[发明专利]铁硅铝软磁粉末及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁硅铝软磁粉末及其制造方法，属于金属磁性材料领域。

背景技术

软磁材料从纯铁、硅钢到坡莫合金等已有100多年的发展历史；近二十多年来先后发展起来的非晶态合金和纳米晶合金等新型软磁合金材料，使软磁材料的组织结构从晶态跃向非晶态，又从非晶态发展为纳米晶态，从而把软磁合金新材料的研发与应用推向了一个新的高潮。材料研究工作者曾长期致力于研究同时具有高饱和磁感应强度、高磁导率、低损耗的软磁材料，谓之“二高一低”的“理想”软磁材料，但是始终未能实现。金属软磁合金不仅微观结构新颖、不同于晶态和非晶态，而且具有综合的优异软磁特性、即具有较高饱和磁感应强度、高磁导率、低损耗等；与此同时，该合金还具有生产工艺简单、成本低、无污染等特点。因而可以讲，金属软磁合金的出现是软磁材料的一个突破性进展，它解决了人们长期努力研究而未能解决的难题；其贡献就在于：①找到了一条使Fe基合金晶粒细化到1～20纳米而饱和磁致伸缩系数和磁晶各向异性常数又同时趋于零的途径；②改变了以往各类软磁材料的磁导率、损耗与饱和磁感应强度相冲突，磁性能与成本相冲突的状况。但具体到生产软磁材料，国内水平与发达国家水平存在着差距。现代电子技术向高频、高效、大功率、小型、节能方向发展，对软磁材料提出了越来越高标准的要求。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题，提供一种铁硅铝软磁粉末。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

铁硅铝软磁粉末，它的组成成分中含有9～10wt%的硅，5～6wt%的铝，0.5～1wt%的铬，余量为铁。

通常作为微量元素添加入铁硅铝软磁粉末的金属元素有Mn、La、Ni、Ta。经过反复实验，发明人添加了Cr，这改善了材料的塑性，有利于材料的扁平化处理。如采用球磨处理工艺对铁硅铝合金料进行改型处理，可获得扁平薄片状外形结构，也使其晶粒细化并获得晶粒尺寸小于交换作用长度的纳米晶结构，材料的微波复磁导率实部和虚部均有显著提高，介电常数有效降低。

本发明的另一个目的是提供上述铁硅铝软磁粉末的制造方法。

铁硅铝软磁粉末的制造方法，包括以下步骤：

①将铁铝合金、铁粉、硅粉和铬粉冶炼成含硅9～10wt%、铝5～6wt%、铬0.5～1wt%的合金；

②将步骤①制得的合金破碎成合金块，将该合金块倒入球磨机并在该在球磨机中添加占合金块质量3～6%的分散剂，然后通过球磨机将合金块研磨成100目以下的合金粉末；所述分散剂为十二烷基苯磺酸、聚乙二醇、硅烷偶联剂和正己烷的混合物；

③对经过步骤②制得的合金粉末进行热处理，热处理包括加热、保温和冷却三个阶段，所述三个阶段均在以氮气为保护气体的条件下进行，保温阶段的温度控制为900～950℃，冷却阶段以≥10℃/ min的冷却速度冷却至室温。

本发明上述技术方案中，不用纯铝作为原料，其原因在于，由于铝的熔点低，在660℃左右，而铁水的温度在1500℃上下，使得铝在溶解的过程中容易挥发，所以铝含量控制难度大，另外由于铝的密度低，合金溶液的上半部分铝的含量高，容易造成合金成分的均匀性差。而本发明采用铁铝合金作为原料之一，铁铝合金熔点要比铝的熔点高300℃左右，而且密度大，溶解时容易下沉，所以有效地解决了上述难题。

本发明上述技术方案中，原料中添加有铬，且添加量控制在一定范围内使得经过步骤①制得的合金中铬元素含量控制在0.5～1wt%。铬的添加有利于改善材料的塑性，有利于材料的扁平化处理。如采用球磨处理工艺对铁硅铝合金料进行改型处理，可获得扁平薄片状外形结构，也使其晶粒细化并获得晶粒尺寸小于交换作用长度的纳米晶结构，材料的微波复磁导率实部和虚部均有显著提高，介电常数有效降低。

采用球磨工艺要克服一个难点是确保铁硅铝合金在球磨的过程中表面不要被氧化，由于在球磨高速转动的情况下，磨机连续工作，球磨筒体内的温度就可以达到180℃以上，在这样的温度下，细小的金属粉末的表面会被氧化，而氧化的结果会造成粉体的功耗大，导磁率降低。而在进行球磨的同时持续加入质量分数为3～6%的分散剂就可以使球磨桶内的温度降低到80～90℃之间，大大降低了粉末表面的氧化程度；所述分散剂是十二烷基苯磺酸、聚乙二醇、硅烷偶联剂和正己烷的混合物；该分散剂具有挥发性，在后续工艺热处理时能够完全挥发掉所以不会影响粉末的物理成分，不会对粉末的质量造成不良影响。