CN104439235B - 一种复合软磁材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合软磁材料的制备方法，其特征在于该软磁材料包括以下原子配比的合金粉末：（Fe_1‑x‑yNi_xMo_y）_1‑a‑b（Si_1‑zCr_z）_aB_b，其中x=0.35‑0.42，y=0.05‑0.1，z=0.20‑0.25，a=0.15‑0.18，b=0.06‑0.08，该方法包括如下步骤：（1）制备合金粉末，（2）配料，（3）制坯，（4）热处理。发明制备的复合软磁材料，采用高镍含量的铁镍合金为为主料，是材料具有高导磁率，掺杂钼和硅提高了材料抗磁饱和性能以及内阻，掺杂Cr提高材料的强度和耐腐蚀性能。因此，该复合材料适用于各种高频、大电流、高强度和潮湿等的恶劣工作环境下工作。

Description

一种复合软磁材料的制备方法

技术领域

本发明涉一种复合软磁材料的制备方法。

背景技术

软磁材料应用领域广泛，可用于电动机的定子和转子、变压器以及感应器的铁芯等。与硅钢叠层技术相比，软磁材料具有显著的优点，特别是在制造具有复杂形状的软磁磁性部件时其优势更为明显。

但是随着磁性元件的驱动频率变高后，各个磁性元件所具备的磁芯中，就会产生由涡羚电流所引起的焦耳损失变大的问题(也可称为涡羚流损失(Eddy Current Loss)，以下有时也称为“铁芯损失(Core Loss)”)。另外，为了保证这些机器的安定的电气特性，还有必要防止锈蚀的发生。

目前，随着信息技术的改革，各种开关电源转换器，逆变器等在通讯行业的大量应用，其交换功率的利用率越来越得到人们的注意，他们迫切需要一款能提高交换功率利用率的磁芯材料，特别是运用于大功率，大电流的电子产品中，低损耗的磁芯材料越来越受到通讯、军工行业的欢迎。

发明内容

本发明提供一种复合软磁材料的制备方法，该方法制备的软磁材料具有良好的软磁性能、良好的耐腐蚀性能以及低能量损耗。

为了实现上述目的，本发明提供的一种复合软磁材料的制备方法，其特征在于该软磁材料包括以下原子配比的合金粉末：（Fe_1-x-yNi_xMo_y）_1-a-b（Si_1-zCr_z）_aB_b，其中x=0.35-0.42，y=0.05-0.1，z=0.20-0.25，a=0.15-0.18，b=0.06-0.08，该方法包括如下步骤：

（1）制备合金粉末

按照上述原子配比准备原料，称取纯度均大于99.8%的铁镍合金、钼粉、硅铬合金、硼砂；

采用真空感应炉熔炼合金，加料顺序是先加入铁镍合金，待铁镍合金熔化后，加入钼粉，然后加入硅铬合金，最后加入硼砂，整个过程在氩气气氛保护下，反复熔炼4-6次后，铸锭，随炉冷却后得到合金铸锭；

将合金铸锭经过氢破和球磨后，得到粒径为5-10μm的合金粉末；

（2）配料

按如下质量份配比配料：

上述合金粉末 90-100

环氧树脂 5-7

碳酸钙 1-3

氧化铝 0.5-1

碳酸钡 0.5-1

丙酮 15-20

（3）制坯

将上述配料放入球磨机中，以300-400r/min的转速球磨3-5h，球料比为10:1-5:1，出料后在压坯机中压制成预定形状的磁材，其中成型压力为5-6吨/ cm²；

（4）热处理

压制好的磁材在150-180℃下真空退火20-40min，再在氩气保护条件下，在650-750℃下退火1-2h，得到产品。

发明制备的复合软磁材料，采用高镍含量的铁镍合金为为主料，是材料具有高导磁率，掺杂钼和硅提高了材料抗磁饱和性能以及内阻，掺杂Cr提高材料的强度和耐腐蚀性能。因此，该复合材料适用于各种高频、大电流、高强度和潮湿等的恶劣工作环境下工作。

具体实施方式

实施例一

本实施例的磁材包括以下原子配比的合金：（Fe_0.6Ni_0.35Mo_0.05）_0.79（Si_0.8Cr_0.2）_0.15B_0.06。

按照上述原子配比准备原料，称取纯度均大于99.8%的铁镍合金、钼粉、硅铬合金、硼砂；采用真空感应炉熔炼合金，加料顺序是先加入铁镍合金，待铁镍合金熔化后，加入钼粉，然后加入硅铬合金，最后加入硼砂，整个过程在氩气气氛保护下，反复熔炼4-6次后，铸锭，随炉冷却后得到合金铸锭；将合金铸锭经过氢破和球磨后，得到粒径为5-10μm的合金粉末。

