[发明专利]一种非晶纳米软磁粉体的制备方法及其收集专用装置

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及软磁材料，具体地说是一种非晶纳米软磁粉体的制备方法及其收集专用装置。

背景技术

软磁材料由于具有较高磁导率、较小的矫顽力和易磁化等优良的磁性能，被广泛应用到各种电器，如变频电感器、变频变压器、互感器、电脑以及手机中。

目前应用的软磁材料有铁硅合金材料(主要用于变压器铁芯的制造)、各种软磁铁氧体材料材料和铁基非晶材料。其中，软磁铁氧体材料由于其饱和磁感应强度低、磁导率低以及低的居里温度等缺点极大地限制了它在小型化和平面化方面的发展；铁硅合金材料(硅钢片)虽然其具有高的饱和磁感应强度，但在同样的磁感应强度下其铁损耗远高于铁基非晶材料，且铁基非晶材料具有比硅钢片高的磁导率和低的矫顽力，所以随着铁基非晶合金材料的发展，其势必会取代硅钢片在配电器方面的市场。然而，铁基非晶材料虽然具有良好的软磁性能，但是至今其制备工艺比较复杂，其形状和尺寸受到极大的限制。限于目前技术，只能生产制备非晶薄带软磁材料，要获得大块的非晶软磁材料，就必须开发新技术新工艺。机械合金法就是利用非晶态粉末在过冷液相区内粘度大幅度下降的特性，施加一定的压力使材料发生均匀流变，从而复合为块体的方法；此外，还有烧结法。另外，除了块状非晶合金软磁材料，非晶纳米软磁粉体由于颗粒小、表面曲率和表面积大的特性；在磁性、催化性和热阻方面，非晶纳米软磁粉体与其他状态的非晶软磁材料相比也显示出奇特的性能，复合纳米铁芯就是利用非晶纳米软磁粉体的磁学性能制备的一种软磁材料，因此非晶纳米软磁粉体也越来越受到关注。

目前，现有的非晶纳米软磁粉体的制备方法存在制备工艺繁琐、耗时长以及制备的纳米软磁粉体软磁性能不佳和收集困难的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种非晶纳米软磁粉体的制备方法及其收集专用装置，采用“以块制粉”的加工思路，从根本上对原料合金配方进行了优化，并在熔炼的步骤中结合了飞秒激光这一高效快速的加工技术，从而保证了所制得的非晶纳米软磁粉体具有优异的磁学性能，又设计了与本发明制备工艺相匹配的专用的粉体收集专用装置，保证了粉体的收集效率和质量，大幅减少了粉体损失，由此克服了现有的非晶纳米软磁粉体的制备方法存在制备工艺繁琐、耗时长以及制备的纳米软磁粉体软磁性能不佳和收集困难的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种非晶纳米软磁粉体的制备方法，步骤如下：

第一步，熔炼合金原料制成铸锭：

采用中频炉，在温度1500℃，将合金原料熔炼制成铸锭，所述合金原料的配料按照合金元素质量比满足：(Fe_xCo_yNi_z)Si_aB_bZr_cM_d，其中，M为促进非晶形成的金属元素Cu、Nb或Y中的1～2种，65≤x≤90，0≤y≤18，0≤z≤15，1≤a＜15，1≤b≤16，0≤c≤6，0＜d≤3；

第二步，铸锭的切割：

采用线切割机将第一步中所得铸锭切割成至少两个相对面光滑平整的块体；

第三步，块体的打磨抛光：

将第二步所得的块体的一个表面打磨抛光，该打磨抛光面为第二步中所得的光滑平整的两个相对面中的一个，然后用无水乙醇超声清洗该块体30min，然后烘干；

第四步，粉体的制备：

将第三步所得打磨抛光后的块体置于粉体收集专用装置中的装有循环液体的玻璃容器内置有的水平衬板上，进行激光烧蚀，使激光烧蚀区域的铸锭迅速熔融成液态或者直接气化，而后在收集专用装置的玻璃容器所盛循环液体中快速冷凝，得到纳米级的固体小颗粒的软磁性粉体被收集到收集专用装置的粉体收集槽中；

第五步，粉体的清洗和干燥：

倒出收集槽中的循环液体，并用无水乙醇清洗3次，然后撤去电磁场，将收集槽中的软磁性粉体收集后，置于真空干燥箱中，于温度为50℃，真空度为≤9×10^-3Pa，干燥5小时，制得非晶纳米软磁粉体。

上述一种非晶纳米软磁粉体的制备方法，所述循环液体为水或闪点高流动性强的有机溶剂。

上述一种非晶纳米软磁粉体的制备方法，所述闪点高流动性强的有机溶剂为甲基硅油。