CN104992806A - 一种磁导率75的复合FeSiAl材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属软磁材料制造领域，具体为一种磁导率75的复合FeSiAl材料及其制造方法，所述复合FeSiAl材料包括如下重量百分比的各组分：90％～99％的FeSiAl粉末和1％～10％的ZnCu粉末，所述FeSiAl粉末包括如下重量百分比的各组分：85％～90％的铁、1％～5％的铝和5％～10％的硅；所述ZnCu粉末包括如下重量百分比的各组分：氧化铁55％～65％、氧化锌30％～35％和氧化铜5％～10％。本发明的复合FeSiAl材料具有高绝缘阻抗、高磁导率、高强度等优点。

Description

一种磁导率75的复合FeSiAl材料及其制造方法

技术领域

本发明属于金属软磁材料制造领域，尤其涉及一种磁导率75的复合FeSiAl材料及其制造方法。

背景技术

目前，随着电路的不断升级，电路中的电子元件要求电流更高，需要磁导率高、饱和磁通密度高、附加电流偏磁场后磁导率下降小的磁性元件。金属磁体相对铁氧体磁体有更高的饱和磁通密度，金属材料被当作磁体的主体材料作为新的使用对象。但随着电子产品的小型化、轻薄化发展，要求电子零件也随之小型化、轻薄化。然而随着磁体的小型化，金属材料中高磁导率的材料往往存在绝缘阻抗低、机械强度低的问题。

发明内容

本发明的主要目的就是弥补现有金属磁体绝缘阻抗低和机械强度低的缺陷，提出一种磁导率75的复合FeSiAl材料的制造方法。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种磁导率75的复合FeSiAl材料，包括如下重量百分比的各组分：90％～99％的FeSiAl粉末和1％～10％的ZnCu粉末，所述FeSiAl粉末包括如下重量百分比的各组分：85％～90％的铁、1％～5％的铝和5％～10％的硅；所述ZnCu粉末包括如下重量百分比的各组分：氧化铁55％～65％、氧化锌30％～35％和氧化铜5％～10％。

一种磁导率75的复合FeSiAl材料的制造方法，依次包括如下步骤：

(1)将90wt％～99wt％的FeSiAl粉末和1wt％～10wt％的ZnCu粉末混合为粗粉，其中所述FeSiAl粉末包括85wt％～90wt％的铁、1wt％～5wt％的铝和5wt％～10wt％的硅；所述ZnCu粉末包括：氧化铁55wt％～65wt％、氧化锌30wt％～35wt％和氧化铜5wt％～10wt％；

(2)将所述粗粉与稀释剂按照质量比1:2～1:1混合，通过球磨机混合均匀得到预混合的FeSiAl复合材料。

一种电感，由所述的磁导率75的复合FeSiAl材料制成。

本发明与现有技术对比的有益效果是：本发明的复合FeSiAl材料具有磁导率高、绝缘阻抗高、结合强度高等优点，且产品的结合强度高、结构均一，通过本发明方法制造的复合FeSiAl材料，其强度高>10kgf/mm²，通过本发明的复合FeSiAl材料压制的标准磁环在磁导率75的情况下其表面绝缘阻抗>500MΩ，而普通FeSiAl材料标准磁环绝缘电阻为1～200MΩ。

具体实施方式

下面结合优选具体实施方式对本发明进行详细的阐述。

本发明提供一种复合FeSiAl材料，在一些实施例中，包括如下重量百分比的各组分：90％～99％的FeSiAl粉末和1％～10％的ZnCu粉末，所述FeSiAl粉末包括如下重量百分比的各组分：85％～90％的铁、1％～5％的铝和5％～10％的硅；所述ZnCu粉末包括如下重量百分比的各组分：氧化铁55％～65％、氧化锌30％～35％和氧化铜5％～10％。

在一些优选的实施例中，FeSiAl粉末的重量百分为95％～98％，且ZnCu粉末的重量百分比为2％～5％。

在另一些实施例中，该复合FeSiAl材料中还含有粘结剂，所述粘结剂占所述FeSiAl粉末和所述ZnCu粉末总重的1～5wt％。较优的是，粘结剂包括如下重量百分比的各组分：醋酸丙酯55％～80％、聚乙烯缩丁醛5％～25％、邻苯二甲酸二丁酯1％～3％、三油酸甘油脂2％～8％和水玻璃1％～10％。更优的是，粘结剂包括如下重量百分比的各组分：醋酸丙酯70％～80％、聚乙烯缩丁醛12％～18％、邻苯二甲酸二丁酯1％～3％、三油酸甘油脂3％～5％和水玻璃3％～6％。

