[发明专利]一种复合软磁材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金领域，具体涉及一种用粉末冶金方法制备具有 高密度的、高磁感的复合软磁材料及其制备方法。

背景技术

软磁材料应用领域广泛，可用于电动机的定子和转子、变压器以及 感应器的铁芯等。与硅钢叠层技术相比，软磁材料具有显著的优点，特别 是在制造具有复杂形状的软磁磁性部件时其优势更为明显。该材料可以 通过选择合适的润滑剂和/或粘结剂包覆铁基粉末后压结，然后在一定温 度下热处理或烧结。同时所选润滑剂对于实现材料的高密度和压制部件 脱模是非常关键的。本发明提出用活性碳酸钙作为润滑剂，它同时具有 润滑和绝缘性能，为了更好地获得高密度的软磁材料部件，可适当添加 金属偶联剂作为金属助粘剂，将活性碳酸钙和金属偶联剂对铁粉颗粒表 面进行包覆，以达到较好的绝缘性。同时，活性碳酸钙价格低廉、易得， 润滑效果好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、材料成本低，密度高、 磁感应强度大的复合软磁材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明是由如下技术方案实现的：

一种复合软磁材料，由雾化铁基粉末、润滑剂和金属助粘剂组成， 金属助粘剂和润滑剂均匀包覆在雾化铁基粉末颗粒表面；其中，润滑剂 为纳米活性碳酸钙和/或纳米三氧化二铝，金属助粘剂为钛酸酯；所述润 滑剂的质量为雾化铁基粉末质量的0.01-2％，金属助粘剂的质量为雾化铁 基粉末质量的0.01-2％。

所述雾化铁基粉末是雾化纯铁粉、雾化铁镍粉或其混合粉，其中雾 化纯铁粉和雾化铁镍粉的混合粉中，雾化铁镍粉的质量占雾化铁基粉质 量的比例≤5％。

所述雾化铁基粉末的粒径范围满足：至少30％、优选至少60％的雾 化铁基粉末由粒径大于20μm的颗粒组成，粒径大于40μm的颗粒≤5％， 粒径在1μm以下的粉末颗粒≤10％。

所述润滑剂中活性碳酸钙的粒度为10nm-2μm，优选纳米级(≤100 nm)，润滑剂为纳米三氧化二铝和活性碳酸钙的混合润滑剂时，纳米三氧 化二铝质量占润滑剂总质量的比例≤10％。

所述金属助粘剂是钛酸正四丁酯或钛酸四异丙酯。

一种制备复合软磁材料的方法，包括如下步骤：

将雾化铁基粉末与润滑剂和金属助粘剂分散于有机溶剂中，使得雾 化铁基粉颗粒表面均匀包覆一层该润滑剂和助粘剂；再将包覆好的雾化 铁基粉颗粒在550-750MPa的压力下压制，压制好的部件在120-200℃下 真空退火10-60分钟，再在500-700℃氩气、氮气或真空保护气氛下退火 30-180分钟，得到所需复合铁基软磁部件；其中润滑剂为活性碳酸钙和/ 或纳米三氧化二铝，金属助粘剂为钛酸酯。

所述雾化铁基粉末在进行润滑剂包覆之前为水雾化后的原始粉末或 经过氢化处理或磷酸化处理后的雾化铁粉。

所述包覆步骤为机械搅拌混合包覆或超声振荡包覆，然后放置直至 有机溶剂蒸发。

所述压制步骤是在50-60℃下压制，或常温下压制。

所述有机溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮中的一种，优选乙醇。

雾化铁基粉末粒径范围应满足：至少30％、优选至少60％的雾化铁 基粉末由颗粒度超过20μm的颗粒组成，粒径大于40μm的颗粒最多占 5％，粒径在1μm以下的粉末颗粒不多于10％。选择合适粒径的雾化铁基 粉末，是获得高密度材料的前提之一。

本发明方法中的润滑剂为活性碳酸钙，粒度为10nm-2μm，优选纳米 级(≤100nm)，纳米级的活性碳酸钙颗粒能够均匀分散于铁基粉颗粒表面， 增加了铁基粉颗粒的流动性，同时提高了铁基粉颗粒表面的绝缘性。本 发明所选润滑剂能同时作为成型部件的脱模剂。

本发明方法中，可以获得更高密度、高磁感的软磁材料。

添加剂(包括润滑剂和助粘剂)在复合材料中的总用量要适度。添 加剂过少则压接材料致密低，导致复合材料磁感也不高；无磁性的添加 剂过多，则会降低复合材料磁感。

本发明方法中的雾化铁基粉末在进行包覆之前，可直接采用雾化铁 基粉原粉与润滑剂进行直接包覆，无需预处理，也可对雾化铁基粉原粉 进行氢化工艺处理。