[发明专利]一种软磁合金粉末及其制备方法、磁环电感及其制备方法

说明书

本发明公开了一种软磁合金粉末及其制备方法、磁环电感及其制备方法，属于合金材料领域，选用纯度为99.9％的工业纯铁、纯铜、工业硼铁、单晶硅、铌铁和磷铁为原料，加入刚玉坩埚进行烧钢，采用超音速气雾化喷嘴，雾化所得粉末经水粉分离、真空干燥，得到所需非晶粉末前驱体；并通过晶化退火处理、粉体分级及筛分的合批处理，得到所需的非晶纳米软磁合金粉末。本发明的有益效果是：通过中频感应熔炼、气喷水冷雾化，配合后期水粉分离、真空干燥、晶化退火处理、粉体分级及筛分等工序，制备得到的粉末具有球形度好、氧含量低、粒度分布合理等特点。

技术领域

本发明涉及合金材料领域，具体而言，涉及一种软磁合金粉末及其制备方法、磁环电感及其制备方法。

背景技术

随着电子市场对元器件高频化、轻量化、小型化和高性能化的要求越来越高，具有细小、均匀结晶相(通常小于50nm)的非晶纳米晶双相复合软磁合金材料受到日益重视。这种合金通常可通过非晶材料的晶化热处理获得，即先由熔体急冷法制成非晶前驱体，再在经适当温度晶化退火处理后得到。Fe基纳米晶软磁材料典型显微组织是由非晶相基体与其上弥散分布的α-Fe(Si)纳米晶相两相构成。细小纳米晶晶粒均匀分布于非晶基体上使得合金表现出与多晶材料或非晶材料更好的综合性能，如较高的强度、比热、饱和磁感应强度、磁导率，良好的塑变能力和稳定性，以及较低的矫顽力和损耗等。

对于软磁复合材料而言，当基本组元即粉末的合金成分选定后，软磁复合材料的磁导率、损耗主要与磁粉本身的形貌、颗粒大小、包覆工艺和热处理条件有关。目前用于制备非晶纳米晶磁粉芯粉末大多来源于条带状非晶材料的破碎，这类粉末由于存在尖锐的边缘，在粉芯的压制过程中容易刺破绝缘层而导致软磁性能急剧恶化。

如中国专利CN104934179B公开了一种强非晶形成能力的铁基纳米晶软磁合金及其制备方法，合金的表达式为FexSiaBbPcNbdCue，所述表达式中x、a、b、c、d和e分别表示各对应组分的原子百分比含量，且满足以下条件：0.5≤a≤12，0.5≤b＜5，0.5≤c≤12，0.1≤d≤3，0.1≤e≤3，70≤x≤85，x+a+b+c+d+e＝100％，其制备工艺是将母合金锭进行破碎，破碎后的小块母合金锭熔化成钢液，然后采用单辊法、铸造法或雾化法制备出相应形状的Fe基非晶合金材料，这样的粉末存在尖锐边缘，不利于后期压制。

发明内容

针对现有技术中软磁复合材料存在的粉芯压制过程中易刺破绝缘层而导致软磁性能急剧恶化的问题，本发明采用气喷水冷雾化方式制备合金成分为FeCuNbSiBP非晶粉末前驱体，并结合相应热处理工艺对非晶合金前驱体进行晶化退火处理，制得的非晶纳米晶FeCuNbSiBP合金粉末，具有球形度好、振实密度高、粉体分散性好、粉末氧含量低等特点，以期为铁基非晶纳米晶磁环电感的规模化生产提供产业示范。具体技术方案如下：

一种非晶纳米软磁合金粉末的制备方法，其得到的合金粉末成分以质量百分比计分别为：6-9％Si，1-2.5％B，1-3％Cu，4-7％Nb，0.5-2％P，82-87.5％Fe。

优选地，其得到的合金粉末成分以质量百分比计分别为：6.5％Si，1.7％B，1.5％Cu，5.8％Nb，0.5％P，其余为Fe。

优选地，包括如下步骤：

步骤一：合金冶炼，按合金成分进行配料，选用纯度为99.9％的工业纯铁、纯铜、工业硼铁、单晶硅、铌铁和磷铁为原料，将合金原料加入刚玉坩埚进行烧钢，冶炼采用中频感应熔炼；

步骤二：气喷水冷雾化制粉，采用超音速气雾化喷嘴，雾化所得粉末经水粉分离、真空干燥，得到所需非晶粉末前驱体；

步骤三：晶化退火处理，采用露点为-60℃的高纯氢作为保护气氛，于500-600℃，60-90min对雾化非晶粉末进行晶化退火处理，得到非晶/纳米晶软磁合金粉末；