一种软磁合金粉末、磁粉芯及其制备方法技术

本发明专利技术实施例提供一种软磁合金粉末，所述软磁合金粉末的成分以质量百分比表示满足下式：Ｆｅ１００－ｘ－ｙ－ｚＳｉｘＣｙＭｚ，其中２＜ｘ＜８，０．５＜ｙ＜３，１＜ｚ＜５，Ｍ选自Ｃｒ、Ｖ、Ａｌ和Ｍｎ中的至少一种。本发明专利技术实施例提供还一种磁粉芯，采用上述软磁合金粉末制备而成。本发明专利技术的软磁合金粉末含有大量的Ｆｅ，饱和磁感应强度比较高，含有适量的Ｓｉ和Ｃ，具有良好的软磁性能，同时含有Ｍ（Ｍ选自Ｃｒ、Ｖ、Ａｌ和Ｍｎ中的至少在一种）具有较好的工艺特性，获得了具有高饱和磁化强度和低损耗软磁合金粉末及其磁粉芯，从而显著改善了磁芯直流叠加特性，减少了磁芯发热问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁性功能材料，具体是。
技术介绍
现有的金属软磁合金磁粉芯主要有Sendust、MPP和HighFlux三大类。其中MPP 磁粉芯具有超强的稳定性，适用于比较苛刻的使用条件下，目前大部分应用在军用电子器 件中，民用电子器件中应用较少，总体用量也比较少；Sendust和HighFlux磁粉芯是两类在 民用电子器件中大量应用的磁芯材料。Sendust的主要成分是Fe、Si和Al，其特点是成本比较低、损耗比较低，缺点是在 直流叠加条件下，磁导率下降比较快；HighFlux的主要成分Fe和Ni，特点是直流叠加特性 很好，缺点是成本比较高，损耗也比较高。以上两种磁芯在实际应用中存在需要进一步优化 的问题，其中Sendust磁芯的问题是体积比较大，对器件的小型化不利；HighFlux存在磁芯 发热问题和成本问题。由于现有产品Sendust磁芯在实际应用存在直流叠加特性不好带来的体积大的 问题；HighFlux磁芯存在发热问题以及由于M含量高所带来的成本问题，实际应用条件受 到局限。
技术实现思路
本专利技术提供，该软磁合金粉末具有高饱 和磁感应强度的特点，采用该粉末制备的磁粉芯具有损耗低、直流叠加特性好的优点。由于 具有以上优点，这种磁芯在实际应用时具有发热少、体积小和成本低的综合优势。本专利技术实施例提供一种软磁合金粉末，所述软磁合金粉末的成分以质量百分比表 示满足下式Fe100-…SixCyMz,其中2 < χ < 8,0. 5<y<3,l<z< 5，M 选自 Cr、V、Al 和 Mn 中的至少一种。本专利技术实施例还提供一种磁粉芯，其采用软磁合金粉末制备而成，所述软磁合金 粉末的成分以质量百分比表示满足下式Fe100_x_y_zSixCyMz,其中2 < X < 8,0. 5<y<3,l<z< 5，M 选自 Cr、V、Al 和 Mn 中的至少一种。本专利技术实施例还提供一种磁粉芯的制备方法，包括将软磁合金粉末依次采用钝 化、绝缘、粘结、润滑、压制和热处理的工序合成磁粉芯，所述软磁合金粉末的成分以质量百 分比表示满足下式Fe100-…SixCyMz,其中2 < χ < 8,0. 5<y<3,l<z< 5，M 选自 Cr、V、Al 和 Mn 中的至少一种。本专利技术的软磁合金粉末含有大量的Fe，饱和磁感应强度比较高，含有适量的Si和 C，具有良好的软磁性能，同时含有M (M选自Cr、V、Al和Mn中的至少在一种)具有较好的工艺特性，获得了具有高饱和磁化强度和低损耗软磁合金粉末及其磁粉芯，从而显著改善了 磁芯直流叠加特性，减少了磁芯发热问题。附图说明图1为本专利技术实施例中Fe93.8Si3.6Ca6Mn2的合金水雾化粉末的形貌照片；图2为本专利技术实施例中Fe93.8Si3.6Ca6Mn2磁芯退火温度随时间的变化曲线；图3为本专利技术实施例中Fe93.8Si3.6CQ.6Mn2的合金磁芯在直流叠加磁场下比磁导率随 磁化强度的变化曲线。具体实施例方式下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术的软磁合金粉末，所述软磁合金粉末的成分以质量百分比表示满足下式Fe100-…SixCyMz,其中2 < χ < 8,0. 5<y<3,l<z< 5，M 选自 Cr、V、Al 和 Mn 中的至少一种。本专利技术的软磁合金粉末含有大量的Fe，饱和磁感应强度比较高，含有适量的Si和 C，具有良好的软磁性能，同时含有M (M选自Cr、V、Al和Mn中的至少在一种)具有较好的工 艺特性。具体分析如下对于Fe100_x丁zSixCyMz (Μ选自Cr、V、Al和Mn中的至少一种)合金，Si含量在2 8wt. %之间，C含量在0. 5 3wt. %之间，同时含有少量M元素，其饱和磁感应强度比较高， 一般不小于1. 5T，并且软磁性能优良。如果Si、C含量过高，合金饱和磁感应强度将会降低， 从而导致其磁粉芯的直流叠加特性快速恶化，同时磁芯损耗得不到有效地提升。少量M元 素(M选自Cr、V、Al和Mn)的加入可以使该合金在冶炼及热处理等工艺环节时氧化量得到 比较好的控制。