[发明专利]一种球形纳米晶合金粉末制备方法

说明书

本发明公开了一种球形纳米晶合金粉末制备方法，包括如下步骤：S1：将原料熔化，得到合金熔液；S2：在真空或惰性气氛下，采用惰性雾化气体对合金熔液进行雾化处理，得到合金粉末中间体；S3：合金粉末中间体进入冷却区进行冷却，得到球形非晶合金粉末；S4：将球形非晶合金粉末退火，得到球形纳米晶合金粉末。通过如上制备方法制备得到超细、球形、低氧的纳米晶粉末。

技术领域

本发明属于雾化制粉技术领域，特别涉及一种采用气雾化水冷工艺制备球形纳米晶合金粉末的方法。

背景技术

雾化制粉是以快速运动的雾化介质(通常是高压的水或气)打击破碎将金属或合金液体破碎为细小液滴，继之冷凝为固体粉末的粉末制备方法。由于制取粉末的方法不同，所得到粉末的形状也大不相同。

随着5G通信快速布局、智能制造、新能源汽车重点支持计划，纳米晶雾化粉末成为模压电感最具有竞争力的软磁材料。雾化法制备的纳米晶磁粉具有更好的球形度，有利于粉末颗粒的包覆，以及更优异的高频应用特性。纳米晶磁粉具有高饱和磁通密度，可以减小器件的体积，为电路设计提供更大的空间。

纳米晶粉末通常是在制备出非晶粉的基础上，然后通过对粉末进行热处理而获得。目前，市场上工业化的纳米晶粉末制备方法是预先将材料制备成非晶带材，然后通过机械破碎或气流破碎，然后进行热处理获得纳米晶粉末。破碎粉的形貌呈片状、块状，有尖角突起，不利于绝缘包覆，且粒度较粗。

随着电子器件高频化和小型化的发展，市场对高频率下高磁导率、低损耗软磁粉末的要求也日趋苛刻。有些厂家对纳米晶粉末粒径和球形度等要求越来越高，要求粉末的D50：3～5μm，这是破碎法很难达到的。因此，雾化法制备球形、低氧的纳米晶粉末成为解决问题的关键。

目前制备纳米晶软磁粉体的方式主要有两种：(1)带材破碎法；(2)雾化法。先将材料制备成非晶粉末，然后通过适当的热处理工艺对非晶粉末进行处理，从而得到纳米晶粉末。采用非晶带材破碎法制备的纳米晶粉末由于粉末棱角多，容易刺破粉末表面包覆的绝缘层，因而限制了其市场的拓展。带材破碎法制备的纳米晶粉照片参见图1。

发明内容

本发明的目的是为了找到一种能够制备球形、低氧的纳米晶粉末制备方法，解决电子器件高频下对高磁导率、低损耗纳米晶粉末的需求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种球形纳米晶合金粉末制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1：将原料熔化，得到合金熔液；

S2：在真空或惰性气氛下，采用惰性雾化气体对所述合金熔液进行雾化处理，得到合金粉末中间体；

S3：所述合金粉末中间体进入冷却区进行冷却，得到所述球形非晶合金粉末；

S4：将所述球形非晶合金粉末退火，得到所述球形纳米晶合金。

在一些实施方式中，按照质量百分比，所述原料的组分包括：Si：1-14％、B：7-15％、C：≤4％、Cu：≤3％、Nb：≤4％、P：≤2％，余量为Fe和不可避免的杂质。

在一些实施方式中，所述FeSiB系合金为NP01、NP02或NP03合金；

所述NP01合金化学成分按质量百分比为：Cu：1％、Nb：3％、Si：13.5％、B：9％、Fe：余量以及不可避免的杂质；

所述NP02合金化学成分按质量百分比为：Cu：1％、Nb：1％、Si：4％、B：9％、C：0.3％、Fe：余量以及不可避免的杂质；

所述NP03合金化学成分按质量百分比为：Cu：1.2％、Si：2％、B：12％、P：2％、Fe：余量以及不可避免的杂质。