一種金屬磁粉芯材料及其制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬磁粉芯材料及其制備工藝，屬于磁性材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]FeSi軟磁材料具有獨特且優(yōu)異的磁學性能，它具有寬恒磁導率，且磁導率高，磁滯損耗低，磁致伸縮系數(shù)接近于零，因而在電子、電力及新能源等眾多領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，加之鐵、硅元素在地殼中含量高，加工制備相對容易，成本較低，因此，一直受到研究者的廣泛關(guān)注。
[0003]早期軟磁復合材料主要應(yīng)用于低頻，對其研究主要著眼于如何提高磁導率而對損耗要求不高，因而對磁粉的包覆不夠重視。近年來電源向微型化發(fā)展，必然要求器件的高頻化，降低高頻損耗就成了亟待解決的問題，而絕緣包覆過程是最為重要的一個環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)包覆工藝采用有機樹脂為絕緣劑對磁粉進行包覆隔絕，但有機樹脂不具有磁性，勢必會使磁粉芯的磁導率和磁感應(yīng)強度大大下降。而金屬氧化物的電阻率高，渦流損耗小，矯頑力低，用其與金屬粉體復合可以有效隔絕金屬粉體之間的聯(lián)系。
[0004]本專利可以獲得具有良好的綜合軟磁性能、強度高的復合磁粉芯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供了一種金屬磁粉芯材料及其制備工藝，制備工藝，整個制備工藝可控，可實現(xiàn)不同尺寸、不同厚度的磁粉芯批量生產(chǎn)，所得金屬磁粉芯材料具有良好的綜合軟磁性能、強度高，用途廣泛。
[0006]本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，一種金屬磁粉芯材料，其特征是:由化學純Fe203、Mn304和ZnO按100/(20?25)/(20?25)質(zhì)量比稱量后混合均勻后，燒結(jié)并粉碎得到300?400目預(yù)燒料，預(yù)燒料與100目?200目FeSi6.5粉體按(2-5)/100質(zhì)量比混合均勻，成型后燒結(jié)得到。
[0007]上述金屬磁粉芯材料的制備工藝步驟如下:
(1)將化學純Fe2OhMn3O4和ZnO按100/(20?25)/(20?25)質(zhì)量比稱量后混合均勻，在馬弗爐中加熱到850°CX (60?120)min預(yù)燒，待冷卻后粉碎、研磨，分別用300目和400目篩篩分，得到(300?400)目預(yù)燒料；
(2)預(yù)燒料與100目?200目FeSi6.5粉體按(2-5)/100質(zhì)量比混合均勻，加水造粒后，在> 1500Mpa壓力下模壓成磁粉芯毛坯(現(xiàn)狀如環(huán)形、E形)。
[0008](3)磁粉芯毛坯在中頻感應(yīng)加熱爐中進行快速燒結(jié)成磁粉芯半成品，中頻感加熱頻率25kHz、加熱功率4kW、加熱(2-5 )min?？焖贌Y(jié)后的磁粉芯具有良好的強度和抗氧化能力。
[0009](4)經(jīng)過快速燒結(jié)后的磁粉芯半成品在熱處理爐中經(jīng)過(750?790) °C X (45-90)min的退火處理后成為磁粉芯成品。
[0010]本發(fā)明中，F(xiàn)eSi6.5粉體的成分:Si6.0%?6.9%，其余為鐵。
[0011]本發(fā)明的特點是:(I)制備的磁粉芯不需要浸膠處理，磁粉芯強度高，不易損壞，合格率高；(2)軟磁性能可控性好，操作難度小；(3)磁粉芯綜合軟磁性能較好。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
步驟1:將化學純Fe203、Mn304和ZnO按100/21/23質(zhì)量比稱量后混合均勻，在馬弗爐中加熱到850°C X 60min預(yù)燒，待冷卻后粉碎、研磨，分別用300目和400目篩篩分，得到(300?400)目預(yù)燒料，待用；
步驟2:預(yù)燒料與100目FeSi6.5粉體按2/100質(zhì)量比混合均勻，加水造粒后，在1500Mpa壓力下模壓成環(huán)形磁粉芯毛還，環(huán)形磁粉芯毛還尺寸:Φ20mmX Φ 1mmX6mmAeSiG.5粉體的成分:Si6.0%，其余為鐵。
[0013]步驟3:磁粉芯毛坯在中頻感應(yīng)加熱爐中進行快速燒結(jié)成磁粉芯半成品，中頻感加熱頻率25kHz、加熱功率4kW、加熱5min。
[0014]步驟4:經(jīng)過快速燒結(jié)后的磁粉芯在熱處理爐中經(jīng)過770°C X60min的退火處理后成為磁粉芯成品。
