CN104233055A - 一种铁硅材料及铁硅磁粉芯的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁硅材料及铁硅磁粉芯的制造方法，所述的铁硅材料及铁硅磁粉芯为二元系铁硅合金并添加一定的微量元素，硅6.2-6.8%，余量为铁，铁硅磁粉芯制造过程包括：合金熔炼、破碎、分筛、表面处理、绝缘包覆、加润滑剂、压制成型、热处理、强化处理，所制得的铁硅材料及铁硅磁粉芯可广泛应用于风力发电逆变器、汽车ABS控制***、汽车发电机、变频空调等行业。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种铁硅材料及铁硅磁粉芯的制造方法。
背景技术
软磁合金磁粉芯是将软磁合金粉末与绝缘介质混合压制而成的一种复合软磁材料。由于在软磁合金粉末颗粒的表面均匀包覆着一层绝缘介质膜，磁粉芯的电阻率高，因而涡流损耗很低，适用于较高频率应用。此外，磁粉芯还具有较高的饱和磁感应强度、良好的频率特性和恒导磁等优点，使得磁粉芯作为电感滤波器、扼流线圈广泛应用于电子通讯、雷达、电源开关等领域，已经成为软磁材料重要的组成部分之一。
采用铁硅软磁合金制造成的磁粉芯，工作温度可以达到200℃，避免了磁芯在高温工作时的热老化问题，同时以高性价比和优良的直流叠加特性、高频低损耗特性等特点，使其性能特点正好填补与铁粉芯和其它三种合金磁粉芯(高磁通、铁硅铝、铁镍钼)之间。与铁粉芯相比，铁硅磁粉具有不老化，功率损耗低的优点；与铁硅铝磁粉芯相比，铁硅磁粉芯具有直流叠加特性，更低的价格；与铁镍磁粉芯相比，二者的直流叠加特性相当，损耗比铁镍磁粉芯略高，但由于镍是贵金属，价格昂贵，所以铁硅磁粉芯的成本要远低于铁镍磁粉芯。故采用铁硅合金材料作成的合金磁粉具有广阔的应用领域，引起了业界的广泛关注。专利CN102294476A公开了一种铁硅材料及铁硅磁粉芯的制造方法，其应用条件在50kHz，500Gs，-55℃—150℃，已经无法满足太阳能逆变器、风力发电逆变器、汽车ABS控制***、汽车发电机、变频空调等客户的需要。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种铁硅材料及铁硅磁粉芯的制造方法。
本发明提出的一种铁硅材料及铁硅磁粉芯的主要成分为二元系铁硅合金并添加一定的微量元素，硅6.2-6.8％，余量为铁，铁硅磁粉芯制造过程包括：合金熔炼、破碎、分筛、表面处理、绝缘包覆、加润滑剂、压制成型、热处理、强化处理；
合金熔炼：合金熔炼在氧化镁坩埚开式中频感应炉中进行，熔炼温度为1400℃以上，合金熔化时间在50分钟以上；
破碎：合金熔炼好后进行氮气喷雾破碎制粉；
分筛：粉末过筛，所述铁硅磁粉芯的粒度分布为：
表面处理：铁硅粉末烘炒至温度100℃左右时加入0.2-0.3％磷酸溶液中，具体根据透磁率种类而定，进行表面钝化处理；
绝缘包覆：加入2-3％硅树脂粘结剂，继续烘炒至干燥，所述的硅树脂粘结剂为聚甲基苯基硅氧烷中加入少量的滑石粉，其加入量为甲基苯基硅氧烷重量的10-15％；
加润滑剂：铁硅粉末冷却后加入硬脂酸锌，硬脂酸锌的加入量为铁硅粉末重量的0.4-0.6％，制得铁硅混合物；
压制成型：在压强10-25吨/平方厘米的条件下压制成型；
热处理：温度在600-700℃条件下通入氮气，热处理60-120分钟；
强化处理：将产品浸泡在由2-10％的单组份环氧树脂和90-98％丙酮配置的溶液中20分钟，然后用酒精冲洗干净，放入炉内200℃烘烤30-60分钟。
优选的，二元系铁硅合金中添加的微量元素包含：0.08-0.1％Cr，0.04-0.1％Mn。
本发明通过在铁硅材料中添加微量元素并改善铁硅磁粉芯的制造过程，控制铁硅磁粉芯的粒度分布，达到了扩大铁硅磁粉芯的工作环境温度，降低磁芯损耗的效果。
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种铁硅材料及铁硅磁粉芯的主要成分为二元系铁硅合金并添加一定的微量元素，硅6.2％，余量为铁，二元系铁硅合金中添加的微量元素包含：0.08％Cr，0.1％Mn；
铁硅磁粉芯制造过程包括：合金熔炼、破碎、分筛、表面处理、绝缘包覆、加润滑剂、压制成型、热处理、强化处理；
合金熔炼：合金熔炼在氧化镁坩埚开式中频感应炉中进行，熔炼温度为1450℃，合金熔化时间在70分钟；
破碎：合金熔炼好后进行氮气喷雾破碎制粉；
分筛：粉末过筛，所述铁硅磁粉芯的粒度分布为；
表面处理：铁硅粉末烘炒至温度100℃左右时加入0.25％磷酸溶液中，进行表面钝化处理；
绝缘包覆：加入2％硅树脂粘结剂，继续烘炒至干燥，所述的硅树脂粘结剂为聚甲基苯基硅氧烷中加入少量的滑石粉，其加入量为甲基苯基硅氧烷重量的10％；
加润滑剂：铁硅粉末冷却后加入硬脂酸锌0.6％，制得铁硅混合物；
