一種稀土元素?fù)诫s的鎳硅鋁軟磁材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種稀土元素?fù)诫s的鎳硅鋁軟磁材料的制備方法，其特征在于該軟磁材料由以下原子配比的合金制成：（Ni1-x-yAlxCey）1-a-b（Si1-zZnz）aVb，其中x=0.22-0.32，y=0.02-0.05，z=0.3-0.4，a=0.15-0.2，b=0.05-0.07，該方法包括如下步驟：（1）制備軟磁粉末，（2）制坯，（3）燒結(jié)，（4）退火處理。本發(fā)明制備的軟磁材料，采用高鎳含量的鎳鋁合金形成主料并摻雜鋅以提升材料的導(dǎo)磁率，摻雜稀土元素鈰抗磁飽和性能，摻雜硅和釩提高了材料的耐磨性能以及電阻率。因此，該材料用于各種電子設(shè)備時(shí)尤其是用于大電流線圈的磁芯時(shí)具有較好的軟磁性能和較低的損耗。
【專利說明】一種稀土元素?fù)诫s的鏡娃紹軟磁材料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉一種稀土元素?fù)诫s的鎳硅鋁軟磁材料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在常用的軟磁材料主要有電工純鐵、硅鋼片、鐵鎳合金、鐵氧體及非晶和納米晶材料。電工純鐵磁學(xué)性能和力學(xué)性能優(yōu)異(磁導(dǎo)率高、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高、機(jī)械強(qiáng)度)，但電學(xué)性能差(電阻率低)，在交變場(chǎng)下渦流損耗大，無法滿足在交變電磁場(chǎng)的條件下使用；硅鋼片磁學(xué)性能和電學(xué)性能優(yōu)異(有高的飽和磁化強(qiáng)度、高磁導(dǎo)率、高電阻率)，但力學(xué)性能差(抗壓強(qiáng)度差)；鐵鎳合金磁導(dǎo)率高，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高，但易變形，且抗渦流能力有限，雖然通過疊片等采取降低渦流損耗的措施，一定程度上可以提高材料的使用頻率，但會(huì)明顯影響功率和效率，難以完全滿足實(shí)際需要；鐵氧體軟磁材料電阻率高，抗渦流能力強(qiáng)，但飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度低，在磁路設(shè)計(jì)中使用該材料對(duì)于偏置磁場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)提出了較大的挑戰(zhàn)，影響磁路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和有效使用。非晶和納米晶材料不耐壓，機(jī)械損耗大。
[0003]鐵硅鋁合金具有優(yōu)良的軟磁特性，早在上世紀(jì)三十年代就被日本人發(fā)現(xiàn)，特別是特定成分Si?9.6%、A1?5.4%，余量為Fe的合金，μπι值可達(dá)16萬，被命名為Sendust合金。只是因?yàn)楣?、鋁在冶煉時(shí)容易產(chǎn)生偏析和燒損而沒有得到廣泛的應(yīng)用。上世紀(jì)九十年代由于冶煉技術(shù)的進(jìn)步和電子工業(yè)的發(fā)展需求，推動(dòng)了鐵硅鋁合金磁粉芯的發(fā)展。隨后日本金子秀夫在Sendust合金中加釹(Nd),改善了它的加工性,磁性(μ O, μπι, He, Bs)、耐磨性均不降低。有的研究者加合金元素(Sn，Be, Ti，V，Y，B, Mo, W，Cr等)后合金硬度提高了，有的耐磨性提高了。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種稀土元素?fù)诫s的鎳硅鋁軟磁材料的制備方法，該方法制備的軟磁材料具有高磁導(dǎo)率、低矯頑力以及低損耗等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種稀土元素?fù)诫s的鎳硅鋁軟磁材料的制備方法，其特征在于該軟磁材料由以下原子配比的合金制成:(Ni1IyAlxCey) !_a_b (Si1^zZnz) aVb,其中 x=0.22-0.32，y=0.02-0.05，ζ=0.3-0.4，a=0.15-0.2，b=0.05-0.07，該方法包括如下步驟:
Cl)制備軟磁粉末
按照上述原子配比，將純鎳、多晶硅、純鋁、鈰鎳合金、純釩和純鋅投入真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行冶煉，反復(fù)熔煉后，送入氦氣保護(hù)鑄坯，冷卻后得到合金鑄錠；
將上述合金鑄錠氫破后，利用行星球磨機(jī)球磨制粉，球磨得到的粗粉采用氣霧化成粒度在15-20 μ m金屬軟磁粉末；
(2)制坯
采用模壓工藝制備軟磁生坯，所加壓力為23-30Mpa ；
(3)燒結(jié)然后在氬氣氣氛燒結(jié)爐中燒結(jié)成型，在燒結(jié)過程中，首先在400-500°C預(yù)燒l_3h，然后在 1250-1350°C燒結(jié) 5-8h ；
(4)退火處理
在氬氣氣氛的退火爐中，將鐵心加熱到450-455°C，保溫l_2h，再加熱到525-535°C，保溫2-3h，然后加熱到750-825 V，保溫3_4h，停止加熱，在30_40min內(nèi)將溫度降至150-170°C，然后自然冷卻至室溫得到產(chǎn)品。
[0006]本發(fā)明制備的軟磁材料，采用高鎳含量的鎳鋁合金形成主料并摻雜鋅以提升材料的導(dǎo)磁率，摻雜稀土元素鈰抗磁飽和性能，摻雜硅和釩提高了材料的耐磨性能以及電阻率。因此，該材料用于各種電子設(shè)備時(shí)尤其是用于大電流線圈的磁芯時(shí)具有較好的軟磁性能和較低的損耗。

【具體實(shí)施方式】
