[發(fā)明專利]一種納米鐵硅顆粒填充提升鐵硅軟磁鐵芯導(dǎo)磁性的方法及產(chǎn)品

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110323803.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN113066654B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳朝陽(yáng);賈吉祥;孔輝;賀弋海;廖相巍;彭春霖;楊光;眭夢(mèng)靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué);鞍鋼股份有限公司
• 主分類號(hào): H01F41/02
• 分類號(hào): H01F41/02;H01F1/20;H01F1/34
• 代理公司: 安徽知問律師事務(wù)所 34134
• 代理人: 于婉萍;平靜

本發(fā)明公開了一種納米鐵硅顆粒填充提升鐵硅軟磁鐵芯導(dǎo)磁性的方法及產(chǎn)品，屬于軟磁材料及粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的制備方法為：首先對(duì)鐵硅合金粉末表面做絕緣包覆處理；然后將絕緣包覆處理后的鐵硅合金粉末與納米鐵硅顆粒混勻后球磨處理，得到納米鐵硅顆粒填充進(jìn)表面絕緣層的鐵硅復(fù)合粉末；最后將所得鐵硅復(fù)合粉末燒結(jié)成型后進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，從而得到所有納米鐵硅顆粒之間的距離、納米鐵硅顆粒與鐵硅合金粉末之間距離均在30～40nm的鐵硅軟磁鐵芯產(chǎn)品，其具有良好的導(dǎo)磁性及絕緣特性，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度為185～195emu/g，磁導(dǎo)率大于75。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軟磁材料及粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種納米鐵硅顆粒填充提升鐵硅軟磁鐵芯導(dǎo)磁性的方法及產(chǎn)品。

背景技術(shù)

高硅鋼具有優(yōu)良的軟磁性能，是低噪音、低鐵損變壓器和機(jī)電設(shè)備的一種理想鐵芯材料。而將鐵硅合金粉末經(jīng)過(guò)表面絕緣包覆處理，再燒結(jié)壓制而成的鐵硅軟磁鐵芯(或叫鐵硅磁粉芯)，已成為一種近年來(lái)逐漸發(fā)展起來(lái)的新型高硅鋼軟磁復(fù)合材料，它的工作頻率可以從幾十赫茲到幾百千赫茲。

通常鐵芯材料的導(dǎo)磁能力與其內(nèi)部磁性相含量和磁性相之間交換耦合程度緊密相關(guān)。在鐵硅軟磁鐵芯中，由于絕緣包覆層的引入，既減少了單位質(zhì)量鐵芯內(nèi)磁性相的含量，同時(shí)使鐵硅合金粉末間距離遠(yuǎn)超磁性相磁性交換長(zhǎng)度，從而減弱了磁性相之間交換耦合作用及增加了磁各向異性，使其導(dǎo)磁能力下降。然而，由于變壓器和機(jī)電設(shè)備正不斷向微型化、高頻化及大電流方向發(fā)展，這就使得未來(lái)鐵硅軟磁鐵芯的研究和發(fā)展方向是提高導(dǎo)磁性和降低損耗，其中，如何進(jìn)一步提高鐵硅軟磁鐵芯導(dǎo)磁性一直是提升產(chǎn)品綜合能力的重要指標(biāo)。

為獲得具有高導(dǎo)磁性的鐵硅軟磁鐵芯，前人通常采用粉末粒級(jí)配比、高導(dǎo)磁鐵基磁性粉末復(fù)合及高導(dǎo)磁鐵基磁粉芯填充等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)檢索，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110235374.8(申請(qǐng)日為2011年8月17日)的申請(qǐng)案公開了一種鐵硅材料及μ75鐵硅磁粉芯的制造方法，該申請(qǐng)案的方法包括以下步驟：向二元系鐵硅合金中添加0.4％Nb和0.2％V元素，采用氮?dú)鈬婌F和氫氣還原的方式得到鐵硅合金粉末，然后對(duì)鐵硅合金粉末按-200目：-100目：-60目＝3:3:1進(jìn)行粒度配比，加入0.8-1.2％磷酸溶液進(jìn)行鈍化處理并在在150℃-200℃進(jìn)行烘干，烘干后的粉末與0.6-0.8％的滑石粉或云母粉、6％的硅酸鈉及0.5％的硬脂酸鋅混合均勻后烘干，模壓成型，在600-800℃熱處理后在表面涂層，得到鐵硅磁粉芯，其高頻磁導(dǎo)率可達(dá)75。由此可知，鐵硅合金粉末的合理配比將對(duì)鐵硅軟磁鐵芯的磁導(dǎo)率產(chǎn)生重要影響，但是為獲得較大的磁導(dǎo)率，需加入目數(shù)較小的鐵硅合金粉末，這將不利于鐵硅軟磁鐵芯產(chǎn)品的成型，進(jìn)而降低了產(chǎn)品合格率。

又如，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01710593927.4(申請(qǐng)日為2017年7月20日)的申請(qǐng)案公開了一種μ90復(fù)合磁粉芯的制造方法，將氣霧化鐵硅合金粉末與機(jī)械破碎鐵硅鋁、氣霧化鐵硅鋁、氣霧化鐵鎳、氣霧化鐵鎳鉬合金粉末中的一種或一種以上復(fù)合，在0.1-0.5％的磷化液中加入5-10％的去離子水稀釋后對(duì)復(fù)合粉末進(jìn)行鈍化處理，烘干，向烘干后的粉末加入絕緣介質(zhì)和潤(rùn)滑劑，成型、熱處理、涂層后制得鐵硅復(fù)合磁粉芯，該發(fā)明制造的復(fù)合磁粉芯，100kHz、1V下磁導(dǎo)率μe值為90。再如，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01811019618.7(申請(qǐng)日為2018年8月31日)的申請(qǐng)案公開了提高金屬軟磁粉芯高頻有效磁導(dǎo)率的制備方法及產(chǎn)品，該申請(qǐng)案將高頻有效磁導(dǎo)率為160-220的鐵鎳鉬磁粉芯鑲嵌入低磁導(dǎo)率的鐵硅磁粉芯內(nèi)部，壓制成復(fù)合磁粉芯，降低非磁性氣隙比例，減少磁通路長(zhǎng)度增加，有效地提高了鐵硅磁粉芯的磁導(dǎo)率。雖然采用高導(dǎo)磁鐵基磁性粉末復(fù)合或高導(dǎo)磁鐵基磁粉芯填充的方法可以有效地提高單一鐵硅軟磁鐵芯產(chǎn)品的磁導(dǎo)率，但是，一方面，鐵硅鋁、鐵鎳和鐵鎳鉬等磁性粉末的價(jià)格較高，另一方面鐵硅鋁、鐵鎳和鐵鎳鉬等磁性粉末或磁粉芯的損耗也高、磁導(dǎo)率隨頻率的穩(wěn)定性較差，盡管磁導(dǎo)率有所提高，但是磁導(dǎo)率隨頻率變化的穩(wěn)定性卻在下降，磁損耗也增加，起不到綜合提升鐵硅軟磁鐵芯磁性能的目的。

發(fā)明內(nèi)容

1.要解決的問題