按如下质量份配比配料：

上述合金粉末 90

环氧树脂 5

碳酸钙 1

氧化铝 0.5

碳酸钡 0.5

丙酮 15。

将上述配料放入球磨机中，以300r/min的转速球磨5h，球料比为10:1，出料后在压坯机中压制成预定形状的磁材，其中成型压力为5吨/ cm²。

压制好的磁材在150℃下真空退火40min，再在氩气保护条件下，在650℃下退火2h，得到产品。

实施例二

本实施例的磁材包括以下原子配比的合金：（Fe_0.48Ni_0.42Mo_0.1）_0.74（Si_0.75Cr_0.25）_0.18B_0.08。

按照上述原子配比准备原料，称取纯度均大于99.8%的铁镍合金、钼粉、硅铬合金、硼砂；采用真空感应炉熔炼合金，加料顺序是先加入铁镍合金，待铁镍合金熔化后，加入钼粉，然后加入硅铬合金，最后加入硼砂，整个过程在氩气气氛保护下，反复熔炼6次后，铸锭，随炉冷却后得到合金铸锭；将合金铸锭经过氢破和球磨后，得到粒径为5-10μm的合金粉末。

按如下质量份配比配料：

上述合金粉末 100

环氧树脂 7

碳酸钙 3

氧化铝 1

碳酸钡 1

丙酮 20。

将上述配料放入球磨机中，以400r/min的转速球磨3h，球料比为5:1，出料后在压坯机中压制成预定形状的磁材，其中成型压力为6吨/ cm²。

压制好的磁材在180℃下真空退火20min，再在氩气保护条件下，在750℃下退火1h，得到产品。

比较例

配料：3wt％的Mn、5wt％的Si、3％的Cr、和由余量的Fe；在40MPa的高压下，将混合物在模具中压成胚体。将装有胚体的模具在惰性气体保护下加热到300℃，后得到复合软磁材料。

对相同形状和尺寸的实施例1-2及比较例的磁材在进行测试，主要测试以下性能：

(a)相对磁导率：用LCR测定仪在1MHz条件下对环状铁芯的电感值进行了测定，并从环状铁芯的铁芯系数得到了相对磁导率。这个相对磁导率μ_r是按照以下的公式求得的。

(μr)＝(Ls×le)/(μ0×Ae×N2)

这里，Ls表示电感值(H)，le表示磁路长(m)，Ae表示截面面积(m2)，μ0表示真空中的磁导率(H/m)，N表示线圈的卷数。

(b)铁芯损失(Pcv；w/cm3)：用交流B-H曲线测定装置，在Bm＝50mT，f(有效频率)＝500kHz的条件下对磁材进行了测定。Mn的含量在0.25wt％以上的时候，可以得到较小的铁芯损失。

测试结果显示：实施例1-2磁材的磁导率比比较例的磁材提高了23%以上，铁芯损失降低17%以上。

Claims (1)

1.一种复合软磁材料的制备方法，其特征在于该软磁材料包括以下原子配比的合金粉末：（Fe_1-x-yNi_xMo_y）_1-a-b（Si_1-zCr_z）_aB_b，其中x=0.35-0.42，y=0.05-0.1，z=0.20-0.25，a=0.15-0.18，b=0.06-0.08，该方法包括如下步骤：

（1）制备合金粉末

按照上述原子配比准备原料，称取纯度均大于99.8%的铁镍合金、钼粉、硅铬合金、硼砂；

采用真空感应炉熔炼合金，加料顺序是先加入铁镍合金，待铁镍合金熔化后，加入钼粉，然后加入硅铬合金，最后加入硼砂，整个过程在氩气气氛保护下，反复熔炼4-6次后，铸锭，随炉冷却后得到合金铸锭；

将合金铸锭经过氢破和球磨后，得到粒径为5-10μm的合金粉末；

（2）配料

按如下质量份配比配料：

上述合金粉末 90-100

环氧树脂 5-7

碳酸钙 1-3

氧化铝 0.5-1

碳酸钡 0.5-1

丙酮 15-20

（3）制坯

将上述配料放入球磨机中，以300-400r/min的转速球磨3-5h，球料比为10:1-5:1，出料后在压坯机中压制成预定形状的磁材，其中成型压力为5-6吨/ cm²；

（4）热处理

压制好的磁材在150-180℃下真空退火20-40min，再在氩气保护条件下，在650-750℃下退火1-2h，得到产品。