[0007]實(shí)施例一
本實(shí)施例的軟磁材料由以下原子配比的合金制成:(Nia76Ala22Cea02) O 8 (Sia7Zna3)
0.15^0.05°
[0008]按照上述原子配比，將純鎳、多晶硅、純鋁、鈰鎳合金、純釩和純鋅投入真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行冶煉，反復(fù)熔煉后，送入氦氣保護(hù)鑄還，冷卻后得到合金鑄錠；將上述合金鑄錠氫破后，利用行星球磨機(jī)球磨制粉，球磨得到的粗粉采用氣霧化成粒度在15-20 μ m金屬軟磁粉末。
[0009]采用模壓工藝制備軟磁生坯，所加壓力為23Mpa。
[0010]然后在氬氣氣氛燒結(jié)爐中燒結(jié)成型，在燒結(jié)過程中，首先在400°C預(yù)燒3h，然后在1250°C燒結(jié) 8h。
[0011]在氬氣氣氛的退火爐中，將鐵心加熱到450°C，保溫2h，再加熱到525°C，保溫2h，然后加熱到750°C，保溫4h，停止加熱，在40min內(nèi)將溫度降至150°C，然后自然冷卻至室溫得到產(chǎn)品。
[0012]實(shí)施例二
本實(shí)施例的軟磁材料由以下原子配比的合金制成:(Nia63Ala32Ceaci5) ο.73 (Sia6Zna4)
0.2^0.07 °
[0013]按照上述原子配比，將純鎳、多晶硅、純鋁、鈰鎳合金、純釩和純鋅投入真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行冶煉，反復(fù)熔煉后，送入氦氣保護(hù)鑄還，冷卻后得到合金鑄錠；將上述合金鑄錠氫破后，利用行星球磨機(jī)球磨制粉，球磨得到的粗粉采用氣霧化成粒度在15-20 μ m金屬軟磁粉末。
[0014]采用模壓工藝制備軟磁生坯，所加壓力為30Mpa。
[0015]然后在氬氣氣氛燒結(jié)爐中燒結(jié)成型，在燒結(jié)過程中，首先在400-500°C預(yù)燒l_3h，然后在1350°C燒結(jié)5h。
[0016]在氬氣氣氛的退火爐中，將鐵心加熱到455°C，保溫lh，再加熱到535°C，保溫2h，然后加熱到825°C，保溫3h，停止加熱，在30min內(nèi)將溫度降至170°C，然后自然冷卻至室溫得到產(chǎn)品。
[0017]比較例將FeNi合金粉末、軟磁鐵氧體粉末和低熔點(diǎn)軟磁合金粉末按質(zhì)量比4: 5: I的比例混合(其中FeNi合金成份為:Fe50wt %，Ni50wt %，MnZn鐵氧體的成份為:Mna64Zna29Fe2^7O4，低熔點(diǎn)軟磁合金的成份為:NdFe合金的成份為:Nd60wt%，F(xiàn)e40% )，然后混合球磨30分鐘。將混合好的復(fù)合軟磁粉末裝入模具內(nèi)，在模壓成型機(jī)上加壓成型，在壓制過程中所加壓力為20MPa，保壓時(shí)間為5分鐘。將所壓制的生坯放入普通氣氛燒結(jié)爐中燒結(jié)成型，燒結(jié)溫度為900°C，1000C，IlOO0C，1200°C燒結(jié)時(shí)間為10小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氬氣和氧氣的混合氣體，其中氧氣分壓為0.1MPa0
[0018]對(duì)相同形狀和尺寸的實(shí)施例1-2及比較例的軟磁材料進(jìn)行磁性能測(cè)試以及損耗測(cè)試，在室溫進(jìn)行以下兩項(xiàng)測(cè)試:(1)能量損耗，測(cè)試條件為磁感1.5T，頻率為500Hz，(2)合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs采用靜態(tài)磁性能測(cè)量?jī)x，以磁場(chǎng)為2000A/m下的磁感應(yīng)強(qiáng)度作為合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs。測(cè)試結(jié)果顯示:實(shí)施例1-2得到的軟磁材料的損耗相對(duì)比較例降低35%以上，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度升高13%以上。
【權(quán)利要求】
1.一種稀土元素?fù)诫s的鎳硅鋁軟磁材料的制備方法，其特征在于該軟磁材料由以下原子配比的合金制成:(附卜“ (81^2?) ，其中 ^=0.22-0.32，7=0.02-0.05，2=0.3-0.4，￡1=0.15-0.2，6=0.05-0.07，該方法包括如下步驟: (1)制備軟磁粉末 按照上述原子配比，將純鎳、多晶硅、純鋁、鈰鎳合金、純釩和純鋅投入真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行冶煉，反復(fù)熔煉后，送入氦氣保護(hù)鑄坯，冷卻后得到合金鑄錠； 將上述合金鑄錠氫破后，利用行星球磨機(jī)球磨制粉，球磨得到的粗粉采用氣霧化成粒度在15-20 9 III金屬軟磁粉末； (2)制坯 采用模壓工藝制備軟磁生坯，所加壓力為23-301^ ； (3)燒結(jié) 然后在氬氣氣氛燒結(jié)爐中燒結(jié)成型，在燒結(jié)過程中，首先在400-5001預(yù)燒1-311，然后在 1250-13501 燒結(jié) 5-811 ； (4)退火處理 在氬氣氣氛的退火爐中，將鐵心加熱到450-4551，保溫1-211，再加熱到525-5351，保溫2-31！，然后加熱到750-825 V，保溫3-處，停止加熱，在30-400111內(nèi)將溫度降至150-1701，然后自然冷卻至室溫得到產(chǎn)品。
【文檔編號(hào)】B22F1/00GK104439234SQ201410792980
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月20日
【發(fā)明者】陳紅 申請(qǐng)人:陳紅