本發(fā)明涉及一種軟磁合金粉末，特別是涉及一種軟磁合金粉末的應(yīng)用及其制備方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的軟磁合金粉末因其剩磁和矯頑力均很小，特別是易磁化、易去磁且磁滯回線較窄，磁滯損耗及渦流損耗較小的特點，在軍用，民用電子電力工業(yè)中被廣泛應(yīng)用，目前隨著智能設(shè)備和新型電動汽車的出現(xiàn)，在信號傳輸，濾波，抗干擾，微型電機等應(yīng)用領(lǐng)域上，軟磁材料被賦予了更加優(yōu)異的電磁性能的提升要求，例如：更高的磁導(dǎo)率，更低的功率損耗，更長的使用壽命，更低的成本價格等。

目前軟磁材料主要使用FeSi類，F(xiàn)eNi類，F(xiàn)eCo類，MPP，F(xiàn)eSiAL，軟磁鐵氧體等，但是這些已經(jīng)被廣泛使用的軟磁材料各有缺點而被限制了應(yīng)用范圍。例如，F(xiàn)eSi類有比較好的磁各向同性和低功率損耗，但其磁導(dǎo)率無法達(dá)到更高的水平。而FeNi類，F(xiàn)eCo類，MPP有較高的磁導(dǎo)率，但較低的飽和磁感強度和昂貴的價格又限制了它們的應(yīng)用。軟磁鐵氧體有較低的矯頑力，但它的磁滯損耗和渦流損耗較其他類軟磁材料更高，并且制成零件時需要較大的壓制壓力和較高的燒結(jié)溫度。

隨著電子元器件的微型化，片式化，綠色化的發(fā)展趨勢，微電子行業(yè)，尤其是以電感行業(yè)為代表，期待有一種很高的磁導(dǎo)率，低功率損耗，低燒結(jié)制成溫度，低價格的軟磁粉體材料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種磁導(dǎo)率高且功率損耗小的高磁導(dǎo)率軟磁合金粉末。

本發(fā)明還提供一種磁導(dǎo)率高且功率損耗小的高磁導(dǎo)率軟磁合金粉末的備方法。

本發(fā)明還提供一種磁導(dǎo)率高且功率損耗小的的電感件。

本發(fā)明還提供一種磁導(dǎo)率高且功率損耗小的電感件的制備方法。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

高磁導(dǎo)率軟磁合金粉末，合金的組成為Fe-Si-Ni-P-B，其組份如下：Fe＝25.0-80.0質(zhì)量份，Si＝3.0-8.0質(zhì)量份，Ni＝15-55質(zhì)量份，B＝1.0-7.0質(zhì)量份，P＝1.0-5.0質(zhì)量份。

高磁導(dǎo)率軟磁合金粉末，其由下面通式表示的合金組成：

(Fe_1-a-bSi_aNi_b)_100-x-yP_xB_y，

其中，0.025≤a≤0.08；0.13≤b≤0.55；1≤x≤5；1≤y≤7。

電感件其采用如前所述的高磁導(dǎo)率軟磁合金粉末制成。

在D50＝10um粒度時，800℃空氣燒結(jié)后，電感件的磁導(dǎo)率達(dá)到60以上，損耗Ps值小于250kW/m³。

高磁導(dǎo)率軟磁合金粉末的制備方法，通過以下步驟實現(xiàn)：

原材料為：Fe＝25.0-80.0質(zhì)量份，Si＝3.0-8.0質(zhì)量份，Ni＝15-55質(zhì)量份，B＝1.0-7.0質(zhì)量份，P＝1.0-5.0質(zhì)量份；

將上述組份的原材料按純鐵、純鎳、純硅、磷鐵和硼鐵的順序，投料、熔化、合金化、高壓霧化和冷卻，制成金屬顆粒狀粉末；或者磷鐵采用低碳磷鐵，硼鐵采用低碳硼鐵。

霧化用的霧化水中加入表面活性劑，表面活性劑選用十七烯基胺乙基咪唑啉季銨鹽。

在中頻爐中熔化所述原材料，采用水氣聯(lián)合霧化方法進(jìn)行制粉。

合金熔煉：在中頻感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行大氣冶煉，冶煉功率為300-350KW，原料鐵熔化過程中陸續(xù)加入純硅、純鎳，當(dāng)鋼液溫度≥1600℃時，降低功率并加入低碳磷鐵、低碳硼鐵；

