專利名稱：壓制鐵硅鋁磁粉芯用粉末的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁性物體的制造技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種壓制鐵硅鋁磁粉芯用粉末的制造方法。
背景技術(shù)：
從金屬物理和精密合金理論得知，在Fe-Si-Al合金中，當(dāng)9.6％Si，5.6％Al，余為Fe的化學(xué)組成時，磁晶各向異性系數(shù)K接近于0。磁致伸縮系數(shù)接近于0，此時磁飽和感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到1.05T(特斯拉)，磁導(dǎo)率有一較大的突變(增大)，利用此特性可以制成優(yōu)良的軟磁產(chǎn)品。由于此種合金具有硬、脆的特性不能軋制成帶材，不能制成硅鋼片那樣的帶狀材料，但可以破碎成粉末，再經(jīng)模壓成型而制成各種形狀的電感器鐵芯，通稱為鐵硅磁粉芯。這種磁粉芯用于代替鐵粉芯，磁芯損耗更低，在高頻下具有更低的溫升。而且其能量儲存能力比鐵鎳鉬(MPP)磁粉芯還要高，它是開關(guān)電源中能量儲存和濾波電感器用磁芯的理想材料。
近年來制取鐵硅鋁粉末多采用霧化噴粉法，日本專利P2000——30925指出水噴霧化法制取的粉料，在隨后的模壓過程中其成形性和保形性良好，但壓密性差。氣噴霧化制取的粉料，壓密性良好，成形性差。該專利采用氣+水噴霧化制粉，且其粉料長徑比為1.0——3.5。在真空中1000℃保溫1小時去應(yīng)力熱處理，磁導(dǎo)率為80——125。該專利指出不同的含氧量與損耗及磁導(dǎo)率的關(guān)系，損耗測試條件為f＝100kHz，B＝300Gs。水霧化法制取的粉料的含氧量為0.35％，磁導(dǎo)率可達(dá)μe＝122——125，損耗Pc＝80——85mw/cm3；氣霧化制取的粉料含氧量為0.025％，μe＝80，Pc＝55——59。該專利實用的氣+水噴霧化制粉，其含氧量為0.18％，μe＝95，Pc＝58——60。由于可見含氧量較高，鐵芯損耗也較高。日本專利特開平11——260618氣+水噴霧化法制取磁晶各向異性系數(shù)為正，磁芯損耗的溫度系數(shù)為負(fù)的粉料，其含氧量為1000——8000ppm，水噴霧化后粉碎成1——100μm，形狀為球形，扁平形，多角形，其實例報導(dǎo)的磁芯損耗(100kHz，1000Gs)650～780mw/cm3，磁導(dǎo)率為70～85。另一實例報導(dǎo)的含氧量為1000——2000ppm。粉末平均粒徑1——20μm，磁芯損耗量在240mw/cm3以下，磁導(dǎo)率為50～64。可見磁芯損耗與含氧量有關(guān)。其磁導(dǎo)率未達(dá)到常用的μe＝125的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要研究一種生產(chǎn)出壓制鐵硅鋁磁粉芯用粉末具有優(yōu)良的軟磁特性，可以制造磁導(dǎo)率為60——125的磁粉芯，具有低的鐵芯損耗和優(yōu)良的直流偏磁場(DC Bias)性能的壓制鐵硅鋁磁粉芯用粉末方法。
本發(fā)明壓制鐵硅鋁磁粉芯用粉末的制造方法，包括下述步驟真空感應(yīng)爐冶煉添加少量錳，鈦元素的特定成分的鐵硅鋁合金鑄錠——鑄錠用機(jī)械法破碎成小于120目的粉末——去應(yīng)力和還原熱處理。其特征是a鐵硅鋁合金的化學(xué)成分是Si9——10％，Al5.6——6.5％，Mn0.1——0.6％，Ti0.2——0.6％且Mn+Ti≥0.5％，余為Fe，C≤0.02％，O2≤100PPm，N2≤80PPm；(以上均為重量百分?jǐn)?shù))；b破碎成粉末采用機(jī)械破碎法，粗破碎用顎式破碎機(jī)，細(xì)破碎用振動球磨法；c粉碎熱處理是在900——1000℃的氫氣還原氣氛中保溫2——4小時。
