[发明专利]一种铁基软磁复合磁芯的制备方法

说明书

本发明公开了一种铁基软磁复合磁芯的制备方法，采用了提高Fe基非晶软磁合金综合性能有利的多个元素Ni、Cr、Cu、Al、P和C，制备得到的铁基软磁复合磁芯，本发明还采用纳米的酸性硅溶胶和纳米级MgO介电材料包覆处理粉料在氩气保护下进行粉料包覆，防止粉料的氧化，降低材料的涡流损耗，具有优异的软磁性能及高磁感应强度。

所属技术领域

本发明涉及磁性材料制造领域，具体涉及一种铁基软磁复合磁芯的制备方法。

背景技术

当前电力电子器件向节能化、小型化和高精度化方向发展，具备高饱和磁感应强度(BS)、低损耗和高磁导率(μ)的软磁材料成为磁性材料领域研究开发的重要方向。非晶、纳米晶软磁合金由于具有上述软磁性特点，近年来逐渐成为各个相关企业和研究机构开发的热点。

纳米晶软磁合金是由单辊熔体快淬法制备成的Fe基非晶态合金，经热处理工艺，从非晶态合金中析出均匀分布的10nm左右的α-Fe晶粒制备而成。由于α-Fe相的饱和磁感应强度高达2.2T，所以α-Fe晶粒的析出，可使热处理后制得的纳米晶合金的饱和磁感应强度比热处理前获得大幅提升，矫顽力显著下降，综合软磁性能获得明显提高。但是，非晶态合金还存在明显的缺点：饱和磁感应强度不高，相比于其他高饱和磁感应强度的软磁材料，在相同的工作条件下该合金材料需要更大体积，这极大地限制了它的应用范围。

目前的常规软磁复合材料包覆方法，主要是对铁粉颗粒表面磷酸化，使其颗粒表面形成一层磷酸盐的绝缘层，来提升电阻率，但含P或S的包覆层对环境污染严重。采用无机绝缘层和磁粉的热膨胀系数相差较大且无机绝缘层的本身的热膨胀系数不可变化，在温差较大的环境或是在长时间使用过程中会在磁粉内产生热应力，导致无机物包覆层的软磁复合材料无法具有优良的磁性能。

发明内容

本发明提供一种铁基软磁复合磁芯的制备方法，采用了提高Fe基非晶软磁合金综合性能有利的多个元素Ni、Cr、Cu、Al、P和C，制备得到的铁基软磁复合磁芯，本发明还采用纳米的酸性硅溶胶和纳米级MgO介电材料包覆处理粉料在氩气保护下进行粉料包覆，防止粉料的氧化，降低材料的涡流损耗，具有优异的软磁性能及高磁感应强度。

为了实现上述目的，实现上述目的，本发明提供了一种铁基软磁复合磁芯的制备方法，该铁基软磁复合磁芯主体由以下原子配比的合金制成：Fe_{100-a-b-c-d-e-f-g}C_aSi_bCu_cP_dCr_eAl_fNi_g，其中a=0.05-0.1，b=0.5-1， c=9.5-10，d=0.01-0.03，e=3-3.5, f=12-15，g=6-8；

该方法包括如下步骤：

(1)按照上述原子配比称取各元素进行配料；

(2) 将配料成分放进氮化硼坩埚中，尽量让密度大且熔点低的合金钢或合金元素放在上面，然后放入真空感应熔铸腔体中的感应线圈中，然后用机械泵和扩散泵抽真空，当真空度达到2.0×10-3 Pa后充入0.04MPa的纯度为99.999%的氩气，作为保护气体。然后开始熔炼母合金，熔炼完一次后，关掉电源，待完全冷却后，继续加热熔炼，其过程连续四次，最终制备得到母合金锭；

(3)将母合金铸锭破碎为小块样品，重新熔融后采用铜模铸造制得非晶合金；

(4)将非晶合金进行退火晶化处理，将退火后的非晶合金预破碎为边长小于5mm的碎片，再通过球磨机进一步破碎成粉末，分别采用球磨机进行整形处理，去除尖锐棱角，然后进行去应力退火处理，将去应力退火处理后的各种粉末经筛子分别筛分成50-100目的粉末备用；