比）的铁硅合金薄片，然后采用机械破碎法，经环锤磨机磨成快淬铁硅合金粉末；

2.将制成的快淬铁合金粉末与雾化法制出的铁硅合金粉末按照1:1的比例混合均匀后，经筛分制备成复合铁硅合金粉末，其粒度配比为≥250目的粉末占70%，100～250目的粉末占30%；

3.复合铁硅合金粉末热处理：复合合金粉末放入保护气氛炉内，通入氢气，温度为900℃，保温时间为3小时，冷却至室温出炉；

4.复合铁硅合金粉末表面处理：先加入占复合铁硅合金粉末重量0.3%的磷酸和18 %的去离子水于复合铁硅合金粉末中搅拌混合均匀，然后加入占复合铁硅合金粉末重量3.4%的异丙醇混合，再加入佔复合铁硅合金粉末重量0.5%的正硅酸酯并用酒精稀释，经充分搅拌均匀，最后采用电加热将复合铁硅合金粉末炒干；

5.采用液压机将经过表面处理后的复合铁硅合金粉末压制成粉芯，其压强为20吨/厘米²；

6.复合铁硅合金粉芯热处理：将压制成型的复合铁硅合金粉芯放入保护气氛炉内，通入氮气，，温度为730℃，保温时间为2.0小时，出炉快速冷却至室温；

7.复合铁硅合金粉芯行表面处理：先用环氧树脂加固,将复合铁硅合金粉芯浸泡在环氧树脂配制的溶液中，浸泡15分后，取出烘干；再用粉末静电喷涂油漆方法在其表面涂覆一层厚度为0.4毫米油漆防锈层。

检测复合铁硅合金磁环样品性能，其磁性能参数如表3所示

表3

Claims

1.一种性能良好的铁硅软磁合金粉芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）采用真空速凝铸片炉将工业纯铁、结晶硅和磷铁熔化、精炼，再经速凝快淬制出含Si 6.0～6.8%、P 0.1～0.45%，其余为Fe（重量百分比）的铁硅合金薄片，然后采用机械破碎法，经环锤磨机磨成快淬铁硅合金粉末；

2）将机械破碎法制成的速凝快淬铁硅合金粉末与雾化法制出的铁硅合金粉末按照1：1的比例混合均匀后，经筛分制备成复合铁硅合金粉末；

3）复合铁硅合金粉末热处理：将复合合金粉末放入保护气氛炉内，通入氢气，温度为700～900℃，保温时间为3～5小时，冷却至室温出炉；

4）复合铁硅合金粉末表面处理：先加入占复合铁硅合金粉末重量0.1～0.3%的磷酸和10～18 %的去离子水于复合铁硅合金粉末中搅拌混合均匀，然后加入占复合铁硅合金粉末重量0.7～3.4%的异丙醇混合，再加入正硅酸酯並用酒精稀释，充分搅拌均匀，最后采用电加热将复合铁硅合金粉末炒干；

5）采用液压机将经过表面处理后的复合铁硅合金粉末压制成粉芯；

6）复合铁硅合金粉芯热处理：将压制成型的复合铁硅合金粉芯放入保护气氛炉内，通入氮气，温度为650～800℃，保温时间为1.5～2.5小时出炉快速冷却至室温；

7）复合铁硅合金粉芯表面处理：先用环氧树脂加固；将复合铁硅合金粉芯浸泡在环氧树脂配制的溶液中，浸泡15分后，取出烘干；再用粉末静电喷涂油漆方法在其表面涂覆一层油漆防锈层。

2.根据权利要求1所述的铁柜软磁合金粉芯的制备方法，其特征是所述的液压机的压强为16～26吨/厘米²。

3.根据权利要求1所述的铁硅软磁合金粉芯的制备方法，其特征是所述的复合铁硅合金粉末表面处理采用正硅酸酯溶液的加入数量占复合铁硅合金粉末重量0.5～2.5%。

4.根据权利要求1所述的铁硅软磁合金粉末的制备方法，其特征是复合铁硅合金粉末的粒度以≥250目不小于60%，其余为100～250目为合适。