[发明专利]一种非晶软磁合金粉末及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种非晶软磁合金粉末的制备方法，包括按照质量百分比分子式进行配料得到原料，将原料依次进行真空熔炼、浇注和抛光得到母合金；将母合金熔化后形成熔体，利用气雾化方法将熔体破碎为熔体液滴；对熔体液滴通过高速转盘进行机械破碎得到半熔态颗粒，通过喷淋水对半熔态颗粒进行急冷得到非晶软磁合金粉末。利用该方法能够制备出较高球形度易于包覆的，完全非晶的软磁合金粉末。本发明还提供了采用该制备方法制备得到了非晶软磁合金粉末，以及非晶软磁合金粉末在制备非晶软磁粉芯上的应用。

技术领域

本发明属于软磁合金粉末制备技术领域，具体涉及一种非晶软磁合金粉末及其制备方法。

背景技术

随着5G时代的到来，数量庞大的基站建设对低损耗、高频特性、大功率软磁复合材料的需求不断增长，同时，宽禁带半导体技术的迅速发展对电子器件的小型化、高频化、高功率密度提出了更高的要求。然而，几乎没有软磁材料能够满足第三代宽禁带半导体的外源环境要求，这进一步制约了下一代电子器件的发展。

非晶磁粉芯、电感具备良好的频率特性、较低的损耗，且成本较低，很好地契合了上述要求，在电子领域得到日益广泛的应用。非晶软磁合金粉末是复合磁粉芯、电感的基体材料，因此，非晶软磁合金粉末的制备对于获得优良性能的复合磁粉芯、电感至关重要。针对产品的不同应用场景，我们需要有目的设计出非晶合金成分。当非晶合金成分选定，需要通过合适的工艺制备出基体非晶粉末材料。一般非晶粉末的制备方法有机械破碎法(球磨法)、水雾化法、气雾化法。不同的非晶粉末制备方法加工出来的粉末形貌有着各自特点，这将影响到制备的复合磁粉芯、电感的磁性能。

那么，对于非晶粉末来说，在其制备工艺中，由于非晶成形能力差，大部分铁基非晶粉末是通过球磨法粉碎相应的非晶条带来制备的。专利号为CN103107014A的中国专利公开了一种合金软磁粉芯的制造方法，其包括如下步骤：对铁基非晶金属薄带进行热处理，使其脆化易粉碎；对所述脆化非晶金属薄带进行粉碎以得到非晶金属粉末；对所述非晶金属粉末进行筛分，然后混合成由重量含量为50～90％的通过-200～+270筛目的第一粉末和重量含量为10～50％的通过-270～+325筛目的第二粉末组成的粉末颗粒；将所述混合成的非晶金属粉末进行钝化和绝缘包覆处理，然后压制成型为磁芯；对所述成型的磁芯进行退火处理，然后对磁芯表面进行喷涂绝缘处理。但是上述专利公开的带材机械破碎法制备的铁基非晶粉末通常具有不规则的拐角和尖锐的边缘，难以致密和绝缘，不利于粉末的绝缘包覆导致软磁粉芯、电感损耗增加，综合性能不理想。

因此，球形非晶粉末是制备非晶态软磁复合材料的理想选择。通常球形非晶粉末的制备方法包括水雾化法和气雾化法。但是，水雾化法制备的粉末球型度不高，不易包覆，绝缘性能差；采用真空气雾化法可以显著减少合金氧化烧损，增加钢液纯净度，有利于雾化过程的稳定，制备的非晶粉末虽然表面光滑易于包覆，但是气雾化法生产效率较低，且成本较高，另外在冷却速度上的限制使得大部分非晶形成能力较低的非晶合金很难制备出完全非晶的球形粉末。

发明内容

本发明提供了一种非晶软磁合金粉末制备方法，利用该方法能够制备出较高球形度易于包覆的，完全非晶的软磁合金粉末。

一种非晶软磁合金粉末制备方法，包括：

按照质量百分比分子式进行配料得到原料，将原料依次进行真空熔炼、浇注和抛光得到母合金，所述质量百分比分子式为Fe_aSi_bB_cC_dCr_eM_f，其中，M为Mn、Cu或Ni，a为87-94wt.％、b为3.5-6.5wt.％、c为2-3wt.％、d为0.3-1wt.％、e为0-2.5wt.％、f为0.006-0.025wt.％；

将母合金熔化后形成熔体，利用气雾化方法将熔体破碎为熔体液滴；对熔体液滴通过高速转盘进行机械破碎得到半熔态颗粒，通过喷淋水对半熔态颗粒进行急冷得到非晶软磁合金粉末。