[發明專利]一種采用粉末冶金工藝制備高性能鐵鎳系軟磁合金的方法

有效

• 申請號: 201010216980.0
• 申請日: 2010-06-23
• 公開（公告）號: CN101886192A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 曲選輝;秦明禮;麻季冬;王旭;張深根;田建軍;劉章文
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C38/08;C22C1/04;C22C33/02;H01F1/22
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

技術領域

本發明屬于粉末冶金領域，特別是提供了一種采用粉末冶金工藝制備高性能鐵鎳系軟磁合金的方法。

背景技術

鎳含量在30％--90％的鐵鎳系軟磁合金是一種綜合磁性能優良的軟磁材料，也軟磁材料中最有代表性的合金之一，該類材料以在弱的磁場中具有高的磁導率和低的矯頑力而著稱，其應用也十分廣泛，特別是作為導磁元器件，成為通訊、雷達、宇航、計算機技術、精密儀器儀表行業不可缺少的基礎材料。隨著磁路元器件向微型化、多功能化方向發展，所使用的軟磁合金零部件的尺寸越來越小，形狀也越來越復雜。采用傳統的機械加工方法制備這些軟磁合金零部件，存在原材料浪費大，周期長，成本高，效率低的缺點。

粉末冶金工藝是一種零部件近凈成形制備的方法，它是以粉末為原料，通過成形、燒結以及后續處理得到產品，所制備產品無需或只需少量機加工，適宜大批量規模化生產，是一種節約能源、資源、低成本的零部件加工技術。但是采用粉末冶金方法制備鐵鎳系軟磁合金時，由于工藝的限制造成了材料在密度、微觀組織等方面的不足，所制備的軟磁合金的磁導率遠遠低于熔煉工藝制備的軟磁合金的磁導率，這大大限制了粉末冶金鐵鎳軟磁合金零部件在高性能磁路元器件中的應用。因此，如何提高粉末冶金鐵鎳軟磁合金的磁性能是充分發揮粉末冶金工藝在該類軟磁合金零部件制備中優勢的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于提供一種粉末冶金工藝制備高性能鐵鎳系軟磁合金零部件的方法，提高粉末冶金鐵鎳軟磁合金的磁性能，拓寬粉末冶金鐵鎳軟磁合金零部件在高性能磁路元器件中的應用范圍。

鐵鎳軟磁合金的磁導率與材料的密度、微觀組織和結構、雜質含量等因素密切相關。本發明是通過改善燒結和后續熱處理制度，進一步提高粉末冶金鐵鎳系軟磁合金產品的密度，改善它的微觀組織和結構，減少雜質含量，從而提高材料的磁導率。

一種采用粉末冶金工藝制備高性能鐵鎳系軟磁合金的方法，具體工藝步驟如下：

原料配制→成形→燒結→熱處理→軟磁合金產品

1.原料配制。所采用的原料粉末包括鐵粉、鎳粉、鉬粉、硅粉、銅粉、鈷粉、鉻粉、鈮粉、鎢粉、鋁粉、鈦粉等元素粉末。將各種粉末按照一定的重量百分比混合均勻，其中鎳含量為30～90％，鐵含量為5～70％，其余元素含量和為0～40％；也可以直接采用按照一定合金成分配比制備好的合金粉末為原料。

2.成形階段。將步驟1得到的粉末采用粉末冶金成形方法成形為一定形狀的坯體。

3.燒結階段。將步驟2得到的成形坯體在0～1000MPa的壓力下、600～1500℃的溫度下燒結10～4000分鐘。如果采用的坯體是步驟2得到的成形坯體，需要在燒結前將坯體中的粘結劑脫除。成形坯體的優選燒結溫度為：800～1400℃，優選燒結壓力為0～500MPa，燒結時間為60～1000分鐘。

4.后續熱處理階段。將步驟3得到的燒結體在0～1000MPa的壓力下、600～1600℃的溫度下處理0～4000分鐘。即可得到高性能軟磁合金產品。燒結體的優選處理壓力為0～500MPa、優選處理溫度為1000～1500℃，優選處理時間60～1000分鐘。

本發明的最大特點是通過改善燒結和后續熱處理制度提高了材料的密度，改善了材料的微觀組織和結構，減少了雜質含量，解決了傳統粉末冶金工藝無法制備高磁導率鐵鎳系軟磁合金的缺點，可以制備出最大磁導率不小于40.0mH/m，矯頑力不大于20A/m的軟磁合金產品。

具體實施方式

實施例1：

選用鐵粉和鎳粉為原料粉末，按重量百分比鐵粉∶鎳粉為50∶50的比例配好，然后在球磨機中球磨混合180分鐘。將混合粉末壓制成形，將成形坯在1320℃的真空條件下保溫600分鐘后，再于1100℃、150MPa的條件下熱等靜壓處理180分鐘。將熱等靜壓產品在1200℃的真空條件下處理300分鐘，即得到高性能鐵鎳軟磁合金產品。

實施例2：

選用鐵粉和鎳粉為原料粉末，按重量百分比鐵粉∶鎳粉為50∶50的比例配好，然后在球磨機中球磨混合180分鐘。將混合粉末壓制成形，將成形坯在1360℃、0.5MPa的條件下保溫120分鐘后，再于1200℃、150MPa的條件下熱等靜壓處理180分鐘。將熱等靜壓產品在1300℃的真空條件下處理600分鐘，即得到高性能鐵鎳軟磁合金產品。

實施例3