[發明專利]一種顆粒間絕緣的高硅鋼鐵芯及其制備方法

有效

• 申請號: 201611214872.3
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106783132B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 吳朝陽;李光強;樊希安;李杰;王萬林;甘章華
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學;武漢科技大學
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02;H01F1/147;H01F1/24;C23C10/46;B22F1/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍;胡鋒鋒

1.一種顆粒間絕緣的高硅鋼鐵芯的制備方法，其特征在于：先使用硅粉對高硅鐵硅合金粉末進行包埋滲硅處理；然后將滲硅后的高硅鐵硅合金粉末進行氧化處理，使高硅鐵硅合金粉末表面形成一層SiO₂膜；之后使用無機氧化物對氧化后的合金粉末進行絕緣包覆，并進行燒結處理，即得到顆粒間絕緣的高硅鋼鐵芯，其具體步驟如下：

第一步、高硅鐵硅合金粉末的包埋滲硅

將高硅鐵硅合金粉末和硅粉混合均勻，置于惰性氣體保護下進行熱處理，熱處理溫度為500～1000℃，保溫時間為0.5～5h，之后隨爐冷卻至室溫，得到包埋滲硅后的高硅鐵硅合金粉末；所述高硅鐵硅合金粉末和硅粉占混合粉末總質量的百分比分別為95～99wt％、1～5wt％；

第二步、高硅鐵硅合金粉末的表面絕緣包覆

將包埋滲硅后的高硅鐵硅合金粉末置于氧化氣氛下進行氧化處理，氧化處理溫度為300～600℃，保溫時間為1～5h；再加入無機氧化物粉末，在惰性氣體保護下于750～1050℃保溫0.5～4h，得到表面絕緣包覆的高硅鐵硅合金粉末；

第三步、顆粒間絕緣的高硅鋼鐵芯的制備

將經表面絕緣包覆的高硅鐵硅合金粉末進行燒結，即得顆粒間絕緣的高硅鋼鐵芯。

2.根據權利要求1所述的一種顆粒間絕緣的高硅鋼鐵芯的制備方法，其特征在于：所述高硅鐵硅合金粉末的粒徑小于100μm，該粉末中的Si含量為4.5～7.5wt％；所述硅粉的粒徑小于1μm，硅粉中的Si含量大于99.5wt％。

3.根據權利要求1所述的一種顆粒間絕緣的高硅鋼鐵芯的制備方法，其特征在于：第二步中的無機氧化物粉末為MgO粉末或Al₂O₃粉末或二者的混合粉末，包埋滲硅后的高硅鐵硅合金粉末與無機氧化物粉末的質量比為1：(0.05～0.1)，且無機氧化物粉末的粒徑小于1μm。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的一種顆粒間絕緣的高硅鋼鐵芯的制備方法，其特征在于：所述第一步中的惰性氣體為氬氣或為氮氣，第二步中的氧化氣氛為氧氣或空氣。

5.根據權利要求1-3中任一項所述的一種顆粒間絕緣的高硅鋼鐵芯的制備方法，其特征在于：所述第三步中將經表面絕緣包覆的高硅鐵硅合金粉末置于放電等離子燒結爐中，將爐內溫度以20～150℃/min的升溫速率從室溫升至900～1300℃，再在溫度為900～1300℃下保溫5～20min，從而對合金粉末進行燒結，隨后關閉燒結爐電源，隨爐自然冷卻至室溫，出爐，脫模，即得顆粒間絕緣的高硅鋼鐵芯。

6.根據權利要求5所述的一種顆粒間絕緣的高硅鋼鐵芯的制備方法，其特征在于：所述第三步中將經表面絕緣包覆的高硅鐵硅合金粉末裝入石墨模具后再置于放電等離子燒結爐內進行燒結，持續對石墨模具施加10～100MPa的軸向壓力，并保持爐內真空度為3×10^-3～10Pa。

7.一種顆粒間絕緣的高硅鋼鐵芯，其特征在于：該高硅鋼鐵芯是根據權利要求1-6中任一項所述的方法制備得到的，該高硅鋼鐵芯中鐵硅合金粉末的表面均勻包覆有硅酸鹽絕緣層，所述的硅酸鹽為MgSiO₃或Al₂(SiO₃)₃或二者的混合。

8.根據權利要求7所述的一種顆粒間絕緣的高硅鋼鐵芯，其特征在于：所述高硅鋼鐵芯的飽和磁感應強度為165～190emu/g，電阻率大于8.7×10^-3Ω*m，鐵損P_10/400為4.2～9.4W/kg，P_10/1000為18.4～33.5W/kg，P_1/10k為3.7～6.4W/kg。