[发明专利]一种颗粒间绝缘的高硅钢铁芯及其制备方法

权利要求书

1.一种颗粒间绝缘的高硅钢铁芯的制备方法，其特征在于：先使用硅粉对高硅铁硅合金粉末进行包埋渗硅处理；然后将渗硅后的高硅铁硅合金粉末进行氧化处理，使高硅铁硅合金粉末表面形成一层SiO₂膜；之后使用无机氧化物对氧化后的合金粉末进行绝缘包覆，并进行烧结处理，即得到颗粒间绝缘的高硅钢铁芯，其具体步骤如下：

第一步、高硅铁硅合金粉末的包埋渗硅

将高硅铁硅合金粉末和硅粉混合均匀，置于惰性气体保护下进行热处理，热处理温度为500～1000℃，保温时间为0.5～5h，之后随炉冷却至室温，得到包埋渗硅后的高硅铁硅合金粉末；所述高硅铁硅合金粉末和硅粉占混合粉末总质量的百分比分别为95～99wt％、1～5wt％；

第二步、高硅铁硅合金粉末的表面绝缘包覆

将包埋渗硅后的高硅铁硅合金粉末置于氧化气氛下进行氧化处理，氧化处理温度为300～600℃，保温时间为1～5h；再加入无机氧化物粉末，在惰性气体保护下于750～1050℃保温0.5～4h，得到表面绝缘包覆的高硅铁硅合金粉末；

第三步、颗粒间绝缘的高硅钢铁芯的制备

将经表面绝缘包覆的高硅铁硅合金粉末进行烧结，即得颗粒间绝缘的高硅钢铁芯。

2.根据权利要求1所述的一种颗粒间绝缘的高硅钢铁芯的制备方法，其特征在于：所述高硅铁硅合金粉末的粒径小于100μm，该粉末中的Si含量为4.5～7.5wt％；所述硅粉的粒径小于1μm，硅粉中的Si含量大于99.5wt％。

3.根据权利要求1所述的一种颗粒间绝缘的高硅钢铁芯的制备方法，其特征在于：第二步中的无机氧化物粉末为MgO粉末或Al₂O₃粉末或二者的混合粉末，包埋渗硅后的高硅铁硅合金粉末与无机氧化物粉末的质量比为1：(0.05～0.1)，且无机氧化物粉末的粒径小于1μm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种颗粒间绝缘的高硅钢铁芯的制备方法，其特征在于：所述第一步中的惰性气体为氩气或为氮气，第二步中的氧化气氛为氧气或空气。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种颗粒间绝缘的高硅钢铁芯的制备方法，其特征在于：所述第三步中将经表面绝缘包覆的高硅铁硅合金粉末置于放电等离子烧结炉中，将炉内温度以20～150℃/min的升温速率从室温升至900～1300℃，再在温度为900～1300℃下保温5～20min，从而对合金粉末进行烧结，随后关闭烧结炉电源，随炉自然冷却至室温，出炉，脱模，即得颗粒间绝缘的高硅钢铁芯。

6.根据权利要求5所述的一种颗粒间绝缘的高硅钢铁芯的制备方法，其特征在于：所述第三步中将经表面绝缘包覆的高硅铁硅合金粉末装入石墨模具后再置于放电等离子烧结炉内进行烧结，持续对石墨模具施加10～100MPa的轴向压力，并保持炉内真空度为3×10^-3～10Pa。

7.一种颗粒间绝缘的高硅钢铁芯，其特征在于：该高硅钢铁芯是根据权利要求1-6中任一项所述的方法制备得到的，该高硅钢铁芯中铁硅合金粉末的表面均匀包覆有硅酸盐绝缘层，所述的硅酸盐为MgSiO₃或Al₂(SiO₃)₃或二者的混合。

8.根据权利要求7所述的一种颗粒间绝缘的高硅钢铁芯，其特征在于：所述高硅钢铁芯的饱和磁感应强度为165～190emu/g，电阻率大于8.7×10^-3Ω*m，铁损P_10/400为4.2～9.4W/kg，P_10/1000为18.4～33.5W/kg，P_1/10k为3.7～6.4W/kg。