[发明专利]一种高性能异形铁钴系软磁合金零件的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磁性材料领域，特别是提供了一种制备高性能异形铁钴系软磁合金零件的方法。

背景技术

在金属软磁材料中，铁钴系软磁合金具有极高的饱和磁感应强度Bs(2.4T)、最大的磁致伸缩系数λs(70～80╳10^－6)和最高的居里温度(980～1100℃)，因而可用作要求高Bs、高λs、低频和高温下使用的铁磁元件，适合于制作要求重量轻、体积小、工作温度高的微特电机、电磁铁极头、继电器、力拒马达转子、电源变压器、磁致伸缩换能器铁芯等。随着磁路元器件向微型化、多功能化方向发展，所使用的软磁合金零部件的尺寸越来越小，形状也越来越复杂。由于铁钴系软磁合金原料价格昂贵，脆性大，加工性能差，传统的通过块体材料机加工的方法制备这些软磁合金零部件，原材料浪费大，周期长，成本高，效率低。

粉末冶金工艺中的金属注射成形方法制备软磁产品具有近净成形的特点，可以直接制备出最终形状的产品，不需要或只需要微量后续加工，适合批量化生产，是一种节约能源和资源、低成本的制备技术，在软磁零部件的制备中得到广泛的应用。粉末注射成形方法制备铁钴软磁合金的主要问题是有：一，粉末注射成形铁钴软磁相对密度较低(通常为90％～97％)，由于少量孔隙以及其他缺陷的存在，使得材料难以达到高的饱和磁感、高的磁导率和低的矫顽力；二，采用铁、钴、钒、铬等元素粉末为原料时，由于钒粉、铬粉容易氧化形成热力学稳定性好的氧化钒、氧化铬等氧化物，造成合金中产生氧化物夹杂，从而影响材料的烧结性能和磁性能；三，采用合金粉末为原料时，虽然可适当克服元素粉末易于氧化的缺点，但由于雾化法制备的适合注射成形细粒度合金粉末的产出率低，合金原料粉末价格非常昂贵，成本高。因此，如何低成本、高性能的获得异型铁钴软磁合金零件一直是该领域的一个难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本制备高性能复杂形状铁钴系软磁合金零件的方法。

本发明采用羰基铁粉、钴粉、以及钒铁粉、铬铁粉等预合金或母合金粉末为原料，将各种原料粉末采用高能球磨混合并预合金化，利用粉末注射成形技术制备出复杂形状的零件后，再采用热等静压以及适当后续热处理，改善材料的微观组织和性能，得到组织均匀、无偏析、高致密度和高性能的异型铁钴软磁合金零件。

一种高性能异形铁钴系软磁合金零件的制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下

(1)、采用的粉末原料包括羰基铁粉、钴粉以及钒铁粉、铬铁粉、铌铁粉、锰铁粉预合金粉末；将各种粉末按照一定的重量百分比配料，其中：钴含量为25～60％，钒含量为0～3％，铬含量为0～0.8％，其余为铁；

(2)各种原料粉末按照配比要求配料后，置于高能球磨机中球磨1～40小时；球料比为4～12:1；

(3)将步骤2)得到的球磨粉末与成形剂按照体积比为50:50～60:40比例置于混炼机中混合均匀，混炼温度为150～170℃，使得粉末与成形剂的混合物在加热到150～170℃时具有很好的流动性；成形剂成分为微晶蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸，按重量百分比微晶蜡：高密度聚乙烯：聚丙烯：硬脂酸为60：25：10：5；

(4)、将步骤(3)得到的粉末与成形剂的混合物注入模具成形，得到复杂形状零件的坯体；

(5)、将步骤(4)得到坯体中的成形剂采用溶剂脱脂与热脱脂或催化脱脂方式脱除干净，溶剂脱脂温度为20℃～50℃，热脱脂温度为550～700℃，催化脱脂为110～130℃，然后高温烧结；

(6)、在一定压力下和一定温度范围内对步骤(5)得到烧结件进行处理；

(7)、将步骤(6)得到的产品在500～1300℃进行保温1～5小时，随炉冷却或空冷至室温，得到最终的产品。

其中步骤(5)中烧结温度为：800～1500℃，优选为1300℃～1400℃：烧结时间为60～1000分钟，优选为90～180分钟。

步骤(6)烧结件处理压力为100～200MPa，优选为150～200MPa，温度为800℃～1300℃，优选为1000～1250℃。

本发明软磁合金的饱和磁感应强度Bs大于2.3T，最大磁导率大于5mH/m，矫顽力不大于110A/m的软磁合金产品。