本发明还提供一种复合FeSiAl材料的制造方法，在一些实施例中，包括如下步骤：

(1)将90wt％～99wt％的FeSiAl粉末和1wt％～10wt％的ZnCu粉末混合为粗粉，其中所述FeSiAl粉末包括85wt％～90wt％的铁、1wt％～5wt％的铝和5wt％～10wt％的硅；所述ZnCu粉末包括：氧化铁55wt％～65wt％、氧化锌30wt％～35wt％和氧化铜5wt％～10wt％；

其中，加入的ZnCu粉末与FeSiAl粉末协同后，可以增加材料的绝缘阻抗和强度，ZnCu粉末的添加量在1％～10％时，复合材料的绝缘阻抗和强度较佳。

(2)将所述粗粉与稀释剂按照质量比1:2～1:1混合，通过球磨机混合均匀得到预混合的FeSiAl复合材料。

在一些较优的实施例中，在步骤(2)之后还包括如下步骤：

(3)将所述预混合的FeSiAl复合材料加入在超声机内，将所述粘结剂以粘结剂：稀释剂＝1～3:1的质量比例稀释后加入所述超声机内，所述粘结剂的重量占所述粗粉重量的1～5wt％，超声分散1～3小时，取出烘干后混合造粒，通过30#～200#网筛过筛后，得到30目～200目的复合FeSiAl材料。

粘结剂中添加的水玻璃可以保护复合FeSiAl材料被过度氧化，并通过超声分散将粘结剂和粉料充分弥散开，粘结剂与粉末更加均匀，超声分散时间在1～3小时下分散效果较佳。

其中，在本领域中，磁导率在75±75*10％范围内的材料均可以称为磁导率75的材料。步骤(2)和(3)中用的稀释剂可以是无水乙醇或者无水丙酮。

以下通过更具体的实施例对本发明进行进一步阐述。

实施例1

(1)混合粉末由如下重量百分比的组分组成：

FeSiAl粉末        95％

ZnCu粉末          5％

其中，FeSiAl粉末，由如下重量百分比的组分组成：

铁          85％

硅          9.6％

铝          4.1％

ZnCu粉末由如下重量百分比的组分组成：

氧化铁          58％

氧化锌          33％

氧化铜          9％

按照以上重量百分比将混合粉末粗混后得到粗粉。

(2)将粗粉放入行星球磨机中混合，并加入无水乙醇(粗粉与乙醇的质量比为1:2)作为稀释剂，设置球磨机的频率为25Hz，时间2hr，制备得到预混合的FeSiAl复合材料。

(3)

混合粉末          96％

粘结剂            4％

所述粘结剂由如下重量百分比的组分组成：

将预混合的FeSiAl复合材料加入超声机中，以粘结剂：乙醇＝2:1的比例(质量比)稀释后与预混合的FeSiAl复合材料混合分散，设置超声清洗机的频率为25kHz，时间3hr，取出在60℃下烘干后造粒，通过粉碎机粉碎后过30#网筛过筛，制得最终的复合FeSiAl材料。

实施例2

(1)混合粉末由如下重量百分比的组分组成：

FeSiAl粉末          97％

ZnCu粉末            3％

其中，FeSiAl粉末，由如下重量百分比的组分组成：

铁          87％

硅          8.8％

铝          4.2％

ZnCu粉末由如下重量百分比的组分组成：

氧化铁          59％

氧化锌          33.5％

氧化铜          7.5％

按照以上重量百分比将混合粉末粗混后得到粗粉。

(2)将粗粉放入行星球磨机中混合，并加入无水乙醇(粗粉与乙醇的质量比为1:1)作为稀释剂，设置行星球磨机的频率为30Hz，时间1hr，制备得到预混合的FeSiAl复合材料。

(3)

混合粉末          98％

粘结剂            2％

所述粘结剂由如下重量百分比的组分组成：

将预混合的FeSiAl复合材料加入加入超声机中，以粘结剂：乙醇＝3:1的比例(质量比)稀释后与预混合的FeSiAl复合材料混合分散，设置超声清洗机的频率为25kHz，时间2hr，取出在60℃下烘干后造粒，通过粉碎机粉碎后过30#网筛过筛，制得最终的复合FeSiAl材料。

