[发明专利]一种铁硅铝软磁制粉合金及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属功能材料制备技术领域，具体涉及一种铁硅铝软磁制粉合金及其制备工艺。

背景技术

软磁制粉合金属于精密合金范畴，广泛用于航空航天、信息通讯、电力电子、冶金机械、石油化工、能源交通、环境保护等领域，由于其拥有的低矫顽力和高磁导率性能，常用于制作各种电磁铁的极头、磁导体、磁屏蔽、电机的转子和定子、变压器和继电器的铁芯及各种通讯、传感、记录等工程中的磁性元件。

当今信息技术时代，各种高性能的电子器件的出现对软磁制粉合金也提出了更高的要求。比如：在众多的电力电子设备中，噪声是主要的电路干扰源，必须使用各种滤波器件以降低噪声。由软磁制粉合金制成的磁粉芯作为差模电感的主要元件，在滤波器中起着关键的作用。为了得到较好的滤波效果，要求磁粉芯材料具有以下性能特征：高的饱和磁感应强度、宽的恒导磁特性、良好的频率特性、良好的交直流叠加特性及低的损耗特性。针对以上要求，相继发展了铁粉芯、切口非晶合金铁芯、铁镍钼粉芯等电感用软磁材料，这些材料在不同的应用条件下都发挥了各自的优势和作用。目前，在高端市场上铁镍钼粉芯占据了主要份额，但由于铁镍钼粉芯的制造工艺复杂、原材料价格昂贵，导致粉芯价格居高不下，在应用范围上受到一定的制约。

近年来，铁硅铝软磁合金制成的铁基软磁粉芯因其成本较低、制备工艺简单、性能优异而倍受关注，有望替代铁镍钼粉芯的部分用途。

发明内容

本发明的目的在于提供一种综合磁性能和机械性能好的铁硅铝软磁制粉合金。

所述软磁制粉合金的化学成分按重量百分比为：C：0.03％；Si：9.2-9.8％；Al：5.8-6.2％；Ti：0.5-0.6％；S：0.02-0.03％；Mn≤0.40％；P≤0.03％；Fe余量；N2≤0.02％；O₂≤0.04％。

所述软磁制粉合金熔点为1442-1445℃。

所述软磁制粉合金密度为6.7-6.8×10³kg/m³。

本发明的另一目的在于提供上述软磁制粉合金的制备工艺，包括以下步骤：

1)原材料准备：将纯铁、结晶硅在300℃以上烘烤2小时，其中纯铁装炉前表面需打磨干净；铝锭在200℃以上烘烤2小时；辅助材料石灰、萤石低温烘烤干燥，其中萤石要冲洗后再干燥；

2)配料：各原料重量百分比分别为：C：0.03％；Si：9.2-9.8％；Al：5.8-6.2％；Ti：0.5-0.6％；S：0.02-0.03％；Mn≤0.40％；P≤0.03％；Fe余量；

3)装料、真空冶炼：纯铁装好后打开炉底氩气，保持压力0.1Mpa大功率送电熔化；待纯铁全部熔化后降低送电功率，加锰铁、硫磺、结晶硅、钛铁，然后加入铝锭；最后加入精炼剂碳，加碳后精炼时间为25-45分钟；

4)起铸：吹氩净化钢液，温度达到1475-1525℃、真空度＜1.33Pa时起铸，盖好炉盖并密封，送入氩气保护铸坯。

本发明的优点在于：

1、通过配方的改进，本发明的软磁制粉合金的各项软磁性能技术指标良好，综合磁性能和机械性能得到显著改善，可广泛应用于抗电磁干扰领域。

2、本发明采用真空感应炉与水平连铸冶炼软磁制粉合金，用该方法生产的金属粉末，除了具有气体雾化制粉技术的冷速高、晶粒细、成分均匀、固熔度高等特点外，还具有粉末纯、含氧量低、细粉收得率高、外貌球形度高等一系列优点。

具体实施方式

以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定，本发明可以按发明内容所述的任一方式实施。

实施例1：

每次冶炼出钢量500kg。配料如下：纯铁405kg、99％铝块33kg，99结晶硅49kg，27.5％钛铁12.5kg、99％锰铁1.0kg、99％硫磺0.03kg。

先将纯铁、结晶硅在300℃以上烘烤2小时，装炉前将纯铁表面打磨干净；铝锭在200℃以上烘烤2小时；辅助材料石灰低温烘烤干燥；萤石冲洗后低温烘烤干燥。

将纯铁装好后打开炉底氩气，保持压力0.1Mpa大功率送电熔化；待纯铁全部熔化后降低送电功率，分别加入锰铁、硫磺、结晶硅、钛铁，然后加入铝锭；最后加入精炼剂碳，加碳后精炼时间为25-45分钟；起铸前吹氩净化钢液，待温度达到1475-1525℃、真空度＜1.33Pa时起铸，盖好炉盖并密封，送入氩气保护铸坯。

本专利产品已得到武汉欣达磁性材料有限公司使用验证，物化性能完全符合要求、技术参数完全达标。