CN103310937A - 一种高饱和磁感应强度铁钴基纳米晶软磁粉芯及其制备方法 - Google Patents

一种高饱和磁感应强度铁钴基纳米晶软磁粉芯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高饱和磁感应强度铁钴基纳米晶软磁粉芯的制备方法。其组成满足如下分子式：FeaCobSicBdCueMf，式中M为C、P、Cr或Mn，下标a、b、c、d、e、f分别为相应的元素的原子百分数，且满足5≤a≤82，5≤b≤82，3≤c≤15，4≤d≤13，0.4≤e≤1.5，2≤f≤8；且a+b+c+d+e+f=100；所制得的磁粉芯具有较高的饱和磁感应强度以及较高的居里温度，综合软磁性能优异。

Description

一种高饱和磁感应强度铁钴基纳米晶软磁粉芯及其制备方法
技术领域
本发明涉及磁性材料领域，尤其涉及一种高饱和磁感应强度铁钴基纳米晶软磁粉芯及其制备方法。
背景技术
软磁粉芯在电子信息、电工及中高频领域有着广泛的应用。随着电子工业的发展，对于电子产品微型化的要求越来越高。近几十年来,为了满足电子工业的发展，各国研究人员采用不同方法制备了各种具有不同磁性能的软磁粉芯，这些磁粉芯广泛应用于滤波器、调频扼流圈及开关电源中。
1921年，美国西屋公司的Arnold和G.W.Elmen等首次将电解铁粉压制成磁粉芯，他们将这种磁粉芯主要用作电话线路中的负载电感，两年后，他们又研制出高磁导率坡莫合金，并于1927年把其制成了磁粉芯，因其具有良好的优点，很快被产业化，到1950年代已被广泛使用。1932年，日本人增本量和山本宏发明了铁硅铝合金，由于发明地是在仙台，因此铁硅铝合金也被称为Sendust。但是，直到1980年代初，Sendust磁粉芯才成功开发并逐渐实现产业化。1940年，美国贝尔实验室的V.E.Legg和F.J.Given开发了铁镍钼合金磁粉芯，这种磁粉芯由81％镍、17％铁和2％钼组成。因含有2％左右的钼，因此磁导率和电阻率大幅提高、具有良好的时间稳定性、较小的温度系数、低损耗等优点，之后受到高度关注。上世纪六十年代的时候，美国的MK-46II鱼雷的制导和控制部分，就大量使用了该磁芯。
人们为了使电子器件以适应不同频段的工作环境，使其具有高频、低损耗、高Q值等特性，做了大量的工作。目前，在高端市场上铁镍钼合金磁粉芯占据了主要份额，但由于铁镍钼磁粉芯造价昂贵，其应用一直受到限制。近年来，Fe基纳米晶-非晶软磁粉芯因其成本较低，制备工艺简单，性能优异而备受关注，有望取代铁镍钼磁粉芯的部分用途
发明内容
本发明的目的是克服现有技术不足，提供一种高饱和磁感应强度铁钴基纳米晶软磁粉芯及其制备方法。
高饱和磁感应强度铁钴基纳米晶软磁粉芯的组成为FeaCobSicBdCueMf，式中M为C、P、Cr或Mn，下标a、b、c、d、e、f分别为相应的元素的原子百分数，且满足5≤a≤82，5≤b≤82，3≤c≤15，4≤d≤13，0.4≤e≤1.5，2≤f≤8；且a+b+c+d+e+f=100。
高饱和磁感应强度铁钴基纳米晶软磁粉芯的制备方法的步骤如下：
（1）将FeaCobSicBdCueMf非晶薄带在真空退火炉中于420℃保温1h后，对其进行机械破碎，式中M为C、P、Cr或Mn，下标a、b、c、d、e、f分别为相应的元素的原子百分数，且满足5≤a≤82，5≤b≤82，3≤c≤15，4≤d≤13，0.4≤e≤1.5，2≤f≤8；且a+b+c+d+e+f=100；
（2）FeaCobSicBdCueMf非晶薄带机械破碎后，置于行星式球磨机中球磨，球料比为10:1，球磨时间为8h，转速为260r/min，并加入乙醇防止氧化，干燥后经筛分得到不同颗粒度的FeaCobSicBdCueMf磁粉；
（3）将不同目数的FeaCobSicBdCueMf磁粉进行混合，其中-100目～+200目的FeaCobSicBdCueMf磁粉占总质量的15%，-200目～+300目的FeaCobSicBdCueMf磁粉占总质量的70%，-300目～+400目的FeaCobSicBdCueMf磁粉占总质量的10%，-400目的FeaCobSicBdCueMf磁粉占总质量的5%，经过磷酸水溶液钝化处理后，与粘结剂充分混合，并在2.2GPa压强下压制成磁粉芯；
（4）将压制好的磁粉芯置于真空退火炉中500℃保温1h后，得到铁钴基纳米晶软磁粉芯。
所述的粘结剂为环氧树脂或硅酮树脂。
本发明的优点是：通过此法可获得软磁性能优异的高饱和磁感应强度铁钴基纳米晶软磁粉芯，且工艺简单，易于成型，利于环保，并具有一定的成本优势。
具体实施方式
高饱和磁感应强度铁钴基纳米晶软磁粉芯的组成为FeaCobSicBdCueMf，式中M为C、P、Cr或Mn，下标a、b、c、d、e、f分别为相应的元素的原子百分数，且满足5≤a≤82，5≤b≤82，3≤c≤15，4≤d≤13，0.4≤e≤1.5，2≤f≤8；且a+b+c+d+e+f=100。
