CN103377786B - 一种铁硅铝合金磁粉芯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁硅铝合金磁粉芯的制备方法，包括如下步骤：（1）取铁硅铝粉末，按粒度进行配比；（2）在配好的铁硅铝粉末中加入绝缘包覆剂后干燥；（3）干燥后的粉末混合均匀，干压成型，将其压制成坯样；（4）将坯样于保护气氛中保温0.5~3小时，空冷，喷涂，得到目标产物。本发明提供的铁硅铝合金磁粉芯的制备方法，采用无机绝缘粘结包覆工艺，工艺简单，对环境无污染，绝缘层均匀，退火后的产物抗拉强度高，不需固化，提高了生产效率。产物综合性能好，高于行业标准。
Description
技术领域
本发明涉及磁性物体的制造技术领域，具体涉及一种铁硅铝合金磁粉芯的制备方法。
背景技术
金属软磁磁粉芯中常见的有铁粉芯（Fe）、高磁通磁粉芯(Fe-Ni)、铁硅铝磁粉芯（Fe-Si-Al）、铁镍钼磁粉芯（Fe-Ni-Mo）、铁硅镍磁粉芯（Fe-Si-Ni）和铁硅磁粉芯(Fe-Si)。这些金属软磁粉芯各有优点，根据性能、价格的特点分别应用于各个领域，如铁镍钼磁粉芯主要用于军事领域，铁粉芯和铁硅铝磁粉芯主要用于民用市场。
上世纪八十、九十年代开始，非晶、纳米晶磁粉芯的研制成功，进一步拓宽了金属软磁磁粉芯的种类。工业上废旧或破损的非晶、纳米晶带材通过机械破碎及气流磨的方式制成非晶、纳米晶磁粉，然后压制成相应的磁粉芯。这样可以提高带材的使用效率，增加工业附加值。
由于铁硅铝磁粉芯性价比高，最近呈现快速增大产量的趋势。
专利号为ZL200710157107.7的中国发明专利公开了一种磁导率μ=125的铁硅铝磁粉芯的制造方法，包括以下步骤：a)取铁硅铝粉适量高速粉碎，粒度达-150～+400目的粗粉占10～50％，粒度达-400的细粉占5～90％；b)焙炒至温度达到30～80℃时加入钝化剂，焙炒至温度达到200～350℃时加入硅脂，继续焙炒至干燥；c)焙炒冷却后加入润滑剂；d)压制成型，压强：5～24吨/cm2；e)热处理，得目标产物。该技术方案的不足之处在于：①绝缘包覆的工艺步骤多，工序繁琐；②步骤b)加入有机物硅脂，使得所制得的目标产物产品抗老化性能差；对利用该技术方案所制得的产品进行测试，发现其直流叠加特性在40Oe时，有效磁导率仅为50%（有效磁导率为磁导率μ与真空磁导率μ0之比），在f=50kHz、Bm=1000Gs时铁损Pcv大于300mW/cm3，低于行业标准，而且产品的抗拉强度很低。
公开号为CN101090019的中国发明专利也公开了一种高磁导率FeSiAl磁粉芯的制造方法，包括如下步骤：1)采用真空感应炉冶炼FeSiAL合金扁锭；2)将上述合金扁锭经过机械破碎、在氢气气氛热处理炉内退火处理，得到合金粉末；3)将上述合金粉末添加云母粉、环氧树脂类粘接剂、硬脂酸类脱膜剂进行处理，模压成型；4)将上述成型制品放入氮气或氩气保护气氛热处理炉中进行热处理，得到高磁导率FeSiAl磁粉芯。该技术方案所制得的FeSiAl磁粉芯虽然性能较好，但其不足之处在于：①制得的产品粒度分布较宽，配比复杂；②热处理后的产物抗拉强度低，所以在热处理后通常需要进行浸渍、固化处理等，增加了生产工序，提高了生产成本，降低了生产效率。
公开号为特开平11-329821日本专利，在制备铁硅铝磁粉芯的过程中，虽然钝化处理采用氧气来替代中强酸，但其不足之处在于：①工艺难控制，难以形成均匀的膜层，降低了粘结包覆时磁粉胶与粉的结合力，导致产品抗拉强度降低，热处理后还需要浸渍、固化处理；②使用的树脂粘结剂，剂量较大，致使产物的磁性能偏低。
综上所述，现有的铁硅铝磁粉芯制备工艺，主要存在下述技术缺陷：①在制备过程中加入有机溶剂，不利于环保；或②制备工艺比较复杂，工序繁琐；或③退火热处理后需要进行固化处理，降低生产效率。
因此，如何提供一种制备工艺简单、低成本、高性能的铁硅铝磁粉芯，是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明提供了一种铁硅铝磁粉芯的制备方法，解决了现有技术产品性能差、制造成本高、工作效率低的技术缺陷。
本发明所采用的技术方案具体如下：
铁硅铝合金磁粉芯的制备方法包括如下步骤：
（1）按如下粒度的铁硅铝粉末进行混合，其中，-100目～+200目的铁硅铝粉末占总质量的10～30%，-200目～+400目的铁硅铝粉末占总质量的40～80%，-400目的铁硅铝粉末占总质量的10～30%；
