[发明专利]一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法

说明书

本发明属于磁性材料中金属磁粉芯的制造领域，提供了一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法，该方法是将塑性较好、粒度更细的金属磁性颗粒经绝缘处理后，适量添加到经相同方法绝缘处理后的硬脆性铁基磁性粉末中，经混合均匀，随后添加润滑剂，压制成形，最后退火热处理即得磁粉芯。本发明充分利用了塑性较好的金属软磁粉末具有较好的成型形、较高的饱和磁感应强度和颗粒更细具有良好的填充性、低的损耗等特点，弥补了硬脆性铁基磁性粉末因为脆性大而难以成型、致密度低等不足，从而提高了整个磁粉芯的磁导率、降低损耗。采用本技术工艺简单、易操作、能耗低、提高产品生产效率；采用本发明所制备的磁粉芯致密度高，具有更好的磁性能及频率稳定性。

技术领域

本发明属于金属粉末冶金及磁性材料领域，特别涉及一种提高硬脆性Fe基磁粉芯磁性能的方法。

背景技术

金属磁粉芯具有较高的磁导率、低的涡流损耗和总损耗，作为电抗器、变压器、电感器、滤波器、调频扼流圈及开关电源的铁芯部分，广泛地应用于电讯、雷达、电视、电源等技术中，它的工作频率可以从几十赫兹到兆赫兹量级。

为了提高金属软磁材料的电阻率，降低在交流下应用的损耗，特别是涡流损耗，通常在原料成分中添加Si、Al、Cr、B、P等元素，形成包括Fe-Si、Fe-Al、Fe-Cr、Fe-Si-Al、Fe-Cr-Al、Fe-Si-Cr、非晶纳米晶等在内的铁基软磁材料。并通过把软磁材料制成粉末再对粉末进行绝缘处理而进一步提高电阻率，以达到降低涡流损耗的目的。由于以上提到的这些金属软磁所形成的合金或化合物硬度较高，而且脆性大，因此其所制成的粉末在成形时需要较多的粘结剂和更大的压力才得以成型；且所制备的磁粉芯致密度低，成形过程中弹性后效大，产生的废品率也较大，对模具的损伤以及需要更高压力的压机。因此普通的制备方法具有制备困难，能耗高，磁性能偏低等问题。为此，有必要采取措施来解决上述问题。

采用复合磁粉芯的方法可以有效地提高单一脆性磁性粉末的磁导率。如文献(黄伟兵，Fe/FeSiB磁粉芯软磁性能研究，功能材料，2010，41(11)：2010-2013)采用纯Fe粉添加到FeSiB粉中制成复合磁粉芯，其磁导率由不添加时的28增加到添加30％Fe量时的32，达到最佳磁导率值；但是由于铁粉具有电阻率小、频率稳定性差的特点，因此将其复合于磁粉芯内会导致涡流损耗的增大，且其磁性能受频率的影响将增大。中国发明专利201710977964.5采用磷化处理的Fe粉与未磷化处理的FeSiB非晶粉混合制备复合磁粉芯，在一定Fe粉添加范围内，磁导率先升高后降低；而损耗则随添加量增加而增大。文献(陆曹卫，非晶Fe₇₄Al₄Sn₂P₁₀C₂B₄Si₄与Fe₁₇Ni₈₁Mo₂复合磁粉芯的性能研究，粉末冶金工业，2006，16(6)：10-13)报道采用同等粒度(<38μm)的非晶粉末与FeNiMo粉末制成混合磁粉芯，随着FeNiMo含量的增加，磁导率先升高后降低，磁导率随频率的稳定性也变差，损耗变化情况未见报道。中国发明专利201811019618.7采用高磁导率的FeNiMo磁粉芯镶嵌入低磁导率的FeSiB、FeSi、FeSiAl磁粉芯制成复合磁粉芯有效低提高了磁导率，对于损耗变化情况也未见报道。综上所述，添加塑性金属磁性粉末(如纯Fe、FeNi、FeNiMo)于脆性金属粉末中，如不对塑性磁性粉末进行粒度和形貌限制或绝缘再处理，尽管磁导率有所提高，但是磁损耗也增加，以及磁导率随频率变化的稳定性下降，起不到综合提升磁粉芯磁性能的目的。

尽管纯Fe、FeNi、FeNiMo等具有高的磁导率，但其损耗也高以及磁导率随频率的稳定性较差，填充到硬脆性磁性金属粉末中会提高整个磁粉芯的损耗以及降低磁导率随频率的稳定性。到目前为止，还未见通过控制塑性磁性粉末与硬脆性粉末的粒度以及粒度比并结合分别绝缘处理的技术来制备高性能Fe基磁粉芯的记载。

发明内容