本發(fā)明壓制鐵磁粉芯用粉末方法具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)由于在合金中添加少量錳和鈦，使得合金的飽和磁通密度值可達(dá)11000～11500Gs(高斯)，矯頑力≤160A/m。
(2)采用機(jī)械破碎法，使得粉末的顆粒形狀為多角形和少量不規(guī)則多角形，從而在模壓成型具有良好的成形性和壓密性，并且可以在較低的壓力下模壓成型。
(3)制造出的軟磁鐵硅鋁磁粉芯具有較低的磁芯損耗和良好的直流偏磁場(DC Bias)性能。
(4)通過不同的粒度配比和適當(dāng)調(diào)整配方，可以制造出有效磁導(dǎo)率為μe＝60，μe＝75，μe＝90，μe＝125的鐵硅鋁磁粉芯。
具體實施例方式
實施例1將工業(yè)純鐵、多晶硅、純鋁、金屬錳、海綿鈦投入公稱為50公斤的真空感應(yīng)爐內(nèi)冶煉，其化學(xué)成分為硅9.02％，鋁6.48％，錳0.18％，鈦0.35％，余為Fe，C是0.012％，O2是90PPm，N2≤50PPm的合金鑄錠，用錘擊破碎法將合金鑄錠破碎成30毫米以下的料塊，進(jìn)入顎式破碎機(jī)，破碎成3毫米以下的料塊，再進(jìn)入高效振動球磨機(jī)，磨成小于120目的合金粉料。將該合金粉料置入具有氫氣保護(hù)的箱式電爐內(nèi)在900±10℃保溫4小時進(jìn)行去應(yīng)力處理。按小于120目至200目顆粒重量百分?jǐn)?shù)20，小于200目至300目顆粒重量百分?jǐn)?shù)60，其余為小于300目顆粒的粒度組成用稀釋的磷酸丙酮溶液進(jìn)行鈍化處理，用小于400目的云母粉進(jìn)行絕緣處理，添加少量內(nèi)潤滑劑，脫模劑混合均勻即可作為模壓成型用粉料。將此粉料裝入干粉成型液壓機(jī)料斗，用20t/cm2壓力，壓成外徑為φ27.0mm、內(nèi)徑為φ14.7mm、高度為11.20mm的環(huán)形樣品。在氮?dú)獗Ｗo(hù)650℃保溫1小時熱處理，再經(jīng)加固后表面噴涂環(huán)氧型油漆即可形成產(chǎn)品。其電磁性能參數(shù)如表1表1φ0.5mm，26Ts 注電感系數(shù)Al＝157nH/N2，對應(yīng)的磁導(dǎo)率為μe＝125。
實施例2
制造工藝流程同實施例1，合金的化學(xué)成分為9.96％Si，5.60％Al，0.12％Mn，0.55％Ti，0.012％C，O2≤0.010％，N2＝40PPm，余為Fe。破碎方法同實施例1。去應(yīng)力處理溫度為1000℃保溫2小時，粒度配比為小于120目至200目占15％，小于200目至300目占60％，其余為小于300目的細(xì)粉料。粉料鈍化處理，添加絕緣劑、潤滑劑、脫模劑混合均勻同實施例1，其電磁性能參數(shù)如表2表2φ27.0/φ14.7×11.20 φ0.5mm，26Ts 實施例3制造工藝流程同實施例1，合金的化學(xué)成分為9.50％Si，6.00％Al，0.15％Mn，0.45％Ti，0.008％C，O280PPm，N240PPm，余為Fe，破碎方法同實施例1，去應(yīng)力處理溫度為950℃保溫3小時，顆粒度配比同實施例2，粉料鈍化處理等工序同實施例1。其電磁性能參數(shù)如表3
表3φ27.0/φ14.7×11.20 φ0.5mm，26Ts 實施例4制造工藝流程同實施例3，合金的化學(xué)成分相同，粒度組成全部為小于300目粉料。粉料鈍化處理的磷酸丙酮濃度稍加大，添加的絕緣劑云母粉量加大，模壓成形壓力為15t/cm2，成形坯料熱處理用670℃保溫1小時，其電磁性能參數(shù)如表4