（2）配制绝缘包覆液，其质量百分比组分为：2～5%的磷酸、4～10%的无机物质颗粒、0.1～1%的绝缘剂、0.5～2%的脱模剂，其余为水；
（3）往配好的铁硅铝粉末中加入绝缘包覆液进行钝化处理，绝缘包覆液与粉末的质量比为1：5；充分搅拌后烘干；
（4）将步骤（3）得到的混合物在1200～2500MPa的压强下成型，后将坯样放置于保护气氛中，于600～750℃下保温0.5～3小时，空冷，喷涂，得到铁硅铝合金磁粉芯。
所述的无机绝缘粘结颗粒的质量百分比组分为30～55%P2O5、34.9～59.9%ZnO、10～20%B2O3、0.02～20%CuO、0.02～10%Bi2O3、0.02～10%SrO5、0.01～5%Al2O3、0.01～5%Na2O、0.01～5%Li2O5、0.01～5%PbO。
所述的无机绝缘粘结颗粒的质量百分比组分为30～55%P2O5、35～60%ZnO、10～20%B2O3。
所述的无机绝缘粘结颗粒的粒度为5～20um。
所述的绝缘剂为高岭土、云母粉或滑石粉中的一种或几种。
所述的脱模剂为硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸钙或二硫化钼中的一种或几种。
所述的铁硅铝粉末的质量百分比组分为：Si9～10%，Al5～6%，Mn0.1～0.2%，Ti0.3～0.6%，其余为Fe。
所述的保护气氛为氮气、氩气或氢气。
本发明与现有技术相比具有的有益效果：
①械破碎所得的铁硅铝粉末较细，经粒度配比、钝化、粘结后，更容易压制，制得的产物功耗Pcv最小可达到245mW/cm3，直流偏磁特性μHo=40/μHo=0≥56%，性能高于行业标准；
②大大增加磁粉芯的径向抗拉强度，可达到36kgf以上（行业标准要求一般27kgf以上），从而不需要进行固化处理，提了生产效率；
附图说明
图1为磁导率μ=90和μ=125的铁硅铝磁粉芯的功率损耗行业标准曲线图；
图2为不同磁导率的铁硅铝磁粉芯的直流偏磁行业标准曲线图。
具体实施方式
实施例1
（1）按如下粒度的铁硅铝粉末进行混合，其中，-100目～+200目的铁硅铝粉末占总质量的10%，-200目～+400目的铁硅铝粉末占质量的80%，-400目的铁硅铝粉末占总质量的10%；
（2）配制绝缘包覆液，其质量百分比组分为：2%的磷酸、4%的无机物质颗粒、0.1%的高岭土、0.5%的硬脂酸锌，其余为水；
（3）往配好的铁硅铝粉末中加入绝缘包覆液进行钝化处理，绝缘包覆液与粉末的质量比为1：5；充分搅拌后烘干；
（4）将步骤（3）得到的混合物在1200MPa的压强下压制成环型坯样（即磁环），磁环的外径为22.90mm，内径为14.20mm，高为7.60mm。后将坯样放置于氮气气氛中，于600℃下保温0.5小时，空冷，喷涂，得到铁硅铝合金磁粉芯。
经检测，目标产物的相关电磁参数如表1：
实施例2
（1）按如下粒度的铁硅铝粉末进行混合，其中，-100目～+200目的铁硅铝粉末占总质量的15%，-200目～+400目的铁硅铝粉末占质量的60%，-400目的铁硅铝粉末占总质量的25%；
（2）配制绝缘包覆液，其质量百分比组分为：5%的磷酸、10%的无机物质颗粒、1%的云母粉、2%的硬脂酸钡，其余为水；
（3）往配好的铁硅铝粉末中加入绝缘包覆液进行钝化处理，绝缘包覆液与粉末的质量比为1：5；充分搅拌后烘干；
（4）将步骤（3）得到的混合物在2500MPa的压强下压制成环型坯样，磁环的外径为22.90mm，内径为14.20mm，高为7.60mm。后将坯样放置于氢气气氛中，于750℃下保温3小时，空冷，喷涂，得到铁硅铝合金磁粉芯。
经检测，目标产物的相关电磁参数如表2：
实施例3
（1）按如下粒度的铁硅铝粉末进行混合，其中，-100目～+200目的铁硅铝粉末占总质量的15%，-200目～+400目的铁硅铝粉末占质量的60%，-400目的铁硅铝粉末占总质量的25%；
（2）配制绝缘包覆液，其质量百分比组分为：3%的磷酸、8%的无机物质颗粒、0.1%的滑石粉、1%的硬脂酸钙，其余为水；
（3）往配好的铁硅铝粉末中加入绝缘包覆液进行钝化处理，绝缘包覆液与粉末的质量比为1：5；充分搅拌后烘干；