实施例3

(1)混合粉末由如下重量百分比的组分组成：

FeSiAl粉末          99％

ZnCu粉末            1％

其中，FeSiAl粉末，由如下重量百分比的组分组成：

铁          86％

硅          8.5％

铝          5.5％

ZnCu粉末由如下重量百分比的组分组成：

氧化铁          62％

氧化锌          31％

氧化铜          7％

按照以上重量百分比将混合粉末粗混后得到粗粉。

(2)将粗粉放入行星球磨机中混合，并加入无水乙醇(粗粉与乙醇的质量比为1:1.5)作为稀释剂，设置行星球磨机的频率为35Hz，时间1hr，制备得到粗FeSiAl复合材料。

(3)

混合粉末          98.5％

粘结剂            1.5％

所述粘结剂由如下重量百分比的组分组成：

将预混合的FeSiAl复合材料加入超声机中，以粘结剂：乙醇＝1:1的质量比例稀释后与预混合的FeSiAl复合材料混合分散，设置超声清洗机的频率为25kHz，时间1hr，取出在60℃下烘干后造粒，通过粉碎机粉碎后过30#网筛过筛，制得最终的复合FeSiAl材料。

对上述三个实施例所制造的复合FeSiAl材料在1600MPa～2000MPa下压制并在600℃～750℃氮气保护下烧结得到外径25mm、内径15mm、厚度5mm的磁环，对得到的磁环进行性能测试，与普通FeSiAl材料压制烧结得到的磁环进行对比，如下表所示：

由实施例1-3检测结果可知，用本发明的复合FeSiAl材料制得的磁环的绝缘阻抗和强度都比普通FeSiAl材料制得的磁环要好得多。

本发明还提供一种由上述各个实施例中的复合FeSiAl材料制成电感。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种磁导率75的复合FeSiAl材料，其特征在于：包括如下重量百分比的各组分：90％～99％的FeSiAl粉末和1％～10％的ZnCu粉末，所述FeSiAl粉末包括如下重量百分比的各组分：85％～90％的铁、1％～5％的铝和5％～10％的硅；所述ZnCu粉末包括如下重量百分比的各组分：氧化铁55％～65％、氧化锌30％～35％和氧化铜5％～10％。

2.如权利要求1所述的复合FeSiAl材料，其特征在于：所述FeSiAl粉末的重量百分比为95％～98％，所述ZnCu粉末的重量百分比为2％～5％。

3.如权利要求1或2所述的复合FeSiAl材料，其特征在于：所述复合FeSiAl材料中还含有粘结剂，所述粘结剂占所述FeSiAl粉末和所述ZnCu粉末总重的1～5wt％。

4.如权利要求3所述的复合FeSiAl材料，其特征在于：所述的粘结剂包括如下重量百分比的各组分：醋酸丙酯55％～80％、聚乙烯缩丁醛5％～25％、邻苯二甲酸二丁酯1％～3％、三油酸甘油脂2％～8％和水玻璃1％～10％。

5.如权利要求4所述的复合FeSiAl材料，其特征在于：所述粘结剂包括如下重量百分比的各组分：醋酸丙酯70％～80％、聚乙烯缩丁醛12％～18％、邻苯二甲酸二丁酯1％～3％、三油酸甘油脂3％～5％和水玻璃3％～6％。

6.一种磁导率75的复合FeSiAl材料的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将90wt％～99wt％的FeSiAl粉末和1wt％～10wt％的ZnCu粉末混合为粗粉，其中所述FeSiAl粉末包括85wt％～90wt％的铁、1wt％～5wt％的铝和5wt％～10wt％的硅；所述ZnCu粉末包括：氧化铁55wt％～65wt％、氧化锌30wt％～35wt％和氧化铜5wt％～10wt％；

(2)将所述粗粉与稀释剂按照质量比1:2～1:1混合，通过球磨机混合均匀得到预混合的FeSiAl复合材料。

7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，还包括如下步骤：

(3)将所述步骤(2)得到的所述预混合的FeSiAl复合材料加入超声机内，将所述粘结剂以粘结剂：稀释剂＝1～3:1的质量比例稀释后加入所述超声机内，所述粘结剂的重量占所述粗粉重量的1～5wt％，超声分散1～3小时，取出烘干后混合造粒，通过30#～200#网筛过筛后，得到30目～200目的复合FeSiAl材料。

8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述的粘结剂包括如下重量百分比的各组分：醋酸丙酯55％～80％、聚乙烯缩丁醛5％～25％、邻苯二甲酸二丁酯1％～3％、三油酸甘油脂2％～8％和水玻璃1％～10％。

9.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述FeSiAl粉末的重量百分为95％～98％，所述ZnCu粉末的重量百分比为2％～5％。

10.一种电感，其特征在于：由权利要求3-5中任意一项所述的磁导率75的复合FeSiAl材料制成。