[发明专利]高强度高磁导率高饱和磁通密度软磁复合材料的烧结方法

说明书

本发明公开了一种高强度高磁导率高饱和磁通密度软磁复合材料的烧结方法，属于软磁复合材料技术领域。上述方法包括：步骤1：制备核壳结构的软磁粉末；步骤2：将步骤1中软磁粉末与一定质量分数的润滑剂和粘结剂混合均匀；步骤3：将上述步骤2的混合物在一定温度压力下压制成型；步骤4：将成型材料放置在烧结炉中，升温至180‑200℃，抽真空，然后保温45‑90分钟，再升温至400‑450℃，抽真空，然后保温30‑60分钟，再升温至600‑750℃并通入蒸汽，然后保温10‑15分钟；步骤5：降温冷却至室温。本发明制备的软磁复合材料具有磁滞损耗和涡流损耗低，饱和磁通密度高，磁导率高，强度高等优点。

技术领域

本发明涉及软磁复合材料技术领域，具体是提供一种高强度高磁导率高饱和磁通密度软磁复合材料的烧结方法。

背景技术

铁基软磁复合材料(又称SMC材料)具备高磁感应强度、高磁导率、低矫顽力和低损耗的性能特点，在电气、计算机、通讯等领域有着诱人的应用前景。随着地球能源日益紧缺，减少能源损耗成为一种紧迫的要求；要减少各电磁器件的能源消耗，必须要解决SMC材料高频下涡流损耗高的问题，而在其表面形成完整的高电阻率包覆层是降低涡流损耗的关键。在SMC材料的制备工艺中，首先要通过绝缘包覆工艺进行完整、有效的包覆。现在常见的包覆方法分为有机包覆、无机包覆以及有机-无机双包覆，其中有机无机双包覆集合了包覆层热稳定性高，塑性强等优点，被证明是有效的绝缘包覆工艺。

如专利CN103862033A采用磷酸盐层和硅氧烷层包覆铁粉可有效降低材料的损耗。其次，SMC材料的烧结热处理工艺对材料最终包覆层性质有着至关重要的影响，在不破坏绝缘包覆层的情况下将SMC材料内部的粘结剂润滑剂等全部排出以及消除由于模压成型带来的内应力是SMC材料烧结热处理的目的。

目前，SMC材料多采用一步烧结热处理的方法，例如专利CN105132786A提供了真空条件下400～450℃对SMC材料进行烧结热处理的方法；CN106920622A公开了在空气中500～530℃条件下对SMC材料进行烘烤的方法；CN102962465B采用氢气/氮气气氛600℃-900℃之间对SMC材料烧结热处理60～150分钟；CN104425093B采用的烧结热处理工艺参数为：450-850℃，处理时间20-60min；气氛为N₂/H₂气氛或空气气氛。

发明人在研究过程中发现，以上方法均采用一步烧结，这种方法在润滑剂、粘结剂等挥发的低温阶段没有保温，导致由于气体挥发带来的空隙不能得到完全的恢复，导致材料孔隙率增大，降低材料的磁导率、磁化强度及力学性能，而高温阶段烧结时间短会造成内应力残留，从而使材料矫顽力过大带来高的磁滞损耗；时间过长则会破坏材料绝缘包覆层，使涡流损耗增大。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种高强度高磁导率高饱和磁通密度软磁复合材料的烧结方法，制备的软磁复合材料具有磁滞损耗和涡流损耗低，磁导率高等优点。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

本发明提供一种高强度高磁导率高饱和磁通密度软磁复合材料的烧结方法，包括：

步骤1：制备核壳结构的软磁粉末；

步骤2：将步骤1中软磁粉末与一定质量分数的润滑剂和粘结剂混合均匀；

步骤3：将上述步骤2的混合物在一定温度压力下压制成型；

步骤4：将成型材料放置在烧结炉中，升温至180-200℃，抽真空，然后保温45-90分钟，再升温至400-450℃，抽真空，然后保温30-60分钟，再升温至600-750℃并通入蒸汽，然后保温10-15分钟；

步骤5：降温冷却至室温。

进一步的，所述步骤1中，核壳结构的软磁粉末为二氧化硅、三氧化二铝、磷酸铁或氧化镁无机绝缘层包覆高纯水雾化铁粉组成的核壳结构软磁粉末。