[0015]磁粉芯軟磁性能測試使用TH2816數(shù)字電橋測試樣品的Ls和品質(zhì)因數(shù)Q值，并根據(jù)磁導率與電感換算關(guān)系計算對應(yīng)的有效磁導率ye;采用MATS-2010SD軟磁直流測量裝置測試樣品的磁化曲線和磁滯回線。測量時采用直徑為0.59mm的銅漆包線均勻纏繞磁粉芯，所繞圈數(shù)20圈。
[0016]磁粉芯軟磁性能:μ?= 1425 ,μπι = 33050，ye=42(f=lkHz)，Pu = 12.38 J/m3，Hc=1.91 A/m o
[0017]實施例2
步驟1:將化學純Fe203、Mn304和ZnO按100/21/23質(zhì)量比稱量后混合均勻，在馬弗爐中加熱到850°C X 60min預(yù)燒，待冷卻后粉碎、研磨，分別用300目和400目篩篩分，得到(300?400)目預(yù)燒料。待用；
步驟2:預(yù)燒料與200目FeSi6.5粉體按5/100質(zhì)量比混合均勻，加水造粒后，在1500Mpa壓力下模壓成環(huán)形磁粉芯毛還，環(huán)形磁粉芯毛還尺寸:Φ 20mm X Φ 1mmX 6mm 0 AeSiGj粉體的成分:S i 6.9%，其余為鐵。
[0018]步驟3:磁粉芯毛坯在中頻感應(yīng)加熱爐中進行快速燒結(jié)成磁粉芯半成品，中頻感加熱頻率25kHz、加熱功率4kW、加熱2min。
[0019]步驟4:經(jīng)過快速燒結(jié)后的磁粉芯在熱處理爐中經(jīng)過770°C X60min的退火處理后成為磁粉芯成品。
[0020]磁粉芯軟磁性能測試使用TH2816數(shù)字電橋測試樣品的Ls和品質(zhì)因數(shù)Q值，并根據(jù)磁導率與電感換算關(guān)系計算對應(yīng)的有效磁導率ye;采用MATS-2010SD軟磁直流測量裝置測試樣品的磁化曲線和磁滯回線。測量時采用直徑為0.59mm的銅漆包線均勻纏繞磁粉芯，所繞圈數(shù)20圈。
[0021]磁粉芯軟磁性能:μ?= 2200，μ?? = 33000，ye=56(f=lkHz)，Pu = 12.578 J/m3，Hc=1.73 A/m o
[0022]實施例3
步驟1:將化學純Fe203、Mn304和ZnO按100/20/23質(zhì)量比稱量后混合均勻，在馬弗爐中加熱到850°C X 60min預(yù)燒，待冷卻后粉碎、研磨，分別用300目和400目篩篩分，得到(300?400)目預(yù)燒料，待用；
步驟2:預(yù)燒料與100目FeSi6.5粉體按2/100質(zhì)量比混合均勻，加水造粒后，在1500Mpa壓力下模壓成環(huán)形磁粉芯毛還，環(huán)形磁粉芯毛還尺寸:Φ20mmX Φ 1mmX6mmAeSiG.5粉體的成分:Si6.0%，其余為鐵。
[0023]步驟3:磁粉芯毛坯在中頻感應(yīng)加熱爐中進行快速燒結(jié)成磁粉芯半成品，中頻感加熱頻率25kHz、加熱功率4kW、加熱5min。
[0024]步驟4:經(jīng)過快速燒結(jié)后的磁粉芯在熱處理爐中經(jīng)過770°C X60min的退火處理后成為磁粉芯成品。
[0025]實施例4
步驟1:將化學純Fe203、Mn304和ZnO按100/25/23質(zhì)量比稱量后混合均勻，在馬弗爐中加熱到850°C X 60min預(yù)燒，待冷卻后粉碎、研磨，分別用300目和400目篩篩分，得到(300?400)目預(yù)燒料，待用；
步驟2:預(yù)燒料與100目FeSi6.5粉體按2/100質(zhì)量比混合均勻，加水造粒后，在1500Mpa壓力下模壓成環(huán)形磁粉芯毛還，環(huán)形磁粉芯毛還尺寸:Φ20mmX Φ 1mmX6mmAeSiG.5粉體的成分:Si6.0%，其余為鐵。
[0026]步驟3:磁粉芯毛坯在中頻感應(yīng)加熱爐中進行快速燒結(jié)成磁粉芯半成品，中頻感加熱頻率25kHz、加熱功率4kW、加熱5min。
[0027]步驟4:經(jīng)過快速燒結(jié)后的磁粉芯在熱處理爐中經(jīng)過770°C X60min的退火處理后成為磁粉芯成品。
[0028]實施例5
步驟1:將化學純Fe203、Mn304和ZnO按100/21/20質(zhì)量比稱量后混合均勻，在馬弗爐中加熱到850°C X 60min預(yù)燒，待冷卻后粉碎、研磨，分別用300目和400目篩篩分，得到(300?400)目預(yù)燒料，待用；
步驟2:預(yù)燒料與100目FeSi6.5粉體按2/100質(zhì)量比混合均勻，加水造粒后，在1500Mpa壓力下模壓成環(huán)形磁粉芯毛還，環(huán)形磁粉芯毛還尺寸:Φ20mmX Φ 1mmX6mmAeSiG.5粉體的成分:Si6.0%，其余為鐵。