实施例1
（1）将Fe5Co82Si3B4Cu0.4C5.6非晶薄带在真空退火炉中于420℃保温1h后，对其进行机械破碎；
（2）Fe5Co82Si3B4Cu0.4C5.6非晶薄带机械破碎后，置于行星式球磨机中球磨，球料比为10:1，球磨时间为8h，转速为260r/min，并加入乙醇防止氧化，干燥后经筛分得到不同颗粒度的Fe5Co82Si3B4Cu0.4C5.6磁粉；
（3）将不同目数的Fe5Co82Si3B4Cu0.4C5.6磁粉进行混合，其中-100目～+200目的Fe5Co82Si3B4Cu0.4C5.6磁粉占总质量的15%，-200目～+300目的Fe5Co82Si3B4Cu0.4C5.6磁粉占总质量的70%，-300目～+400目的Fe5Co82Si3B4Cu0.4C5.6磁粉占总质量的10%，-400目的Fe5Co82Si3B4Cu0.4C5.6磁粉占总质量的5%，经过磷酸水溶液钝化处理后，与环氧树脂粘结剂充分混合，并在2.2GPa压强下压制成磁粉芯；
（4）将压制好的磁粉芯置于真空退火炉中500℃保温1h后，得到铁钴基纳米晶软磁粉芯。
经检测，目标产物的相关电磁参数如表1：
Figure BDA00003468378500031
实施例2
（1）将Fe82Co5Si3B4Cu1.5P4.5非晶薄带在真空退火炉中于420℃保温1h后，对其进行机械破碎；
（2）Fe82Co5Si3B4Cu1.5P4.5非晶薄带机械破碎后，置于行星式球磨机中球磨，球料比为10:1，球磨时间为8h，转速为260r/min，并加入乙醇防止氧化，干燥后经筛分得到不同颗粒度的Fe82Co5Si3B4Cu1.5P4.5磁粉；
（3）将不同目数的Fe82Co5Si3B4Cu1.5P4.5磁粉进行混合，其中-100目～+200目的Fe82Co5Si3B4Cu1.5P4.5磁粉占总质量的15%，-200目～+300目的Fe82Co5Si3B4Cu1.5P4.5磁粉占总质量的70%，-300目～+400目的Fe82Co5Si3B4Cu1.5P4.5磁粉占总质量的10%，-400目的Fe82Co5Si3B4Cu1.5P4.5磁粉占总质量的5%，经过磷酸水溶液钝化处理后，与硅酮树脂粘结剂充分混合，并在2.2GPa压强下压制成磁粉芯；
（4）将压制好的磁粉芯置于真空退火炉中500℃保温1h后，得到铁钴基纳米晶软磁粉芯。
经检测，目标产物的相关电磁参数如表2：
实施例3
（1）将Fe50Co12.5Si15B13Cu1.5Cr8非晶薄带在真空退火炉中于420℃保温1h后，对其进行机械破碎；
（2）Fe50Co12.5Si15B13Cu1.5Cr8非晶薄带机械破碎后，置于行星式球磨机中球磨，球料比为10:1，球磨时间为8h，转速为260r/min，并加入乙醇防止氧化，干燥后经筛分得到不同颗粒度的Fe50Co12.5Si15B13Cu1.5Cr8磁粉；
（3）将不同目数的Fe50Co12.5Si15B13Cu1.5Cr8磁粉进行混合，其中-100目～+200目的Fe50Co12.5Si15B13Cu1.5Cr8磁粉占总质量的15%，-200目～+300目的Fe50Co12.5Si15B13Cu1.5Cr8磁粉占总质量的70%，-300目～+400目的Fe50Co12.5Si15B13Cu1.5Cr8磁粉占总质量的10%，-400目的Fe50Co12.5Si15B13Cu1.5Cr8磁粉占总质量的5%，经过磷酸水溶液钝化处理后，与环氧树脂粘结剂充分混合，并在2.2GPa压强下压制成磁粉芯；
（4）将压制好的磁粉芯置于真空退火炉中500℃保温1h后，得到铁钴基纳米晶软磁粉芯。
经检测，目标产物的相关电磁参数如表3：
Figure BDA00003468378500051
实施例4
（1）将Fe35Co50Si5B5Cu1Mn4非晶薄带在真空退火炉中于420℃保温1h后，对其进行机械破碎；
（2）Fe35Co50Si5B5Cu1Mn4非晶薄带机械破碎后，置于行星式球磨机中球磨，球料比为10:1，球磨时间为8h，转速为260r/min，并加入乙醇防止氧化，干燥后经筛分得到不同颗粒度的Fe35Co50Si5B5Cu1Mn4磁粉；
（3）将不同目数的Fe35Co50Si5B5Cu1Mn4磁粉进行混合，其中-100目～+200目的Fe35Co50Si5B5Cu1Mn4磁粉占总质量的15%，-200目～+300目的Fe35Co50Si5B5Cu1Mn4磁粉占总质量的70%，-300目～+400目的Fe35Co50Si5B5Cu1Mn4磁粉占总质量的10%，-400目的Fe35Co50Si5B5Cu1Mn4磁粉占总质量的5%，经过磷酸水溶液钝化处理后，与硅酮树脂粘结剂充分混合，并在2.2GPa压强下压制成磁粉芯；
（4）将压制好的磁粉芯置于真空退火炉中500℃保温1h后，得到铁钴基纳米晶软磁粉芯。
经检测，目标产物的相关电磁参数如表4：
Figure BDA00003468378500052

