[發明專利]軟磁磁粉及其制造方法

有效

• 申請號: 200710156841.1
• 申請日: 2007-11-16
• 公開（公告）號: CN101241790A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 劉亞丕;陳麗莉
• 申請（專利權）人: 中國計量學院;橫店集團東磁股份有限公司
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;H01F1/153;H01F1/20;B22F9/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及一種軟磁磁粉及其制造方法。

背景技術

軟磁磁粉芯磁體是一種具有高的溫度穩定性、高磁通密度、高電阻、低損耗和高直流迭加特性的材料，因而在變壓器、電感器、通訊設備、濾波器、計算機、電子整流器及照明等領域得到廣泛應用。隨著通訊及信息產業技術的迅速發展以及電子設備制造技術的不斷完善，磁性元器件市場對高性能高直流迭加磁粉芯的需求量越來越大。軟磁磁粉芯在交變場下的損耗基本上可以分為三類：磁滯損耗、渦流損耗和介電損耗。磁粉芯在制造過程中通常采用在顆粒表面加入絕緣層的辦法來改進材料的頻率及迭加特性，以減小其電導率和渦流損耗，并使之形成合適的微觀結構，以利于提高直流迭加性能。有些化合物可以在磁粉芯的粉末顆粒表面產生高電阻層，如磷酸鹽等，但還必須考慮介電損耗等的影響。

磁粉芯材料的物理特性主要由構成材料的磁粉的成份、磁粉的微觀結構、磁粉表面包敷的絕緣層及其厚度和制備材料的工藝等所決定。其中的磁性顆粒一般分為Fe基、Co基和Ni基三種。理論和實驗都說明，通過合理的磁粉選擇和制造工藝，包敷適當的有機或無機絕緣層，就可以獲得相應的宏觀磁性能。如：軟磁磁粉芯材料的一個重要指標就是在高頻下的功率損耗，在磁粉表面包覆適當的有機或無機高電阻層，就可以從整體上提高材料的電阻率，從而降低材料在高頻下的渦流損耗；如果高電阻層的厚度適當，還可以提高材料抗直流迭加的能力。

為此，為制造出性能更好的軟磁磁粉芯，很重要的一點是選擇適當的磁粉，如選擇磁通密度高，矯頑力小、磁導率高的磁粉。隨著材料使用頻率的增加，要想降低材料的損耗、提高磁芯的直流迭加性能，就要求材料本身的電阻率要高、磁通密度要高，矯頑力要小。非晶納米晶磁粉就是這樣一種粉末材料。為了保持非晶狀態，非晶軟磁合金一般都是通過快淬法得到的，包括甩帶法等。水霧化和氣霧化時如果冷卻速度很快，也可得到非晶態的粉末。甩帶法法得到的一般是帶材，只適合于制造形狀簡單的磁芯，如環形等，要制作形狀復雜的磁芯，就得把這種帶材粉碎成粉末，再壓成所需要的形狀。用化學方法也可以得到粉末或塊材非晶或納米晶材料。

公開號為CN1185012，名稱為由具有納米晶結構的鐵基軟磁合金制造磁性元件的工藝的中國專利公開了一種磁粉的制造步驟：由磁性合金制造非晶薄帶；由薄帶制造用于磁性元件的坯件；對磁性元件進行晶化熱處理，包括在500℃～600℃之間溫度的至少一個退火步驟，保溫時間在0.1～10小時，以便形成納米晶；晶化熱處理之前，在低于非晶合金再結晶溫度的溫度下進行松弛熱處理。該專利是把非晶-納米晶材料制備成非晶-納米晶帶材，再把非晶-納米晶帶材卷繞成環形磁芯。這樣制備的磁芯屬金屬基磁芯，雖然磁性能較好，如磁導率較高，但其交流損耗卻很大；另外，只能制備簡單形狀的環形磁芯。如果要求磁芯的形狀比較復雜，用這種方法就很難制備。

發明內容

本發明解決了現有技術所存在的磁粉高頻下的渦流損耗嚴重、直流迭加性能較差等問題，提供了一種非晶-納米晶軟磁磁粉。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案解決的：

一種軟磁磁粉，它包括：

由Fe基、Fe-Si基、Fe-B基、Fe-Si-B基、Fe-Al-B基中的一種或多種構成的主相和鑲嵌于主相中的由Fe、C、Cu、Nb、Zr、Hf中的一種或多種構成的非晶相組成的納米晶粉末，所述的主相為非晶態或平均晶粒尺寸為3～100nm的納米晶態。本發明的軟磁磁粉末采用主相為納米晶相和輔相為非晶相兩相結合的方法，其中輔相由Fe、C、Cu、Nb、Zr、Hf的一種或多種元素組成。在把這種材料通過適當的配比制備成合金后，通過上述的甩帶法、水霧化法或氣霧化法制成非晶薄帶。再把非晶帶材通過回火處理，就可制得納米晶帶材，其結構是納米大小Fe、FeSi或FeCo金屬顆粒鑲嵌由Fe和/或其它成份組成的非晶基底中。再把這種非晶帶或納米晶帶材粉碎，就可制得相應的非晶或納米晶粉末。由霧化法可直接制得非晶粉末，把這種粉末回火，就可制得納米晶粉末。采用這種技術方案可以提高了軟磁磁粉的磁導率，降低材料的矯頑力，同時材料的電阻率也很高，有利于降低高頻下的渦流損耗。與相應的金屬態材料相比，這種材料的磁導率、電阻率提高很多，而矯頑力下降很多。以下為本發明納米晶材料的性能比較：