水氣聯(lián)合霧化：霧化水壓力為120-150MPa，所述表面活性劑占霧化水總重量的1-15wt‰；

所述粉末經(jīng)真空干燥后篩分。

采用上述方案后，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、將原材料Fe-Si-Ni-P-B，通過高壓水氣聯(lián)合霧化方法，可制得各種粒度的軟磁合金粉末。這種軟磁合金粉末在800℃，空氣燒結(jié)后可得到磁導(dǎo)率大于60，且功率損耗較低，解決了現(xiàn)有水霧化法制取的鐵硅鉻軟磁合金粉末存在的磁導(dǎo)率低，功率損耗大的問題?？勺鳛樾滦蜔Y(jié)電感的原材料得到廣泛應(yīng)用。

2、本發(fā)明的軟磁材料合金成分中Fe-Si-Ni可以達(dá)到比Fe-Si合金更高的磁導(dǎo)率，且飽和磁感應(yīng)強度仍然達(dá)到Fe-Si的水平。Ni的添加降低了矯頑力，并且提高了合金材料的防銹性能。P在燒結(jié)過程中由于低熔點性能微液相且P的擴散系數(shù)大，擴散速度快，促進(jìn)燒結(jié)致密的同時，使此合金具有較高的本征絕緣阻抗，減少了渦流損耗。B的添加，在金屬液滴霧化冷卻過程中提高了冷卻速度，使得成分更加均勻，且冷卻凝固后的合金顆粒具有微晶甚至納米晶的效果，進(jìn)一步提高了磁導(dǎo)率。經(jīng)檢測，國標(biāo)106磁環(huán)的燒結(jié)磁導(dǎo)率μi大于60。也就是說，燒結(jié)溫度800℃，燒結(jié)氣氛為空氣，保溫時間為1小時，磁導(dǎo)率檢測條件：100kHz，1V，損耗Ps值小于250kW/m³。

3、通過在超高壓水氣聯(lián)合霧化工藝，配合后期的粒度分級，可制備多種粒度，并且粉末粒度可以根據(jù)需要調(diào)控，從而制備D50從超細(xì)顆粒3μm到10μm的多種粒度產(chǎn)品，最細(xì)可達(dá)到D50＝3μm。

4、添加表面活性劑A到霧化水中，在降低熔滴表面張力球化粉末的同時，減少了過程中水分解氧對高溫金屬熔滴的氧化，降低了粉末的氧含量。而且在霧化水中加入表面活性劑A，可以在霧化過程中提高金屬顆粒的球形度，特別是粉末的分散性，保證了這種軟磁合金粉末有很高的振實密度和松裝密度，以及磁環(huán)的壓制密度。

為了提高霧化后金屬熔液滴的球化率，在霧化水中添加有表面活性劑溶液A，在超高壓水霧化過程中表面活性劑溶液A迅速吸附于顆粒表面，減少氧化，降低體系表面能，且表面活性劑的吸附會導(dǎo)致制備過程中金屬的顆粒表面帶有相同電荷，有利于粒子之間的靜電排斥，同時形成一定的空間位阻效應(yīng)，防止霧化形成的超細(xì)粉末出現(xiàn)二次團(tuán)聚，提高粉末的松裝密度和振實密度。同時，通過添加上述種類的表面活性劑，有效改善了粉末壓制性能，提高了產(chǎn)品壓制密度和電感值。特別是在霧化水中表面活性劑的加入量為霧化水總重量的1-15wt‰，效果更佳。

4、本發(fā)明制備的軟磁合金粉末具有較高松裝密度，松裝密度≥2.8g/cm³；較高的振實密度，振實密度≥4.5g/cm³；較低的氧含量，氧含量≤1600ppm，產(chǎn)品壓制性能好，磁環(huán)密度高，磁環(huán)密度≥6.4g/cm³。

5、高壓水氣聯(lián)合霧化方法制備的軟磁合金粉末，其低氧、雜質(zhì)含量微少、碳含量少、合金成分均勻、球形度好。

6、水氣聯(lián)合霧化法制粉是在氮氣超音速氣流作用下，對金屬熔液進(jìn)行預(yù)霧化，然后經(jīng)過雙V型噴嘴，在120-150MPa的超高壓水介質(zhì)下，將合金液強力破碎成大量細(xì)小金屬熔滴，繼而快速冷卻凝固為合金粉末。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中的霧化過程示意圖。