Claims (3)

1.一种高饱和磁感应强度铁钴基纳米晶软磁粉芯，其特征在于其组成为FeaCobSicBdCueMf，式中M为C、P、Cr或Mn，下标a、b、c、d、e、f分别为相应的元素的原子百分数，且满足5≤a≤82，5≤b≤82，3≤c≤15，4≤d≤13，0.4≤e≤1.5，2≤f≤8；且a+b+c+d+e+f=100。
2.一种高饱和磁感应强度铁钴基纳米晶软磁粉芯的制备方法，其特征在于它的步骤如下：
（1）将FeaCobSicBdCueMf非晶薄带在真空退火炉中于420℃保温1h后，对其进行机械破碎，式中M为C、P、Cr或Mn，下标a、b、c、d、e、f分别为相应的元素的原子百分数，且满足5≤a≤82，5≤b≤82，3≤c≤15，4≤d≤13，0.4≤e≤1.5，2≤f≤8；且a+b+c+d+e+f=100；
（2）FeaCobSicBdCueMf非晶薄带机械破碎后，置于行星式球磨机中球磨，球料比为10:1，球磨时间为8h，转速为260r/min，并加入乙醇防止氧化，干燥后经筛分得到不同颗粒度的FeaCobSicBdCueMf磁粉；
（3）将不同目数的FeaCobSicBdCueMf磁粉进行混合，其中-100目~+200目的FeaCobSicBdCueMf磁粉占总质量的15%，-200目~+300目的FeaCobSicBdCueMf磁粉占总质量的70%，-300目~+400目的FeaCobSicBdCueMf磁粉占总质量的10%，-400目的FeaCobSicBdCueMf磁粉占总质量的5%，经过磷酸水溶液钝化处理后，与粘结剂充分混合，并在2.2GPa压强下压制成磁粉芯；    
（4）将压制好的磁粉芯置于真空退火炉中500℃保温1h后，得到铁钴基纳米晶软磁粉芯。
3.根据权利要求2所述的一种高饱和磁感应强度铁钴基纳米晶软磁粉芯的制备方法，其特征在于所述的粘结剂为环氧树脂或硅酮树脂。
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