[发明专利]一种气雾化制备核壳结构软磁材料的装置及方法

权利要求书

1.一种气雾化制备核壳结构软磁材料的装置，其特征在于，包括依次连接的真空熔炼系统、气雾化包覆系统和粉末收集室；所述真空熔炼系统包括真空熔炼室，所述真空熔炼室由隔板分割为低熔点金属熔炼系统和高熔点磁性材料熔炼系统，所述真空熔炼室内设有第一真空系统、第一保护气氛气路和第一冷却系统；所述气雾化包覆系统包括雾化室，置于雾化室的设于低熔点金属熔炼系统的下方的等离子电弧系统、设于高熔点磁性材料熔炼系统的下方的等离子电弧-气雾化系统、第二真空系统、第二保护气氛气路、Ar气路和第二冷却系统；

所述低熔点金属熔炼系统包括第一高频熔炼线圈和第一熔炼坩埚；所述第一熔炼坩埚下端设有第一导流管，所述等离子电弧系统包括依次设于第一导流管下方的第一电极枪和熔池；

所述高熔点磁性材料熔炼系统包括第二高频熔炼线圈和第二熔炼坩埚，所述第二熔炼坩埚下端设有第二导流管；

所述等离子电弧-气雾化系统包括依次设于第二导流管下方的高压非氧化气路、气雾化喷嘴和第二电极枪。

2.根据权利要求1所述的一种气雾化制备核壳结构软磁材料的装置，其特征在于，所述隔板设有通孔，所述隔板的材质为金属或陶瓷。

3.根据权利要求1所述的一种气雾化制备核壳结构软磁材料的装置，其特征在于，所述第一电极枪至少两个且同圆心呈偶数对称排列，所述第一电极枪的电极距离圆心3~5mm，所述第一电极枪与熔池内低熔点金属液面的间距为3~5mm；所述第一电极枪与第一导流管的夹角为30~90^o。

4.根据权利要求1所述的一种气雾化制备核壳结构软磁材料的装置，其特征在于，所述第二电极枪设于气雾化喷嘴下方3~5mm处；所述第二电极枪至少两个且同圆心呈偶数对称排列，所述第二电极枪的电极距离圆心3~5mm；所述气雾化喷嘴设有中心孔，所述中心孔与第二导流管相连通。

5.根据权利要求1所述的一种气雾化制备核壳结构软磁材料的装置，其特征在于，所述高压非氧化气路的出气口与第二导流管的夹角为0~90^o。

6.一种利用如权利要求1-5任一所述的装置气雾化制备核壳结构软磁材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将低熔点金属投入第一高频熔炼线圈内，将高熔点磁性材料投入第二高频熔炼线圈内，密封好真空熔炼室，通过第一真空系统和第二真空系统对整个装置进行抽真空，将第一保护气体通过第一保护气氛气路通入到真空熔炼室内，将第二保护气体通过第二保护气氛气路通入到雾化室和粉末收集室内；高纯Ar气通过Ar气路反冲入雾化室；

（2）用第一高频熔炼线圈和第二高频熔炼线圈先后分别对低熔点金属和高熔点磁性材料进行熔化，先后间隔时间为10~30min；待其熔化后熔体温度超过材料熔点100~300 ^oC后，分别形成稳定连续的低熔点金属液流和高熔点磁性材料液流；

（3）低熔点金属液流在重力的作用下沿第一导流管自由下落到熔池中，同时，对第一电极枪施加电压对熔池中的低熔点金属液流进行起弧放电，促使其挥发；

高熔点磁性材料液流在重力的作用下沿第二导流管自由下落至气雾化喷嘴，从高压非氧化气路中通入高压非氧化气体，同时，对第二电极枪施加电压对气雾化喷嘴喷出的高熔点磁性材料液流进行起弧放电，形成高熔点磁性材料液滴；

（4）高熔点磁性材料液滴表面吸收步骤（3）挥发的低熔点金属液流，经第二冷却系统冷却凝固，形成低熔点金属层，落入设备下端的粉末收集室；低熔点金属层遇空气氧化后形成低熔点金属氧化层，即得核壳结构软磁材料。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

步骤（1）中，抽真空后的装置内的真空度至少达到1×10^-3Pa；

所述真空熔炼室、雾化室和粉末收集室的气体压力为0.10~0.5 MPa；

所述雾化室内部高纯Ar气的压力为0.01~0.05 MPa；

所述低熔点金属为Al、Sn或Bi；

所述高熔点磁性材料为Fe、FeSi合金或FeSiAl合金；

步骤（2）中，所述第一高频熔炼线圈和第二高频熔炼线圈的功率为10~300 kW。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，第一电极枪和第二电极枪施加电压为30~100 V，气雾化的压力为0.5~20 MPa；步骤（4）中，所述核壳结构软磁材料的粒度为0.1~50μm，氧含量为100~2000 ppm。