表4φ27.0/φ14.7×11.20 φ0.5mm，26Ts 注電感系數(shù)Al＝75nH/N2，對應(yīng)的磁導(dǎo)率為μe＝60。
實施例5制造工藝流程同實施例3，合金化學(xué)成分同實施例3，粒度組成全部為小于200目至300目占65％，小于300目占35％，粉料鈍化處理和添加的絕緣劑、潤滑劑、脫模劑的數(shù)量同實施例1，模壓成形壓力為17t/cm2，成形坯料熱處理用660℃保溫1小時，其電磁性能參數(shù)如表5
表5φ27.0/φ14.7×11.20 φ0.5mm，26Ts 注電感系數(shù)Al＝113nH/N2，對應(yīng)的磁導(dǎo)率為μe＝90。
實施例6制造工藝流程和合金化學(xué)成分同實施例3，粒度組成為小于200目至300目占40％，小于300目占60％，粉料鈍化處理和添加的絕緣劑、潤滑劑、脫模劑的數(shù)量同實施例1，模壓成形壓力為16t/cm2，成形坯料熱處理用650℃保溫1小時，其電磁性能參數(shù)如表6
表6φ27.0/φ14.7×11.20 φ0.5mm，26Ts 注電感系數(shù)Al＝94nH/N2，對應(yīng)的磁導(dǎo)率為μe＝75。
權(quán)利要求
1.一種壓制鐵硅鋁磁粉芯用粉末的制造方法，包括下述步驟真空感應(yīng)爐冶煉添加少量錳，鈦元素的特定成硅鋁分的鐵硅鋁合金鑄錠——鑄錠用機(jī)械法破碎成小于120目的粉末——去應(yīng)力和還原熱處理。其特征是a鐵硅鋁合金的化學(xué)成分是Si 9——10％，Al 5.6——6.5％，Mn0.1——0.6％，0.2-0.6％Ti且Mn+Ti≥0.5％，余為Fe，C≤0.02％，O2≤100PPm，N2≤80PPm；(以上均為重量百分?jǐn)?shù))；b破碎成粉末采用機(jī)械破碎法，粗破碎用顎式破碎機(jī)，細(xì)破碎用振動球磨法；c粉碎熱處理是在900——1000℃的氫氣還原氣氛中保溫2——4小時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓制鐵硅鋁磁粉芯用粉末的制造方法，其特征在于所述的化學(xué)成分采用的原材料是工業(yè)純鐵、多晶硅、純鋁及金屬錳、海綿鈦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓制鐵硅鋁磁粉芯用粉末的制造方法，其特征在于機(jī)械破碎成法制取的粉末為小于120目，形狀為規(guī)則多角形及少量不規(guī)則多角形。
全文摘要
一種壓制鐵硅鋁磁粉芯用粉末的制造方法，包括下述步驟真空感應(yīng)爐冶煉添加少量錳，鈦元素的特定成硅鋁分的鐵硅鋁合金鑄錠——鑄錠用機(jī)械法破碎成小于120目的粉末——去應(yīng)力和還原熱處理。優(yōu)點(diǎn)由于在合金中添加少量錳和鈦，使得合金的飽和磁通密度值可達(dá)11000～11500Gs(高斯)，矯頑力≤160A/m。采用機(jī)械破碎法，使得粉末的顆粒形狀為多角形和少量不規(guī)則多角形，從而在模壓成型具有良好的成形性和壓密性，并且可以在較低的壓力下模壓成型。制造出的軟磁鐵硅鋁磁粉芯具有較低的磁芯損耗和良好的直流偏磁場(DC Bias)性能。通過不同的粒度配比和適當(dāng)調(diào)整配方，可以制造出有效磁導(dǎo)率為μe＝60，μe＝75，μe＝90，μe＝125的鐵硅鋁磁粉芯。
文檔編號C22C1/04GK1967737SQ20061012481
公開日2007年5月23日 申請日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日
發(fā)明者劉志文, 王 鋒 申請人:武漢欣達(dá)磁性材料有限公司