[发明专利]一种制备高磁导率烧结铁基软磁产品的方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，提供了一种制备高磁导率烧结铁基软磁产品的方法。

背景技术

纯铁是一种应用最早、价格最便宜的金属软磁材料，它具有较高饱和磁感应强度(Bs=2.15T)和较高居里温度(T_C=770℃），被广泛应用于电力和电子工业中。随着磁路元器件向微型化、多功能化方向发展，所使用的软磁合金零部件的尺寸越来越小，形状也越来越复杂。采用传统的机械加工方法制备这些软磁合金零部件，存在原材料浪费大，周期长，成本高，效率低的缺点。

粉末冶金工艺制备软磁产品具有近净成形的特点，所制备产品不需要或只需要微量加工，是一种节约能源和资源、低成本的制备技术，在软磁零部件的制备中得到广泛的应用。粉末冶金方法制备软磁材料的最大缺点是由于产品中存在一定数量孔隙，致密度低，微观组织不理想，受孔隙和晶界影响，造成材料的磁性能（尤其是磁导率）远低于传统铸锻材料。例如，传统压制方法制备的纯铁软磁材料的密度通常低于7.2g/cm³，相对不超过密度92％（纯铁的理论密度为7.87g/cm³），材料的磁导率通常不高于5mH/，而铸锻纯铁致密度为100％，最大磁导率大于15mH/m，是传统粉末冶金纯铁软磁的3倍左右。对于软磁产品，通常希望材料的磁导率和磁感应强度要高，矫顽力要低，从而提高功能和效率，实现器件的小型化、轻量化和高性能化。

为了提高粉末冶金软磁材料的密度和磁性能，中国专利（ZL201010216980.0）介绍了采用热压或热等静压方法提高材料的密度，并通过后续热处理提高材料的磁性能，该方法的主要缺点是热压或热等静压工艺对设备要求高，很难实现产品的低成本、大规模的生产。中国专利（ZL201310240381.6）介绍了一种粉末冶金制备纯铁和铁磷软磁产品的方法，主要是通过粒度搭配、增塑处理从而提高粉末压缩成形性，制备出高密度压坯，进而制备高性能和高精度铁基软磁合金，该方法需要采用雾化铁粉为原料，通过粒度搭配、塑化热处理等工艺获得高流动性和高压缩性的成形粉末原料，工艺较复杂。中国专利（申请（专利）号：CN201310400060.8）介绍了一种采用制备高性能复杂形状纯铁软磁的方法，该方法采用羰基铁粉为原料，利用注射成形技术制备复杂形状和高性能的纯铁软磁产品，该方法需要采用价格较昂贵的羰基铁粉作原料，成本较高，工艺也比较复杂。美国专利（US005963771A）介绍了采用添加磷元素的方法提高材料的密度，加磷可形成瞬时液相烧结，促进材料的致密化，提高材料的密度和性能，但由于合金元素磷的加入，会降低材料的饱和磁感强度，损害材料的磁性能，另外，液相烧结产品易于变形，尺寸精度不易控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备高磁导率烧结铁基软磁产品的方法，制备出的产品密度大，相对密度高，磁导率高，矫顽力要低。

本发明实现上述发明目的，制备高磁导率烧结铁基软磁产品的方法所采用技术方案为：

一种制备高磁导率烧结铁基软磁产品的方法，包括如下步骤：

a、原料粉末：所采用铁粉为雾化铁粉或还原铁粉，粉末粒度为150~50μm；

b、高速压制成形：将铁粉在高速压制成形机上压制成形，获得密度不低于7.5g/cm³的压坯；将铁粉在高速压制成形机上，可根据需要调整压制速度，也可以采用多次压制的方法，获得密度不低于7.5g/cm³的压坯；

e、烧结和热处理：将压坯在1400-1500℃的温度下进行烧结和热处理0.5～10小时；制备出高密度和高磁导率的铁基软磁产品。

烧结和热处理后以3℃/min的降温速率降到1000℃后随炉冷却至室温。

产品的密度大于7.8g/cm³，相对密度大于99％，最大磁导率大于12mH/m，矫顽力小于60A/m，B₆₀₀₀大于1.70T。

本发明是将粉末高速压制成形与强化烧结技术相结合来制备高密度和和高性能铁基软磁产品。首先利用高速压制技术获得高密的压坯，再利用相变强化烧结进一步提高材料的密度，促进晶粒的长大，完善微观组织结构，制备出组织均匀、高密度和高性能的铁基软磁产品。