[發明專利]一種鐵基軟磁復合磁芯的制備方法

在審

• 申請號: 201811541269.5
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109300683A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 瞿凌飛
• 申請（專利權）人: 瞿凌飛
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02;H01F1/153
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種鐵基軟磁復合磁芯的制備方法，采用了提高Fe基非晶軟磁合金綜合性能有利的多個元素Ni、Cr、Cu、Al、P和C，制備得到的鐵基軟磁復合磁芯，本發明還采用納米的酸性硅溶膠和納米級MgO介電材料包覆處理粉料在氬氣保護下進行粉料包覆，防止粉料的氧化，降低材料的渦流損耗，具有優異的軟磁性能及高磁感應強度。

所屬技術領域

本發明涉及磁性材料制造領域，具體涉及一種鐵基軟磁復合磁芯的制備方法。

背景技術

當前電力電子器件向節能化、小型化和高精度化方向發展，具備高飽和磁感應強度(BS)、低損耗和高磁導率(μ)的軟磁材料成為磁性材料領域研究開發的重要方向。非晶、納米晶軟磁合金由于具有上述軟磁性特點，近年來逐漸成為各個相關企業和研究機構開發的熱點。

納米晶軟磁合金是由單輥熔體快淬法制備成的Fe基非晶態合金，經熱處理工藝，從非晶態合金中析出均勻分布的10nm左右的α-Fe晶粒制備而成。由于α-Fe相的飽和磁感應強度高達2.2T，所以α-Fe晶粒的析出，可使熱處理后制得的納米晶合金的飽和磁感應強度比熱處理前獲得大幅提升，矯頑力顯著下降，綜合軟磁性能獲得明顯提高。但是，非晶態合金還存在明顯的缺點：飽和磁感應強度不高，相比于其他高飽和磁感應強度的軟磁材料，在相同的工作條件下該合金材料需要更大體積，這極大地限制了它的應用范圍。

目前的常規軟磁復合材料包覆方法，主要是對鐵粉顆粒表面磷酸化，使其顆粒表面形成一層磷酸鹽的絕緣層，來提升電阻率，但含P或S的包覆層對環境污染嚴重。采用無機絕緣層和磁粉的熱膨脹系數相差較大且無機絕緣層的本身的熱膨脹系數不可變化，在溫差較大的環境或是在長時間使用過程中會在磁粉內產生熱應力，導致無機物包覆層的軟磁復合材料無法具有優良的磁性能。

發明內容

本發明提供一種鐵基軟磁復合磁芯的制備方法，采用了提高Fe基非晶軟磁合金綜合性能有利的多個元素Ni、Cr、Cu、Al、P和C，制備得到的鐵基軟磁復合磁芯，本發明還采用納米的酸性硅溶膠和納米級MgO介電材料包覆處理粉料在氬氣保護下進行粉料包覆，防止粉料的氧化，降低材料的渦流損耗，具有優異的軟磁性能及高磁感應強度。

為了實現上述目的，實現上述目的，本發明提供了一種鐵基軟磁復合磁芯的制備方法，該鐵基軟磁復合磁芯主體由以下原子配比的合金制成：Fe_{100-a-b-c-d-e-f-g}C_aSi_bCu_cP_dCr_eAl_fNi_g，其中a=0.05-0.1，b=0.5-1， c=9.5-10，d=0.01-0.03，e=3-3.5, f=12-15，g=6-8；

該方法包括如下步驟：

(1)按照上述原子配比稱取各元素進行配料；

(2) 將配料成分放進氮化硼坩堝中，盡量讓密度大且熔點低的合金鋼或合金元素放在上面，然后放入真空感應熔鑄腔體中的感應線圈中，然后用機械泵和擴散泵抽真空，當真空度達到2.0×10-3 Pa后充入0.04MPa的純度為99.999%的氬氣，作為保護氣體。然后開始熔煉母合金，熔煉完一次后，關掉電源，待完全冷卻后，繼續加熱熔煉，其過程連續四次，最終制備得到母合金錠；

(3)將母合金鑄錠破碎為小塊樣品，重新熔融后采用銅模鑄造制得非晶合金；

(4)將非晶合金進行退火晶化處理，將退火后的非晶合金預破碎為邊長小于5mm的碎片，再通過球磨機進一步破碎成粉末，分別采用球磨機進行整形處理，去除尖銳棱角，然后進行去應力退火處理，將去應力退火處理后的各種粉末經篩子分別篩分成50-100目的粉末備用；