[发明专利]一种金属磁粉芯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性材料的制造技术领域，具体涉及一种金属磁粉芯的制备方法。

背景技术

软磁材料是应用最广泛、种类最多的一类磁性材料。软磁材料种类很多，大致可以分为金属软磁材料和铁氧体软磁材料。其中金属软磁材料又可分为电工纯铁、硅钢、坡莫合金、超坡莫合金、铁铝合金、铁硅铝合金、非晶纳米晶合金以及金属磁粉芯。

金属磁粉芯是金属软磁粉末通过粉末冶金工艺制备的一种软磁材料。随着信息技术和机电行业的快速发展，要求磁性器件往高频化、小型化、智能化及低损耗方向发展。金属磁粉芯在这些方面都表现出了比传统的软磁材料，如：硅钢片和软磁铁氧体等更大的优势。金属磁粉芯种类很多，根据磁粉成分的不同，可以分为铁粉芯、铁硅磁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁硅镍磁粉芯、高磁通磁粉芯和铁镍钼磁粉芯等。

铁硅铝合金是1932年在日本仙台被开发出来的，因此又被称为仙台斯特合金，其成分为Fe-9.6Si-5.4Al。在该成分时，合金的磁致伸缩系数和磁晶各向异性常数几乎同时趋于零，并且具有高的磁导率和低的矫顽力，但是它的质地太脆，不易进行冷加工。为了改善铁硅铝合金的磁性能和加工性能，研究者们在合金中添加Ni、Co、Cu、Cr、Mn和Zr等元素对合金进行成分优化。

合金类软磁材料具有高的磁导率μ、高的饱和磁通密度B_s，但是电阻率过低，在高频条件下使用时，随着频率的升高，其涡流损耗会急剧增大而导致不能使用。于是，相关研究人员将绝缘介质均匀包覆在磁性颗粒表面，然后压制成磁粉芯，粉末颗粒由于被非磁性绝缘介质隔开，其电阻率得到了大幅度的提高，因而大大降低了涡流损耗。同时磁粉芯内部形成了分布气隙，在磁化条件下可以储存非常大的能量。因此，金属磁粉芯虽然磁导率有所下降，但磁导率的频率稳定性、品质因数Q值和工作频率范围得到了提高。

公开号为CN101236813的中国发明专利公开了一种高饱和磁化强度的掺钴仙台斯特合金的制备方法，包括以下步骤：1）将原料Fe、Si、Al、Co放入中频真空感应炉中熔炼，得到母合金；2）将熔炼好的母合金放入快淬设备中，合金铸锭在高纯惰性气体保护下经过重熔后被迅速浇注到高速旋转的辊轮上，得到快速冷凝的薄带；3）采用球磨工艺进行扁平化处理，得到扁平粉末；4）将扁平粉末放入不锈钢管中，抽真空，充入惰性保护气体，将不锈钢管放入管式炉中加热，保温，随炉冷却；5）扁平粉末与粘结剂混炼加工成的薄片，放入热处理炉中加热，保温，空冷。该技术方案工艺简单，适合大规模生产，产品有较高的工作温度和磁导率，磁屏蔽效果大大提高，但是利用该方法制得的产品，其电阻率较低，在高频下的涡流损耗较大，限制了高频下的应用，而且它的形状为单一薄片状，很多场合受限于形状而不能使用。

公开号为CN101236812的中国发明专利公开了抗电磁波干扰铁硅铝镍合金的制备方法，包括以下步骤：1）将原料Fe、Si、Al、Ni放入中频真空感应炉中熔炼，得到母合金；2）将熔炼好的母合金放入快淬设备中，合金铸锭在高纯惰性气体保护下经电弧重熔后被迅速浇注至高速旋转的水冷辊轮上，得到快速冷凝的薄带或薄片；3）将薄带或薄片放入球磨机中进行扁平化处理，得到扁平粉末；4）将扁平粉末放入不锈钢管中，充入高纯惰性气体，将不锈钢管放入管式炉中进行热处理；5）扁平粉末与粘结剂混炼加工成薄片。该技术方案在Sendust合金中加入适量的Ni，改善了合金的加工性能，减少球磨时间，同时也提高了磁导率，但是利用该方法制得的产品，其电阻率较低，在高频下的涡流损耗较大，限制了高频下的应用，而且它的形状为单一薄片状，很多场合受限于形状而不能使用。

综上所述，目前市场上生产的合金软磁材料在高频下涡流损耗大，形状单一等缺陷限制了它们的大规模生产和应用。而将合金粉末利用粉末冶金方法制备成金属磁粉芯，高频下的损耗就会大大降低，同时，磁粉芯可以制备成各种形状，解决了因形状单一而限制应用的问题。然而，目前还没有该类金属磁粉芯制备的相关报道，这就迫切要求研究人员进行相关的研究工作。

因此，寻求一套合适的工艺流程以制备一种高性能金属磁粉芯已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种高性能金属磁粉芯的制备方法，解决了现有合金软磁材料高频涡流损耗大，形状单一等缺陷。

一种金属磁粉芯的制备方法包括如下步骤：