[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度高磁導(dǎo)率鐵硅磁粉芯及其制備方法

有效

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• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN113178299B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧克超;王健;徐佳;劉辛
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東省科學(xué)院新材料研究所
• 主分類號(hào): H01F1/147
• 分類號(hào): H01F1/147;H01F1/24;H01F1/37;H01F41/02
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 劉明星

本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度高磁導(dǎo)率鐵硅磁粉芯及其制備方法，涉及磁粉芯技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述鐵硅磁粉芯的制備方法包括如下步驟：(1)將鐵硅磁粉、低熔點(diǎn)玻璃粉、納米磁性顆粒混合均勻，得到混合粉末；所述鐵硅磁粉、低熔點(diǎn)玻璃粉和納米磁性顆粒的質(zhì)量比為：96～99:0.5～2.0:0.5～2.0；(2)將粘結(jié)劑、潤滑劑溶解于有機(jī)溶劑中，再加入上述混合粉末，機(jī)械攪拌至干燥，得到絕緣包覆磁粉；(3)對上述絕緣包覆磁粉進(jìn)行模壓成型，脫除粘結(jié)劑、潤滑劑，熱等靜壓燒結(jié)處理，得到所述高強(qiáng)度高磁導(dǎo)率鐵硅磁粉芯。由本發(fā)明所述方法制備出的鐵硅磁粉芯的磁導(dǎo)率均達(dá)到85(20mT/50kHz)以上，壓縮強(qiáng)度均高于90MPa，具有良好的綜合性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁粉芯技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高強(qiáng)度高磁導(dǎo)率鐵硅磁粉芯及其制備方法。

背景技術(shù)

軟磁復(fù)合材料(Soft magnetic composite，SMC)或磁粉芯，是由軟磁合金顆粒及其表面絕緣包覆層組成的多相異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，兼具軟磁合金和鐵氧體的優(yōu)點(diǎn)，在國民生產(chǎn)和國防建設(shè)中具有重要作用。按照磁性組元類型，可以分為Fe、Fe-Si、Fe-Ni、Fe-Si-Al、Fe-Ni-Mo以及非晶納米晶等金屬基磁粉芯。其中，F(xiàn)e-6.5wt.％Si(Fe-6.5Si)磁粉芯具有飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高、高頻損耗低、直流疊加性能優(yōu)異和材料成本低廉等特點(diǎn)，被廣泛用于光伏太陽能發(fā)電、新能源汽車以及充電樁等新能源領(lǐng)域。

傳統(tǒng)磁粉芯的制備采用粉末冶金工藝，其中絕緣包覆、壓制成型、退火熱處理是決定磁粉芯的電、磁、力學(xué)性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。絕緣包覆介質(zhì)主要包括有機(jī)、無機(jī)和無機(jī)-有機(jī)復(fù)合絕緣包覆介質(zhì)。環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、硅樹脂等有機(jī)絕緣介質(zhì)與磁粉結(jié)合力好，但是在200℃以上溫度會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)。目前，工業(yè)上廣泛采用磷酸鈍化法制備磷酸鹽絕緣包覆層，同樣地，經(jīng)過長時(shí)間高溫處理會(huì)發(fā)生分解或者晶化，造成電絕緣特性急劇惡化。利用二氧化硅、氧化鎂、氧化鋁、氧化鈦等高熔點(diǎn)氧化物作為絕緣介質(zhì)，可以進(jìn)行高溫退火處理以充分釋放壓制成型產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，但是高熔點(diǎn)氧化物與鐵基磁粉的結(jié)合力差，磁粉芯機(jī)械強(qiáng)度很低；并且，兩者熱膨脹系數(shù)存在較大差異，服役環(huán)境溫度變化產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，造成磁性能惡化。

此外，磁粉芯的電、磁、力學(xué)性能與壓坯的致密度緊密相關(guān)。傳統(tǒng)金屬磁粉芯無法進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)處理，致密度低。為減少壓坯的分布式孔隙、提高壓實(shí)密度，通常需要很高的成型壓力。但是，壓制力過高會(huì)破壞絕緣包覆層的完整性，并且需要更高退火溫度才能完全消除壓制內(nèi)應(yīng)力。因此，金屬磁粉芯存在致密度不足及其引起的飽和磁感、磁導(dǎo)率低和機(jī)械強(qiáng)度差的共性難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種具有良好的磁性能和機(jī)械性能的高強(qiáng)度高磁導(dǎo)率鐵硅磁粉芯及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：一種高強(qiáng)度高磁導(dǎo)率鐵硅磁粉芯的制備方法，包括如下步驟：

(1)將鐵硅磁粉、低熔點(diǎn)玻璃粉、納米磁性顆粒混合均勻，得到混合粉末；所述鐵硅磁粉、低熔點(diǎn)玻璃粉和納米磁性顆粒的質(zhì)量比為：96～99:0.5～2.0:0.5～2.0；

(2)將粘結(jié)劑、潤滑劑溶解于有機(jī)溶劑中，再加入上述混合粉末，攪拌至干燥，得到絕緣包覆磁粉；

(3)對上述絕緣包覆磁粉進(jìn)行模壓成型，脫除粘結(jié)劑、潤滑劑，熱等靜壓燒結(jié)處理，得到所述高強(qiáng)度高磁導(dǎo)率鐵硅磁粉芯。

本發(fā)明在鐵硅磁粉的基礎(chǔ)上引入納米磁性顆粒和低熔點(diǎn)玻璃粉作為絕緣介質(zhì)，納米磁性顆粒可以弱化非磁性絕緣介質(zhì)的磁稀釋效應(yīng)，提高金屬磁粉芯的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率，而所選低熔點(diǎn)玻璃粉的熔點(diǎn)一般低于600℃，流動(dòng)性較好，經(jīng)過壓制后退火處理強(qiáng)化粉末顆粒之間的結(jié)合力，提高磁粉芯的強(qiáng)度，本發(fā)明對三者的配比進(jìn)行研究，使三者復(fù)配可以平衡磁粉芯的力學(xué)性能和磁性能。此外，本發(fā)明采用熱等靜壓法燒制磁粉芯，可以提高磁粉芯的致密化程度，進(jìn)一步改善磁粉芯的綜合力學(xué)性能。