[发明专利]一种兼具高饱和磁极化强度和高直流偏置性能的铁硅铝镍粉芯的制备方法

说明书

本发明公开了一种兼具高饱和磁极化强度和高直流偏置性能的铁硅铝镍粉芯的制备方法，属于磁性材料技术领域。本发明制备方法主要通过机械球磨结合高温固溶处理的方法制备铁硅铝镍磁粉，再结合纳米氧化硅绝缘工艺及配套的成形与退火热处理工艺，制备出兼具高饱和磁极化强度和高直流偏置性能的铁硅铝镍粉芯。所述铁硅铝镍粉芯在100kHz/1V的相对磁导率为60.3～104.7、在50kHz/100mT的损耗为197.6～301.2 mW/cm³、100Oe磁场强度下的直流偏置性能为68.7～82.3%、饱和磁极化强度为1.40～1.49T。本发明制备方法可以很好地改善铁硅铝系粉芯直流偏置性能差、饱和磁极化强度低的缺点。

技术领域

本发明属于磁性材料技术领域，涉及一种兼具高饱和磁极化强度和高直流偏置性能的铁硅铝镍粉芯的制备方法。

背景技术

铁硅铝合金于20世纪30年代在日本仙台被开发，所以又名仙台斯特合金。因磁晶各向异性常数和磁致伸缩系数均为零且电阻率较高，同时成分中不含贵重金属元素，所以铁硅铝合金具有较小的损耗、较低的噪音以及极低的成本等优点，被广泛应用于各种电力电子设备中。

目前，采用球磨破碎铁硅铝粉末所制备的铁硅铝粉芯已成为下游用量最大的粉芯之一，但该类铁硅铝粉芯的直流偏置性能较差，且饱和磁极化强度较低，因此无法满足下游电力电子装备大功率和微型化的发展要求。为此，技术人员通过选用气雾化工艺制备的球形铁硅铝粉末，部分改善了铁硅铝粉芯的直流偏置性能，但仍无法满足大功率应用场合的抗饱和要求，而且由于合金成分没有改变，因此饱和磁极化强度仅因为粉芯密度增大而略有升高，但改善并不显著。

对于铁硅铝合金，适量镍元素的加入有助于提升合金的磁极化强度并改善合金的抗饱和能力，因此可制成铁硅铝镍粉芯实现铁硅铝系粉芯磁性能的全面提升。但目前，铁硅铝镍合金粉末在制备过程中存在硅、铝元素在熔炼工序易烧蚀以及合金成分在浇铸过程中常因冷却速率不均出现偏析等问题。同时，目前市面上的铁硅铝镍粉末基本均使用气雾化工艺制造，其生产需要耗费大量氮气，而且会产生较高比例的粗粉废料，导致制造成本较高。这些问题，均限制了高性价比铁硅铝镍粉末的制造与广泛应用。为了解决这些问题，本发明提供了一种机械球磨结合高温固溶处理的低成本铁硅铝镍合金粉末制备工艺，可制造成分均一且固溶度较高的铁硅铝镍合金磁粉，在此基础上，结合纳米氧化硅绝缘工艺及配套的成形与退火热处理工艺，制成兼具高饱和磁极化强度和高直流偏置性能的铁硅铝镍粉芯。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械球磨结合高温固溶处理的低成本铁硅铝镍合金粉末制备工艺，制造出成分均一且固溶度较高的铁硅铝镍合金磁粉，在此基础上，结合纳米氧化硅绝缘工艺及配套的成形与退火热处理工艺，制成兼具高饱和磁极化强度和高直流偏置性能的铁硅铝镍粉芯。避免了常规铁硅铝镍合金熔炼时硅、铝元素的烧蚀以及浇铸时因冷却速率不均而导致的合金成分偏析等问题，同时不需要耗费大量氮气，且无粗粉废料产生，可以在提升磁性能的前提下，有效降低铁硅铝镍粉芯的生产成本。

一种兼具高饱和磁极化强度和高直流偏置性能的铁硅铝镍粉芯的制备操作步骤如下：

（1）制备合金粉料

将铁粉、硅粉、铝粉和镍粉按质量比混合，得到混合粉料，混合粉料中硅的质量为10%～20%、铝的质量为6%～15%、镍的质量为20%～35%，其余为铁；

将混合粉料进行第一次球磨，球磨介质为乙醇，球磨时添加硬脂酸，硬脂酸添加量为混合粉料质量的5%～15%；得到合金粉料；

（2）第一次清洗

将所述合金粉料用丙酮清洗3～5次，去除磁粉表面的辅料；

（3）制备铁硅铝镍合金固溶体

（3.1）将清洗过的合金粉料在600～800℃温度下退火；