[發明專利]一種復合軟磁材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110152217.0
• 申請日: 2011-06-08
• 公開（公告）號: CN102360663A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 李波;胡季帆;張玲;趙宇;秦宏偉;郭炳麟;李軍;王東玲;彭勃;王峻;牟宗剛
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院;山東大學;濟南大學
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;H01F1/20;B22F3/02;B22F3/24
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所 11248
• 代理人: 張小娟

技術領域

本發明屬于粉末冶金領域，具體涉及一種用粉末冶金方法制備具有 高密度的、高磁感的復合軟磁材料及其制備方法。

背景技術

軟磁材料應用領域廣泛，可用于電動機的定子和轉子、變壓器以及 感應器的鐵芯等。與硅鋼疊層技術相比，軟磁材料具有顯著的優點，特別 是在制造具有復雜形狀的軟磁磁性部件時其優勢更為明顯。該材料可以 通過選擇合適的潤滑劑和/或粘結劑包覆鐵基粉末后壓結，然后在一定溫 度下熱處理或燒結。同時所選潤滑劑對于實現材料的高密度和壓制部件 脫模是非常關鍵的。本發明提出用活性碳酸鈣作為潤滑劑，它同時具有 潤滑和絕緣性能，為了更好地獲得高密度的軟磁材料部件，可適當添加 金屬偶聯劑作為金屬助粘劑，將活性碳酸鈣和金屬偶聯劑對鐵粉顆粒表 面進行包覆，以達到較好的絕緣性。同時，活性碳酸鈣價格低廉、易得， 潤滑效果好。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備工藝簡單、材料成本低，密度高、 磁感應強度大的復合軟磁材料及其制備方法。

為了達到上述目的，本發明是由如下技術方案實現的：

一種復合軟磁材料，由霧化鐵基粉末、潤滑劑和金屬助粘劑組成， 金屬助粘劑和潤滑劑均勻包覆在霧化鐵基粉末顆粒表面；其中，潤滑劑 為納米活性碳酸鈣和/或納米三氧化二鋁，金屬助粘劑為鈦酸酯；所述潤 滑劑的質量為霧化鐵基粉末質量的0.01-2％，金屬助粘劑的質量為霧化鐵 基粉末質量的0.01-2％。

所述霧化鐵基粉末是霧化純鐵粉、霧化鐵鎳粉或其混合粉，其中霧 化純鐵粉和霧化鐵鎳粉的混合粉中，霧化鐵鎳粉的質量占霧化鐵基粉質 量的比例≤5％。

所述霧化鐵基粉末的粒徑范圍滿足：至少30％、優選至少60％的霧 化鐵基粉末由粒徑大于20μm的顆粒組成，粒徑大于40μm的顆粒≤5％， 粒徑在1μm以下的粉末顆粒≤10％。

所述潤滑劑中活性碳酸鈣的粒度為10nm-2μm，優選納米級(≤100 nm)，潤滑劑為納米三氧化二鋁和活性碳酸鈣的混合潤滑劑時，納米三氧 化二鋁質量占潤滑劑總質量的比例≤10％。

所述金屬助粘劑是鈦酸正四丁酯或鈦酸四異丙酯。

一種制備復合軟磁材料的方法，包括如下步驟：

將霧化鐵基粉末與潤滑劑和金屬助粘劑分散于有機溶劑中，使得霧 化鐵基粉顆粒表面均勻包覆一層該潤滑劑和助粘劑；再將包覆好的霧化 鐵基粉顆粒在550-750MPa的壓力下壓制，壓制好的部件在120-200℃下 真空退火10-60分鐘，再在500-700℃氬氣、氮氣或真空保護氣氛下退火 30-180分鐘，得到所需復合鐵基軟磁部件；其中潤滑劑為活性碳酸鈣和/ 或納米三氧化二鋁，金屬助粘劑為鈦酸酯。

所述霧化鐵基粉末在進行潤滑劑包覆之前為水霧化后的原始粉末或 經過氫化處理或磷酸化處理后的霧化鐵粉。

所述包覆步驟為機械攪拌混合包覆或超聲振蕩包覆，然后放置直至 有機溶劑蒸發。

所述壓制步驟是在50-60℃下壓制，或常溫下壓制。

所述有機溶劑為乙醇、異丙醇、丙酮、丁酮中的一種，優選乙醇。

霧化鐵基粉末粒徑范圍應滿足：至少30％、優選至少60％的霧化鐵 基粉末由顆粒度超過20μm的顆粒組成，粒徑大于40μm的顆粒最多占 5％，粒徑在1μm以下的粉末顆粒不多于10％。選擇合適粒徑的霧化鐵基 粉末，是獲得高密度材料的前提之一。

本發明方法中的潤滑劑為活性碳酸鈣，粒度為10nm-2μm，優選納米 級(≤100nm)，納米級的活性碳酸鈣顆粒能夠均勻分散于鐵基粉顆粒表面， 增加了鐵基粉顆粒的流動性，同時提高了鐵基粉顆粒表面的絕緣性。本 發明所選潤滑劑能同時作為成型部件的脫模劑。

本發明方法中，可以獲得更高密度、高磁感的軟磁材料。

添加劑(包括潤滑劑和助粘劑)在復合材料中的總用量要適度。添 加劑過少則壓接材料致密低，導致復合材料磁感也不高；無磁性的添加 劑過多，則會降低復合材料磁感。

本發明方法中的霧化鐵基粉末在進行包覆之前，可直接采用霧化鐵 基粉原粉與潤滑劑進行直接包覆，無需預處理，也可對霧化鐵基粉原粉 進行氫化工藝處理。