CN106893954B - 一种Co基非晶合金粉末及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种Co基非晶合金粉末及其制备工艺，具体成分为Co40‑95wt%，合金元素为可以与Co一起电沉积的元素，如P、Ni、Fe、Cr、Mo、W、Re等中的一种或多种元素的组合。制备工艺，包括以下步骤：（1）金属基板被镀表面的预处理；（2）电镀液组成；硫酸钴、氯化钴或两者的混合物0.5‑3mol/L（优选1.5‑2mol/L），酸0.2‑0.8mol/L、络合剂0.5‑5g/L、合金元素添加剂0.2‑2mol/L、添加剂0‑2g/L，水余量；（3）非晶合金镀层的制备；（4）采用机械或物理的方法使非晶合金镀层脱落；（5）非晶合金颗粒的球磨；（6）筛分成不同粗细的Co基非晶合金粉末。
Description
技术领域
本发明涉及一种非晶合金粉末，尤其是涉及一种Co基非晶合金粉末及其制备工艺。
背景技术
随着电子电力、通信工业的发展，电子元器件向小型化、高频化和大电流方向发
展，而且对电子设备的电磁兼容性能的要求也越来越高，传统的非晶带材铁芯、软磁铁氧体
及金属磁粉芯等不能满足需求，应用受到限制。主要表现在：(1) 非晶带材铁芯在高频工作
时感应涡流导致损耗很大，限制其在高频领域的应用；(2) 软磁铁氧体高频损耗低，但是饱和磁感应强度和磁导率低，不能满足小型化和大电流的发展需求；(3) 金属磁粉芯存在着高频损耗高、直流叠加特性差或者价格昂贵等问题，限制了其应用范围。非晶磁性粉末由于其优异的软磁性能，可以满足各种电子元器件稳定化、小型化、高频化、大电流、高功率的需求，能极大促进汽车、电子、航空航天领域等高新技术行业的发展。
由于长程无序、短程有序的结构，使非晶粉末具有很多独特的性能。钴基非晶合金粉末除具有优异的磁性能，还具有耐高温、耐燃气腐蚀、耐磨、耐蚀等性能，在电子、涂层和硬质合金中得到广泛应用。而一些特殊场合对粉末性能提出更高的要求。
到目前为止，非晶合金粉末的制备工艺主要有水雾法、气雾法以及使用非晶薄带破碎制粉的工艺。水雾法具有大的冷却速率，可满足制备非晶态粉末的要求。然而，在水雾化过程中，所获得的粉末易形成氧化物，氧含量高，再者当熔融金属凝固时，产生的水蒸气会覆盖在熔融金属的表面，该水蒸气膜的存在将导致熔融的核心金属冷却强度降低，从而使粉末中心部分不能获得非晶态结构的问题，影响器件性能。气雾法由于冷却强度受限，只能制备非晶形成能力强的非晶合金粉末，且生产成本高。直接破碎法的优点在于对物料的选择性不强，材料利用率高，但需对非晶薄带进行脆化退火，很容易由于退火不均造成薄带内部晶化转变的不均匀，而且在破碎后容易产生带有锐角的粉末颗粒，为粉末的后续加工带来困难。这后两类方法都需要材料具有较强的非晶形成能力。
发明内容
基于上述问题，本发明提供了一种Co基非晶合金粉末及其制备工艺，该方法能够制备非晶合金材料组元的构成及比例选择范围更广的Co基非晶态合金粉末。
本发明的Co基非晶合金粉末，具体合金成分为Co40-95 wt %，合金元素为可以与Co一起电沉积的元素，如P、Ni、Fe、Cr、Mo、W、Re等中的一种或多种元素的组合。
本发明Co基非晶合金粉末的制备工艺，包括以下步骤：
（1）金属基板被镀表面的预处理：金属基板被镀表面预先采用机械加光，再经碱性溶液脱脂；
（2）电镀液组成；硫酸钴、氯化钴或两者的混合物0.5-3mol/L（优选1.5-2mol/L），酸0.2-0.8mol/L、络合剂0.5-5g/L、合金元素添加剂0.2-2mol/L、添加剂0-2g/L，水余量；
上所述合金元素添加剂中，铁以硫酸亚铁或氯化亚铁（需配有还原剂）、铬以铬酐、钼以钼酸钠、镍以硫酸镍或氯化镍、钨以钨酸钠、磷以亚磷酸或可溶性次磷酸盐、Re以Re可溶盐的形式添加；
上述酸包括硼酸、磷酸、羧酸等；
上述络合剂包括酒石酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸盐等；
上述添加剂为糖精、对甲苯磺酸胺等；
（3）非晶合金镀层的制备：预处理后的金属基板接入电镀槽阴极，阳极采用石墨或不锈钢，电镀时搅拌电镀液，电镀电源可采用恒电位电源或脉冲电源，电极的电流密度为200-1000mA/mm2（优选500-800mA/mm2），电解液温度为20-60℃，滴定强酸溶液使Ph值不大于1；
（4）采用机械或物理的方法，如轧制压延、喷丸、刮擦等方法使非晶合金镀层脱落；
（5）非晶合金颗粒的球磨，将剥落的非晶颗粒在真空或惰性气体保护条件下进行球磨，球磨可采用球磨机、行星式球磨机等，球磨时间为2-24h，球料比为3-10:1；