圖中：

霧化塔1、中間包2、漏眼3、噴盤4、熔融金屬液流1a、低壓渦旋氣體2a、超高壓霧化水3a。

具體實施方式

為了進(jìn)一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過具體實施例來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。

實施例1

(1)將鐵、鎳、硅、磷、硼的高純料加入中頻爐、中頻感應(yīng)爐內(nèi)，進(jìn)行大氣冶煉；本實施例中該軟磁合金各成分配比為：Fe＝35-65質(zhì)量份，Si＝3.0-6.5質(zhì)量份，Ni＝20-35質(zhì)量份，P＝1.0-1.5質(zhì)量份，B＝1.0-1.5質(zhì)量份。

(2)在熔煉過程中，控制冶煉功率300-350KW；合金元素加料時間及順序，首先加入純鐵、純鎳，原料熔化過程中陸續(xù)加入純硅，當(dāng)鋼液溫度≥1600℃，降低功率并依次加入低碳磷鐵和低碳硼鐵。

(3)金屬液通過超高壓水氣聯(lián)合霧化工藝后冷卻凝固成合金粉末。霧化水中添加有表面活性劑溶液，表面活性劑簡稱活性性。表面活性劑A選自十七烯基胺乙基咪唑啉季銨鹽，其代號為ODD，且霧化水中表面活性劑A的加入量為霧化水總量的5wt‰，即千分之5。

如圖1所示，霧化塔1主要包括中間包2，中間包2上開有漏眼3，中間包2的下方設(shè)置有噴盤4。熔融金屬液流1a從上面進(jìn)入中間包2后，經(jīng)漏眼3流入噴盤4。同時，低壓渦旋氣體2a和超高壓霧化水3a也進(jìn)入噴盤4，熔融金屬液流1a在超高壓霧化水3a的作用下，從噴盤4中噴出。

(4)粉末經(jīng)集粉罐收集后，經(jīng)雙錐真空干燥，氣流分級后，振動篩篩分。

經(jīng)檢測，所制備的高磁導(dǎo)率軟磁合金粉末由下面通式表示的合金組成：

(Fe_1-a-bSi_aNi_b)_100-x-yP_xB_y，

其中，0.025≤a≤0.08；0.13≤b≤0.55；1≤x≤5；1≤y≤7。

而且該鐵硅鉻軟磁合金粉末的松裝密度為2.9g/cm³，振實密度為4.5g/cm³，氧含量低于1500ppm。在600MPa壓制壓力下，環(huán)形電感生坯密度為6.45g/cm³，磁導(dǎo)率為65，損耗Ps為127kW/m³。

實施例2

本實施與實施例1的區(qū)別在于：本實施例中制備Fe-Si-Ni-P-B軟磁合金粉末過程中表面活性劑A的加入量不同，本實施例中該表面活性劑A的加入量為霧化水總量的2wt‰，即千分之2。

經(jīng)檢測，該鐵硅鉻軟磁合金粉末的松裝密度2.95g/cm³，振實密度為4.4g/cm³，氧含量低于1500ppm。在600MPa壓制壓力下，環(huán)形電感生坯密度為6.33g/cm³，磁導(dǎo)率為61，損耗Ps為108kW/m³，甚至更低，達(dá)到100kW/m³以下，100kW/m³左右，105kW/m³左右。

實施例3

本實施例中，燒結(jié)電感件、電感件的制備方法按常規(guī)方法，將上述高磁導(dǎo)率軟磁合金粉末作為原料，制作一體成型繞線電感、貼片疊層電感、磁芯電感、濾波電感、LED電路用高頻變壓器。上述高磁導(dǎo)率軟磁合金粉末也可簡稱軟磁合金粉末。

另外，微電子制品、微型電感件等也可將上述高磁導(dǎo)率軟磁合金粉末作為原料，按常規(guī)工藝進(jìn)行制備。

本實施例中的應(yīng)用均可達(dá)到上述實施例中的各項指標(biāo)。

上述實施例和附圖并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。