（4）将步骤（3）得到的混合物在1980MPa的压强下压制成环型坯样,磁环的外径为22.90mm，内径为14.20mm，高为7.60mm。后将坯样放置于氩气气氛中，于700℃下保温1小时，空冷，喷涂，得到铁硅铝合金磁粉芯。
经检测，目标产物的相关电磁参数如表3：
实施例4
（1）按如下粒度的铁硅铝粉末进行混合，其中，-100目～+200目的铁硅铝粉末占总质量的15%，-200目～+400目的铁硅铝粉末占质量的60%，-400目的铁硅铝粉末占总质量的25%；
（2）配制绝缘包覆液，其质量百分比组分为：3%的磷酸、8%的无机物质颗粒、0.1%的滑石粉、1%的二硫化钼，其余为水；
（3）往配好的铁硅铝粉末中加入绝缘包覆液进行钝化处理，绝缘包覆液与粉末的质量比为1：5；充分搅拌后烘干；
（4）将步骤（3）得到的混合物在1980MPa的压强下压制成环型坯样,磁环的外径为22.90mm，内径为14.20mm，高为7.60mm。后将坯样放置于氩气气氛中，于700℃下保温1小时，空冷，喷涂，得到铁硅铝合金磁粉芯。
经检测，目标产物的相关电磁参数如表3：
实施例5
（1）按如下粒度的铁硅铝粉末进行混合，其中，-100目～+200目的铁硅铝粉末占总质量的15%，-200目～+400目的铁硅铝粉末占质量的60%，-400目的铁硅铝粉末占总质量的25%；
（2）配制绝缘包覆液，其质量百分比组分为：3%的磷酸、8%的无机物质颗粒、0.1%的滑石粉、0.5%的硬脂酸锌、0.5%的二硫化钼，其余为水；
（3）往配好的铁硅铝粉末中加入绝缘包覆液进行钝化处理，绝缘包覆液与粉末的质量比为1：5；充分搅拌后烘干；
（4）将步骤（3）得到的混合物在1980MPa的压强下压制成环型坯样,磁环的外径为22.90mm，内径为14.20mm，高为7.60mm。后将坯样放置于氩气气氛中，于700℃下保温1小时，空冷，喷涂，得到铁硅铝合金磁粉芯。
经检测，目标产物的相关电磁参数如表3：
Claims (6)
1.一种铁硅铝合金磁粉芯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按如下粒度的铁硅铝粉末进行混合，其中，-100目~+200目的铁硅铝粉末占总质量的10~30%，-200目~+400目的铁硅铝粉末占总质量的40~80%，-400目的铁硅铝粉末占总质量的10~30%；
（2）配制绝缘包覆液，其质量百分比组分为：2~5%的磷酸、4~10%的无机绝缘粘结颗粒、0.1~1%的绝缘剂、0.5~2%的脱模剂，其余为水；所述的无机绝缘粘结颗粒的质量百分比组分为 30~55% P2O5、34.9~59.9% ZnO、10~20% B2O3、0.02~20% CuO、0.02~10% Bi2O3、0.02~10% SrO5、0.01~5% Al2O3、0.01~5% Na2O、0.01~5% Li2O5、0.01~5% PbO；
（3）往配好的铁硅铝粉末中加入绝缘包覆液进行钝化处理，绝缘包覆液与粉末的质量比为1：5；充分搅拌后烘干；
（4）将步骤（3）得到的混合物在1200~2500MPa的压强下成型，后将坯样放置于保护气氛中，于600~750℃下保温0.5~3小时，空冷，喷涂，得到铁硅铝合金磁粉芯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的无机绝缘粘结颗粒的粒度为5~20um。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的绝缘剂为高岭土、云母粉或滑石粉中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的脱模剂为硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸钙或二硫化钼中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铁硅铝粉末的质量百分比组分为：Si 9~10%，Al 5~6%，Mn 0.1~0.2%，Ti 0.3~0.6%，其余为Fe。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的保护气氛为氮气、氩气或氢气。
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