压制成型：在压强25吨/平方厘米的条件下压制成型；
热处理：温度在700℃条件下通入氮气，热处理120分钟；
强化处理：将产品浸泡在由2％的单组份环氧树脂和98％丙酮配置的溶液中20分钟，然后用酒精冲洗干净，放入炉内200℃烘烤60分钟。
实施例2
本发明提出的一种铁硅材料及铁硅磁粉芯的主要成分为二元系铁硅合金并添加一定的微量元素，硅6.8％，余量为铁，二元系铁硅合金中添加的微量元素包含：0.1％Cr，0.08％Mn；
铁硅磁粉芯制造过程包括：合金熔炼、破碎、分筛、表面处理、绝缘包覆、加润滑剂、压制成型、热处理、强化处理；
合金熔炼：合金熔炼在氧化镁坩埚开式中频感应炉中进行，熔炼温度为1470℃，合金熔化时间在60分钟；
破碎：合金熔炼好后进行氮气喷雾破碎制粉；
分筛：粉末过筛，所述铁硅磁粉芯的粒度分布为:
表面处理：铁硅粉末烘炒至温度100℃左右时加入0.3％磷酸溶液中，进行表面钝化处理；
绝缘包覆：加入3％硅树脂粘结剂，继续烘炒至干燥，所述的硅树脂粘结剂为聚甲基苯基硅氧烷中加入少量的滑石粉，其加入量为甲基苯基硅氧烷重量的15％；
加润滑剂：铁硅粉末冷却后加入硬脂酸锌0.4％，制得铁硅混合物；
压制成型：在压强15吨/平方厘米的条件下压制成型；
热处理：温度在650℃条件下通入氮气，热处理80分钟；
强化处理：将产品浸泡在由5％的单组份环氧树脂和95％丙酮配置的溶液中20分钟，然后用酒精冲洗干净，放入炉内200℃烘烤120分钟。
实施例3
本发明提出的一种铁硅材料及铁硅磁粉芯的主要成分为二元系铁硅合金并添加一定的微量元素，硅6.5％，余量为铁，二元系铁硅合金中添加的微量元素包含：0.085％Cr，0.04％Mn；
铁硅磁粉芯制造过程包括：合金熔炼、破碎、分筛、表面处理、绝缘包覆、加润滑剂、压制成型、热处理、强化处理；
合金熔炼：合金熔炼在氧化镁坩埚开式中频感应炉中进行，熔炼温度为1520℃，合金熔化时间在75分钟；
破碎：合金熔炼好后进行氮气喷雾破碎制粉；
分筛：粉末过筛，所述铁硅磁粉芯的粒度分布为:
表面处理：铁硅粉末烘炒至温度100℃左右时加入0.3％磷酸溶液中，进行表面钝化处理；
绝缘包覆：加入2.5％硅树脂粘结剂，继续烘炒至干燥，所述的硅树脂粘结剂为聚甲基苯基硅氧烷中加入少量的滑石粉，其加入量为甲基苯基硅氧烷重量的12％；
加润滑剂：铁硅粉末冷却后加入硬脂酸锌0.45％，制得铁硅混合物；
压制成型：在压强10吨/平方厘米的条件下压制成型；
热处理：温度在600℃条件下通入氮气，热处理60分钟:
强化处理：将产品浸泡在由10％的单组份环氧树脂和90％丙酮配置的溶液中20分钟，然后用酒精冲洗干净，放入炉内200℃烘烤95分钟。
将实施例1-3中所述铁硅磁粉芯进行性能测试，测试结果如下：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种铁硅材料及铁硅磁粉芯的制造方法，其特征在于，所述的铁硅材料及铁硅磁粉芯为二元系铁硅合金并添加一定的微量元素，铁硅磁粉芯制造过程包括：合金熔炼、破碎、分筛、表面处理、绝缘包覆、加润滑剂、压制成型、热处理、强化处理；
合金熔炼：合金熔炼在氧化镁坩埚开式中频感应炉中进行，熔炼温度为1400℃以上，合金熔化时间在50分钟以上；
破碎：合金熔炼好后进行氮气喷雾破碎制粉；
分筛：粉末过筛，所述铁硅磁粉芯的粒度分布为：
粒径-80+100 ≤1%；
粒径-200+300 10-20%；
粒径-300+400 18-28%；
粒径-400+500及-500 58-68%；
表面处理：铁硅粉末烘炒至温度100℃左右时加入0.2-0.3%磷酸溶液中，具体根据透磁率种类而定，进行表面钝化处理；
绝缘包覆：加入2-3%硅树脂粘结剂，继续烘炒至干燥；
加润滑剂：铁硅粉末冷却后加入硬脂酸锌，硬脂酸锌的加入量为铁硅粉末重量的0.4-0.6%，制得铁硅混合物；
压制成型：在压强10-25吨/平方厘米的条件下压制成型；
热处理：温度在600-700℃条件下通入氮气，热处理60-120分钟；
强化处理：将产品浸泡在由2-10%的单组份环氧树脂和90-98%丙酮配置的溶液中20分钟，然后用酒精冲洗干净，放入炉内200℃烘烤30-60分钟。
2.如权利要求1所述的铁硅材料及铁硅磁粉芯的制造方法，其特征在于，所述的硅树脂粘结剂的制备方法为在聚甲基苯基硅氧烷中加入少量的滑石粉，滑石粉的加入量为甲基苯基硅氧烷重量的10-15%。
3.如权利要求1所述的一种铁硅材料及铁硅磁粉芯的制造方法，其特征在于，所述的铁硅材料及铁硅磁粉芯的成分为：6.2-6.8%Si，0.08-0.1%Cr， 0.04-0.1%Mn，余量为铁。
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