（6）筛分成不同粗细的Co基非晶合金粉末。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.与气雾法和直接破碎法相比，本工艺具有设备投资少、工艺简单，对非晶合金形成能力要求不高等特点；
2.与水雾法相比，粉末不会产生氧化和部分非晶化的问题；
3.与直接破碎法相比，由于采用PH值较小条件下沉积，致使镀层内产生了较大的内应力和较多孔隙，镀层无需脆化退火破碎，且也不会产生带有锐角的粉末颗粒；
4.相比常规电镀而言，因为对镀层应力和表面质量没有要求，因此可采用更大的电流密度，既提高了非晶合金镀层的制备速度，也有利于获得更疏松和具有更大内应力的非晶合金镀层，从而更易对非晶合金镀层进行机械剥离；
5.本方法无需考虑对材料的非晶形成能力，可通过调整电镀液各主要成分的浓度配比，可获得不同构成和比例的Co基非晶合金粉末，因此，本方法的适用性更为广泛，可操作性更强，可满足不同场合的性能要求。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1 Co-P非晶合金粉末的制备
本实施例非晶合金粉末Co含量的92.3wt%，P含量为复合镀层的7.7wt%。
其制备工艺，包括以下步骤：
（1）金属基板表面的预处理：金属基板选用45号钢板，被镀基板表面经机械加工，然后在20wt%氢氧化钠溶液清洗10min去除油脂；
（2）电镀液组成：氯化钴0.3mol/L，硫酸钴2mol/L，硼酸40g/L，次磷酸钠0.65mol/L，酒石酸0.8g/L，糖精0.4g/L，水余量；
（3）非晶合金镀层的制备：预处理后的镀件接入电镀槽阴极，阳极采用石墨，搅拌电镀液，滴定盐酸溶液使Ph值为0.8，电极的电流密度为450mA/mm2，电镀液温度为60℃；
（4）非晶合金镀层的剥离：采用轧制压延法剥离镀层；
（5）非晶合金颗粒的球磨，采用行星球磨机球磨，非晶合金粉末充氩气保护，球磨5h，球料比为5:1；
（6）非晶合金粉末的筛分，采用200目和400目筛子分筛，其中大于200目粉末所占比例为36%，200-400目粉末所占比例为47%，小于400目粉末所占比例为17%。
实施例2 Co-Fe-P非晶合金粉末的制备
本实施例Co-Fe-P非晶合金粉末的制备，粉末Co含量79.6wt%，Fe含量为13.2wt%，P含量为7.2wt%。
其制备工艺，包括以下步骤：
（1）金属基板表面的预处理：金属基板选用45号钢板，被镀基板表面经机械加工，然后在20wt%氢氧化钠溶液清洗10min去除油脂；
（2）电镀液组成；氯化钴0.2mol/L，硫酸镍1.8mol/L，氯化亚铁0.35mol/L，磷酸50ml/L，亚磷酸0.65mol/L，碘化钾1g/L、酒石酸1g/L，对甲苯磺酸胺0.6g/L，水余量；
（3）非晶合金镀层的制备：预处理后的金属基板接入电镀槽阴极，阳极采用石墨，机械搅拌电镀液，电极的电流密度为650mA/mm2，滴定盐酸溶液使Ph值为0.8，电镀液温度为50℃；
（4）非晶合金镀层的剥离：采用刮擦法剥离镀层；
（5）非晶合金颗粒的球磨，采用行星球磨机球磨，非晶合金粉末充氩气保护球磨8h，球料比为3:1；
（6）非晶合金粉末的筛分，采用200目和400目筛子分筛，其中大于200目粉末所占比例为33%，200-400目粉末所占比例为42%，小于400目粉末所占比例25%。
Claims (1)
1.一种Co基非晶合金粉末的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)金属基板被镀表面的预处理；
(2)电镀液组成：硫酸钴、氯化钴或两者的混合物1.5-2mol/L、酸0.2-0.8mol/L、络合剂0.5-5g/L、合金元素添加剂0.2-2mol/L、添加剂0-2g/L、水适量；
上述合金元素添加剂中，铁以硫酸亚铁或氯化亚铁、铬以铬酐、钼以钼酸钠、镍以硫酸镍或氯化镍、钨以钨酸钠、磷以亚磷酸或可溶性次磷酸盐、Re以Re可溶盐的形式添加,其中铁元素添加剂需配有还原剂；
上述酸包括硼酸、磷酸、羧酸；
上述络合剂包括酒石酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸盐；
上述添加剂为糖精、对甲苯磺酸胺；
(3)非晶合金镀层的制备：预处理后的金属基板接入电镀槽阴极，阳极采用石墨或不锈钢，电镀时搅拌电镀液，电镀电源可采用恒电位电源或脉冲电源，电极的电流密度为500-800mA/mm2，电解液温度为20-60℃，滴定强酸溶液使pH值不大于1；
(4)采用物理的方法使非晶合金镀层脱落；
(5)非晶合金颗粒的球磨；
(6)筛分成不同粗细的Co基非晶合金粉末。
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