[发明专利]一种具有层状结构的Fe/FeSi复合铁粉芯及其制备方法

说明书

本发明属于技术领域，属于软磁粉芯技术领域。具体涉及一种具有层状结构的Fe/FeSi复合铁粉芯及其制备方法，包括将铁粉与铁硅粉末分别加入无水乙醇后球磨、干燥制备片层状粉末，混合粉末加入溶有硅树脂的丙酮溶液中，加热搅拌干燥制备包覆有硅树脂的Fe/FeSi复合粉末，再经过压制成型与热处理制得具有层状结构的Fe/FeSi复合铁粉芯。本发明采用简单易操作的球磨和冷压成型工艺，将铁粉和铁硅合金粉末球磨成具有片状结构的磁性粉末，然后通过有机包覆，实现了颗粒间绝缘，片层化能够有效的增加磁导率，降低涡流效应，减小颗粒间气隙，故具有优良的软磁性能。

技术领域

本发明属于软磁粉芯技术领域。具体涉及一种具有层状结构的Fe/FeSi复合铁粉芯及其制备方法。

背景技术

随着使用频率的提高，软磁粉芯的涡流损耗呈指数式增长，目前软磁复合粉末的绝缘包覆是减小涡流损耗相对有效的方法，有机绝缘包覆工艺简单，容易工业化生产；无机绝缘包覆具有优异的化学和热稳定性，但是绝缘包覆会因为非磁性绝缘层的成分、厚度、均匀性严重影响磁粉芯的磁导率和饱和磁化强度，所以磁粉芯的基体设计特别是粉体结构设计会是一种非常有效的提高磁导率降低涡流损耗的方法。

片层状粉末增强了磁性颗粒的各向异性，降低了二维平面方向的退磁因子，有效的增大材料的磁导率，而且降低了颗粒内涡流直径。因而，制备一种可以实现软磁粉芯兼具优秀软磁性能和低损耗的粉体结构，显得尤为重要。

发明内容

本发明旨在提供一种具有高的磁导率和极低的磁损耗，同时兼具高的饱和磁化强度和优良的恒导磁性的软磁粉芯，且工艺简单、生产成本低。

采用的具体方案为一种具有层状结构的Fe/FeSi复合铁粉芯及其制备方法，包括以下步骤：

第一步、将铁粉与铁硅粉末分别加入无水乙醇后球磨，将球磨得到的粉末进行干燥，分别得到片层状铁粉和片层状铁硅粉末，所述铁粉由球形铁粉和还原铁粉中的一种或两种组成，其平均粒径为10～200μm，所述铁硅粉末的Si含量为1.5～6.5wt％，铁硅合金粉末的粒径为10～100μm；

第二步、将所得片层状铁粉和片层状铁硅粉末按质量比为9～99：1进行混合，再将混合粉末加入溶有硅树脂的丙酮溶液中，进行加热，不断搅拌直至丙酮完全挥发，再经过干燥，得到包覆有硅树脂的Fe/FeSi复合粉末；

第三步、将所得包覆有硅树脂的Fe/FeSi复合粉末装入模具并压制成型，压制压力为800～1500MPa，保压时间为10～600s，得到压制坯体，再将压制坯体置于热处理炉中，在保护性气氛条件下，升温至380℃，热处理2h，随炉冷却，制得具有层状结构的Fe/FeSi 复合铁粉芯。

而且，第一步中球磨是将铁粉与铁硅粉末分别放入两个球磨罐，粉末与不锈钢珠的质量比为1：10～30，加入100～250mL无水乙醇，在300转/分钟的条件下球磨2～24h。

而且，第二步中混合粉末和硅树脂的质量比为49～99：1。

而且，第二步中加热温度为60℃。

而且，第三步中的保护性气氛为氮气或氩气。

以及由上述方法制备的具有层状结构的Fe/FeSi复合铁粉芯。

本发明与现有技术相比具备以下优点：

(1)本发明通过球磨工艺将微米级的铁粉和铁硅合金粉末球磨成具有片状结构的磁性粉末，然后通过有机包覆，实现了颗粒间绝缘，再通过冷压实现粉末成型，得到了一种具有层状结构的Fe/FeSi复合磁粉芯。本发明采用简单易操作的球磨和冷压成型工艺，因而制备成本低、工艺简易且重复性好，具有良好的应用前景。