一种复合软磁磁粉芯及其制备方法
2019-11-22

一种复合软磁磁粉芯及其制备方法

本发明公开了属于软磁材料及其制备技术领域的一种复合软磁磁粉芯及其制备方法。采用控制氧化法在铁粉颗粒表面上原位生成一层Fe3O4壳层,制备出了结构均匀的Fe/Fe3O4复合软磁粉末,将Fe/Fe3O4复合软磁粉末与适量的硅树脂进行混合,采用粉末冶金压实工艺制备出了高性能Fe/Fe3O4复合软磁磁粉芯。这种复合磁粉芯同时具有高密度、高磁导率、高磁通密度、低损耗和高断裂强度,适用于大功率和低损耗的使用场合。本发明具有原料来源丰富、工艺过程简单、对环境友好且适宜工业化生产等特点。

Description

将本实施例制备的Fe/Fe304核壳复合软磁粉末与适量的娃树脂进行混合,其中,Fe/Fe304复合软磁粉末和硅树脂的质量分数分别为99.8%和0.2%,将混合后的粉末在1200MPa的压力下压制成致密的环状试样,对环状样品在500°C和真空条件下进行40分钟的退火处理。本实施例中环状试样的密度为7.6g/cm3,与实施例一相比,由于娃树脂质量分数有所降低,因此本实施例中环状样品的密度有所提高。采用交流B-H软磁测量磁滞回线仪测量环状试样的交流磁特性。本实施例中制备的Fe/Fe304复合磁粉芯具有低磁损耗、高磁通密度、高磁导率和高断裂强度,适宜用于电机转子等大功率和低损耗的使用场合。

回线(b)代表Fe/Fe304核壳复合软磁粉末的磁滞回线。

复合软磁材料的制备工艺通常是对金属(如Fe粉)或合金(如Fe-Ni、Fe-Co或Fe-Si合金)磁性颗粒表面包覆有机物和无机物的绝缘层,或采用磁性颗粒基体-高电阻率连续纤维复合方式形成复合软磁粉体,然后采用粉末冶金压实工艺制备成致密的块体软磁材料。由于有机物绝缘层的耐热温度低,温度稳定性差,有机包覆的软磁复合材料不适宜用于高温条件。另外,有机物包覆使得粉末的压实密度较低,材料的磁通密度和磁导率都不高。目前多采用化学法实现金属磁性颗粒无机物包覆,包覆物多为含P或S的金属化合物,而含P或S包覆层的绝缘性不理想,而且含P或S的包覆液对环境污染严重。HSganas公司开发出的Somaloy系列复合软磁材料采用磷酸盐作为包覆前驱体,通过复杂的化学反应,在Fe粉颗粒表面上形成一层厚度可控的Fe3P包覆层,可以较大程度地提高材料的电阻率,减小材料在交流使用条件下的磁损耗。但H6ganSs公司所采用的包覆工艺比较复杂,而且对铁粉进行磷化处理的废液对环境有着潜在的污染,另外Fe3P包覆层绝缘性能不高,表面也容易氧化。

(5)将步骤(4)中制得的Fe/Fe304复合软磁粉末和硅树脂进行混合,其中,Fe/Fe3O4复合软磁粉末和硅树脂的质量分数分别为99.2%和0.8%,将混合后的粉末在ISOOMPa的压力下压制成致密的环状试样,对环状样品在700°C和真空条件下进行20分钟的退火处理,最终制成高密度、高磁导率、低损耗和高断裂强度的Fe/Fe304复合磁粉芯,即为具有高磁通密度和低损耗的复合软磁材料。

(2)在2Pa的低真空和10°C/min的升温速率下将可控气氛氧化炉加热到400°C;

具有高磁通密度和低损耗的复合软磁磁粉芯的制备方法,包括以下步骤:

步骤(2)中,以5〜15°C/min的升温速率升温。

(3)将步骤⑴中经清洗和干燥的铁粉放入步骤⑵中经事先加热的可控气氛氧化炉中,同时往可控气氛氧化炉中充入氩气和高纯氧气的混合气,待炉温恢复到400〜420°C,保温40〜50分钟;

(5)将步骤(4)中制得的Fe/Fe304复合软磁粉末和硅树脂进行混合,其中,Fe/Fe3O4复合软磁粉末和硅树脂的质量分数分别为99.5%和0.5%,将混合后的粉末在1600MPa的压力下压制成致密的环状试样,对环状样品在600°C和真空条件下进行30分钟的退火处理,最终制成高密度、高磁导率、低损耗和高断裂强度的Fe/Fe304复合软磁磁粉芯,即为具有高磁通密度和低损耗的复合软磁材料。

本发明的目的在于提供一种具有高磁通密度和低损耗使用特性的复合软磁材料及其制备方法,采用控制氧化法在铁粉颗粒表面上原位生成一层Fe3O4壳层,制备出结构均勻的Fe/Fe304核壳复合软磁粉末。将Fe/Fe304复合软磁粉末与适量的娃树脂进行混合,米用粉末压实成型工艺制备出了高密度、高磁导率、高磁通密度、低损耗和高断裂强度的Fe/Fe3O4复合软磁磁粉芯。