[發明專利]一種金屬磁粉芯材料及其制備工藝

在審

• 申請號: 201610089752.9
• 申請日: 2016-02-18
• 公開（公告）號: CN105632677A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 朱正吼;宋暉
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H01F1/33
• 分類號: H01F1/33;B22F3/02;B22F3/10;B22F3/24
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明涉及一種金屬磁粉芯材料及其制備工藝,屬于磁性材料技術領域。

背景技術

FeSi軟磁材料具有獨特且優異的磁學性能，它具有寬恒磁導率，且磁導率高，磁滯損耗低，磁致伸縮系數接近于零，因而在電子、電力及新能源等眾多領域得到越來越廣泛的應用，加之鐵、硅元素在地殼中含量高，加工制備相對容易，成本較低，因此，一直受到研究者的廣泛關注。

早期軟磁復合材料主要應用于低頻，對其研究主要著眼于如何提高磁導率而對損耗要求不高，因而對磁粉的包覆不夠重視。近年來電源向微型化發展，必然要求器件的高頻化，降低高頻損耗就成了亟待解決的問題，而絕緣包覆過程是最為重要的一個環節。傳統包覆工藝采用有機樹脂為絕緣劑對磁粉進行包覆隔絕，但有機樹脂不具有磁性，勢必會使磁粉芯的磁導率和磁感應強度大大下降。而金屬氧化物的電阻率高，渦流損耗小，矯頑力低，用其與金屬粉體復合可以有效隔絕金屬粉體之間的聯系。

本專利可以獲得具有良好的綜合軟磁性能、強度高的復合磁粉芯。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種金屬磁粉芯材料及其制備工藝,制備工藝，整個制備工藝可控，可實現不同尺寸、不同厚度的磁粉芯批量生產，所得金屬磁粉芯材料具有良好的綜合軟磁性能、強度高,用途廣泛。

本發明是這樣來實現的，一種金屬磁粉芯材料,其特征是：由化學純Fe₂O₃、Mn₃O₄和ZnO按100/(20~25)/(20~25)質量比稱量后混合均勻后，燒結并粉碎得到300~400目預燒料，預燒料與100目~200目FeSi6.5粉體按（2-5）/100質量比混合均勻，成型后燒結得到。

上述金屬磁粉芯材料的制備工藝步驟如下：

（1）將化學純Fe₂O₃、Mn₃O₄和ZnO按100/(20~25)/(20~25)質量比稱量后混合均勻，在馬弗爐中加熱到850^oC×(60~120)min預燒，待冷卻后粉碎、研磨，分別用300目和400目篩篩分，得到（300~400）目預燒料；

（2）預燒料與100目~200目FeSi6.5粉體按（2-5）/100質量比混合均勻，加水造粒后，在≥1500Mpa壓力下模壓成磁粉芯毛坯(現狀如環形、E形)。

（3）磁粉芯毛坯在中頻感應加熱爐中進行快速燒結成磁粉芯半成品，中頻感加熱頻率25kHz、加熱功率4kW、加熱（2~5）min。快速燒結后的磁粉芯具有良好的強度和抗氧化能力。

（4）經過快速燒結后的磁粉芯半成品在熱處理爐中經過(750~790)℃×(45~90)min的退火處理后成為磁粉芯成品。

本發明中，FeSi6.5粉體的成分：Si6.0%~6.9%，其余為鐵。

本發明的特點是：（1）制備的磁粉芯不需要浸膠處理，磁粉芯強度高，不易損壞，合格率高；（2）軟磁性能可控性好，操作難度小；（3）磁粉芯綜合軟磁性能較好。

具體實施方式

實施例1

步驟1：將化學純Fe₂O₃、Mn₃O₄和ZnO按100/21/23質量比稱量后混合均勻，在馬弗爐中加熱到850^oC×60min預燒，待冷卻后粉碎、研磨，分別用300目和400目篩篩分，得到（300~400）目預燒料，待用；

步驟2：預燒料與100目FeSi6.5粉體按2/100質量比混合均勻，加水造粒后，在1500Mpa壓力下模壓成環形磁粉芯毛坯，環形磁粉芯毛坯尺寸：Φ20mm×Φ10mm×6mm。FeSi6.5粉體的成分：Si6.0%，其余為鐵。

步驟3：磁粉芯毛坯在中頻感應加熱爐中進行快速燒結成磁粉芯半成品，中頻感加熱頻率25kHz、加熱功率4kW、加熱5min。

步驟4：經過快速燒結后的磁粉芯在熱處理爐中經過770℃×60min的退火處理后成為磁粉芯成品。

磁粉芯軟磁性能測試使用TH2816數字電橋測試樣品的Ls和品質因數Q值，并根據磁導率與電感換算關系計算對應的有效磁導率μe；采用MATS-2010SD軟磁直流測量裝置測試樣品的磁化曲線和磁滯回線。測量時采用直徑為0.59mm的銅漆包線均勻纏繞磁粉芯，所繞圈數20圈。