本专利技术的软磁合金粉末可以采用水雾化方法制备，也可以通过其他常用方法如气 雾化方法、破碎方法等制备粉末。采用水雾化工艺制备粉末，其氧含量可控制在4000ppm以 下。对于该合金。采用水雾化工艺制备粉末，其氧含量可控制在4000ppm以下。采用以上 成分的粉末，依次采用钝化、绝缘、粘结、润滑、压制和热处理的工序合成磁粉芯，其磁导率 可以达到73，在100kHz、50mT测试条件下的损耗不大于300kW/m3。对于以上磁粉芯，在直 流叠加条件下工作点为0. 5T时，其磁导率下跌不超过25%。实施例1在本专利技术的一个实施例中，M选择为Mn，其中x、y和ζ可分别取值如下x = 3.6， y = 0. 6，ζ = 2，即软磁合金粉末的表达式为Fe93.8Si3.6C。.6Mn2。采用质量百分比为Fe93.8Si3.6Ca6Mn2的合金进行水雾化试验，制备的粉末形貌如图 1所示。其中粉末相关性能参数列于下表 将该粉末用强氧化剂进行钝化处理，再经过绝缘、粘结和润滑后压制成磁芯，磁芯 在520°C、氢气气氛下等温退火10分钟，其退火过程中退火温度随时间的变化曲线如图2所示。退火后磁芯的性能在下表中列出 作为对比也列出了现有产品Sendust和HighFlux磁芯的性能数据，其中磁芯在 直流叠加磁场下比磁导率随磁化强度的变化曲线如图3所示。由上表及图3可以看出， 选用相同的工作点，本专利技术Fe93.8Si3.6Ca6Mn2·芯在直流叠加条件下磁导率下跌量显著小 于Sendust磁芯，与HighFlux磁芯相当；损耗高于Sendust磁芯，低于HighFlux磁芯。从 粉末的主要成分可以看出，该粉末以Fe为主，成本与Sendust粉末接近，显著低于Ni基 HighFlux 粉末。实施例2采用本专利技术成分范围内的Fe95S^5C1Mnn Fe92.5Si5C1Mn1V0.5> Fe9L4Si7C0.6MnL5 的合 金以及超出本专利技术合金成分范围的Fe86Si12C1Mn1合金(Si含量过高超出本专利技术的范围2 < χ < 8)进行水雾化试验制备粉末，粉末相关性能参数列于下表。 将以上粉末用强氧化剂进行钝化处理，在经过绝缘、粘结和润滑后压制成磁芯，磁 芯在520°C、氢气气氛下等温退火10分钟，其退火过程与实施例1相同。退火后磁芯的性能在下表中列出 由上表可以看出，当Si含量在本专利技术范围内，磁芯在直流叠加条件下磁导率比较 稳定，其在0.5T下磁导率下跌不大于25%。而当Si含量过高超出本专利技术的范围(对比例 3)，磁芯在直流叠加条件下磁导率下降的显著加快，其在0. 5T下磁导率下跌达到了 45%， 与此同时损耗并没有显著降低，因此Si含量不宜过高。实施例3在FeSiCM(M选自Cr、V、Al和Mn)合金体系中，选取M为Cr，采用本专利技术成分 范围内的Fe92Si3C1Cr4, Fe92.5Si4CL 5Cr2、Fe90Si6.5C2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软磁合金粉末，其特征在于：所述软磁合金粉末的成分以质量百分比表示满足下式：　　Ｆｅ↓［１００－ｘ－ｙ－ｚ］Ｓｉ↓［ｘ］Ｃ↓［ｙ］Ｍ↓［ｚ］，　　其中２＜ｘ＜８，０．５＜ｙ＜３，１＜ｚ＜５，Ｍ选自Ｃｒ、Ｖ、Ａｌ和Ｍｎ中的至少一种。

【技术特征摘要】
一种软磁合金粉末，其特征在于所述软磁合金粉末的成分以质量百分比表示满足下式Fe100 x y zSixCyMz，其中2＜x＜8，0.5＜y＜3，1＜z＜5，M选自Cr、V、Al和Mn中的至少一种。2.根据权利要求1所述软磁合金粉末，其特征在于其成分质量百分比优选为 Fe1(1(1_x_y_zSixCyCrz，其中 2<x<8，0. 5<y<3，l<z< 5，其饱和磁感应强度不小于 1. 5T。3.根据权利要求1所述软磁合金粉末，其特征在于其成分质量百分比优选为 Fe100_x_y_zSixCyCraAlb，其中 ζ = a+b，2 < χ < 8，0· 5 < y < 3，0· 5 < a < 5，0· 5 < b < 5，1 < a+b < 5，其饱和磁感应强度不小于1. 5T。4.根据权利要求1所述软磁合金粉末，其特征在于该粉末是采用水雾化方法制备的， 其氧含量控制在4000ppm以下。5.根据权利要求2或3所述软磁合金粉末，其特征在于该粉末是采用水雾化方法制 备的，其氧含量控制在3500ppm以下。6.根据权利要求1所述软磁合金粉末，其特征在于所述软磁合金粉末在100kHz、50mT 下的损耗小于300...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳，
申请(专利权)人：武汉中磁浩源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]