[0029]步驟3:磁粉芯毛坯在中頻感應(yīng)加熱爐中進行快速燒結(jié)成磁粉芯半成品，中頻感加熱頻率25kHz、加熱功率4kW、加熱5min。
[0030]步驟4:經(jīng)過快速燒結(jié)后的磁粉芯在熱處理爐中經(jīng)過770°C X60min的退火處理后成為磁粉芯成品。
[0031 ] 實施例6
步驟1:將化學純Fe203、Mn304和ZnO按100/21/25質(zhì)量比稱量后混合均勻，在馬弗爐中加熱到850°C X 60min預(yù)燒，待冷卻后粉碎、研磨，分別用300目和400目篩篩分，得到(300?400)目預(yù)燒料，待用；
步驟2:預(yù)燒料與100目FeSi6.5粉體按2/100質(zhì)量比混合均勻，加水造粒后，在1500Mpa壓力下模壓成環(huán)形磁粉芯毛還，環(huán)形磁粉芯毛還尺寸:Φ20mmX Φ 1mmX6mmAeSiG.5粉體的成分:Si6.0%，其余為鐵。
[0032]步驟3:磁粉芯毛坯在中頻感應(yīng)加熱爐中進行快速燒結(jié)成磁粉芯半成品，中頻感加熱頻率25kHz、加熱功率4kW、加熱5min。
[0033]步驟4:經(jīng)過快速燒結(jié)后的磁粉芯在熱處理爐中經(jīng)過770°C X60min的退火處理后成為磁粉芯成品。
【主權(quán)項】
1.一種金屬磁粉芯材料，其特征是:由化學純Fe2O3、Mn304和ZnO按100/(20-25)/(20-25)質(zhì)量比稱量后混合均勻后，燒結(jié)并粉碎得到300?400目預(yù)燒料，預(yù)燒料與100目?200目FeSi6.5粉體按(2-5)/100質(zhì)量比混合均勻，成型后燒結(jié)，再經(jīng)過退火處理后得到磁粉芯成品O2.一種金屬磁粉芯材料的制備工藝，其特征是步驟如下: (1)將化學純Fe203、Mn304和ZnO按100/(20?25)/(20?25)質(zhì)量比稱量后混合均勻，在馬弗爐中加熱到850°C X (60?120)min預(yù)燒，待冷卻后粉碎、研磨，分別用300目和400目篩篩分，得到300?400目預(yù)燒料； (2)預(yù)燒料與100目?200目FeSi6.5粉體按(2-5)/100質(zhì)量比混合均勻，模壓成型得到磁粉芯毛坯； (3)磁粉芯毛坯燒結(jié)成磁粉芯半成品； (4)經(jīng)過燒結(jié)后的磁粉芯半成品退火處理后成為磁粉芯成品。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬磁粉芯材料的制備工藝，其特征是:步驟(2)中，模壓成型前，先加水造粒，然后在I 1500Mpa壓力下模壓成磁粉芯毛坯。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬磁粉芯材料的制備工藝，其特征是:磁粉芯毛坯的形狀為環(huán)形或E形。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬磁粉芯材料的制備工藝，其特征是:磁粉芯毛坯在中頻感應(yīng)加熱爐中進行快速燒結(jié)成磁粉芯半成品，中頻感加熱頻率25kHz、加熱功率4kW、加熱2?5min06.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬磁粉芯材料的制備工藝，其特征是:磁粉芯半成品在熱處理爐中經(jīng)過(750?790) °C X (45?90)min的退火處理后成為磁粉芯成品。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬磁粉芯材料的制備工藝，其特征是:Fe S i 6.5粉體的成分:Si6.0%-6.9%，其余為鐵。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種金屬磁粉芯材料及其制備工藝,由化學純Fe2O3、Mn3O4和？ZnO按100/(20~25)/(20~25)質(zhì)量比稱量后混合均勻后，燒結(jié)并粉碎得到300~400目預(yù)燒料，預(yù)燒料與100目~200目FeSi6.5粉體按（2-5）/100質(zhì)量比混合均勻，成型后燒結(jié)，再經(jīng)過退火處理后得到磁粉芯成品。本發(fā)明的優(yōu)點是：（1）制備的磁粉芯不需要浸膠處理，磁粉芯強度高，不易損壞，合格率高；（2）軟磁性能可控性好，操作難度??；（3）磁粉芯綜合軟磁性能較好。
【IPC分類】B22F3/02, H01F1/33, B22F3/24, B22F3/10
【公開號】CN105632677
【申請?zhí)枴緾N201610089752
【發(fā)明人】朱正吼, 宋暉
【申請人】南昌大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年2月18日