一种软磁铁粉芯制备工艺
阅读说明：本技术 一种软磁铁粉芯制备工艺 (Preparation process of soft magnetic powder core ) 是由 傅小鹤 唐璐 代欣茁 雷亮 罗建成 谭力波 于 2021-07-20 设计创作，主要内容包括：一种软磁铁粉芯制备工艺,包括如下步骤：1)原料预处理：选择雾化铁粉作为原料,将雾化铁粉进行绝缘包覆处理；2)压制成型：将经过绝缘包覆处理的雾化铁粉与润滑剂搅拌混合后压制成型；3)热处理：往高温炉中通入氮气,将步骤2)中压制成型的物料置于所述高温炉内,物料依次在高温炉中依次经过第一热处理区、第二热处理区以及冷却降温区；物料经过冷却降温区后出炉即得到软磁铁粉芯,物料出炉温度小于或等于50℃。本发明得到的软磁铁粉芯最大磁导率达到600,电阻率达到1000μΩ·m以上。(A preparation process of a soft magnetic powder core comprises the following steps: 1) pretreatment of raw materials: selecting atomized iron powder as a raw material, and carrying out insulation coating treatment on the atomized iron powder; 2) and (3) pressing and forming: stirring and mixing atomized iron powder subjected to insulation coating treatment and a lubricant, and then pressing and molding; 3) and (3) heat treatment: introducing nitrogen into the high-temperature furnace, placing the material subjected to compression molding in the step 2) into the high-temperature furnace, and sequentially passing the material through a first heat treatment area, a second heat treatment area and a cooling and cooling area in the high-temperature furnace; and discharging the material after cooling and temperature reduction to obtain the soft magnetic powder core, wherein the discharging temperature of the material is less than or equal to 50 ℃. The maximum magnetic conductivity of the soft magnetic powder core obtained by the invention reaches 600, and the resistivity reaches more than 1000 mu omega.)
技术领域
本发明涉及软磁铁粉芯处理
技术领域
，具体涉及一种软磁铁粉芯制备工艺。背景技术
随着高效率永磁电机朝着小型化、高频化的快速发展，在高频工作领域，对传统电机中硅钢片的涡流损耗的抑制变得越来越困难，导致热损失增加，电机的高效性能无法获得满意的效果。具有高磁导率、高电阻率的软磁铁粉芯不仅涡流损耗小，而且体型小，节能环保，在替代硅钢片方面有良好的前景。然而现有技术中，由于铁是铁磁性材料，而纯铁比其氧化物的铁磁性高，其磁导率一般会比锰锌铁氧体、镍锌铁氧体高几倍，但由于纯铁的电阻率低，造成磁损耗较大，限制了其应用，因而软磁铁粉芯在制备过程中，很难实现磁导率和电阻率双高的性能。本发明旨在开发一种针对软磁铁粉芯的制备工艺，仅通过工艺条件的控制，制备而得到一种磁导率和电阻率均较好的软磁铁粉芯产品，从而更好地满足实际需要。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种软磁铁粉芯制备工艺，以解决上述背景技术中的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种软磁铁粉芯制备工艺，包括如下步骤：
1)原料预处理：选择雾化铁粉作为原料，将雾化铁粉进行绝缘包覆处理；
2)压制成型：将经过绝缘包覆处理的雾化铁粉与润滑剂搅拌混合后压制成型；
3)热处理：往高温炉中通入氮气，将步骤2)中压制成型的物料置于所述高温炉内，物料依次在高温炉中依次经过第一热处理区、第二热处理区以及冷却降温区；第一热处理区的温度低于第二热处理区的温度，物料经过冷却降温区后出炉即得到软磁铁粉芯。
进一步地，步骤3)中，物料经过第一热处理区时，第一热处理区以大于10℃/min的速率升温至380～450℃后，保温10～120min；物料经过第二热处理区时，第二热处理区以大于5℃/min的速率升温至580～680℃后，保温3～30min。
进一步地，步骤3)中，所述高温炉为内置网带的网带炉或者内置输送轨的推杆炉，将步骤2)中压制成型的物料置于容置盒内再置于所述网带或输送轨上。
进一步地，步骤3)中，所述氮气的纯度不小于99.5％，氮气的输送位置为所述高温炉的进料口与出料口，氮气的进气方向与所述网带或输送轨的输送方向相反，出料口处的氮气流量为5～20m3/h。
进一步地，步骤3)中，高温炉内氧含量维持0.01～0.3％。
进一步地，步骤3)中，所述容置盒高度高于盒内物料的表面高度，容置盒内物料的重量为0.01～2kg。容置盒优选为铁盒。
进一步地，步骤1)中，所述雾化铁粉为水雾化铁粉或气雾化铁粉，雾化铁粉的纯度不小于99.0％，雾化铁粉的粒度小于40目。
进一步地，步骤1)中，绝缘包覆处理的方法为：将雾化铁粉与0.1～5wt％磷酸液混合，搅拌直至干燥即可。
进一步地，步骤2)中，所述润滑剂与所述雾化铁粉的质量比为0.3～1:100，润滑剂包括硬脂酸锌、硬脂酸锂、酚醛树脂、聚醚酰亚胺、聚酰胺、环氧树脂其中的一种或多种。
一种软磁铁粉芯，采用如上任一所述的工艺制备而成。
有益效果：本发明所述的软磁铁粉芯制备工艺，将纯度较高的铁粉进行绝缘包覆处理，成型压制后，结合在氮气保护式网带炉或推杆炉中进行特殊的分阶段热处理等工艺，从而使利用纯铁粉加工后得到的铁粉芯的最大磁导率达到600，电阻率达到1000μΩ·m以上，能更好的满足永磁电机及其它产品的需要。
在热处理过程中，第一热处理区保证物料中的有机润滑剂燃烧充分，起到很好的脱蜡作用，若脱蜡不充分，会造成产品表面发黑，磁性能严重下降，而第二热处理区处理过程中，通过高温去应力，产品在达到临界温度的后迅速降温，能防止包覆的绝缘层被破坏而造成电阻率。在此过程中，严格控制各阶段的升温速率、升温后的温度以及保温时间极为关键。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。
实施例1
本实施例所述的软磁铁粉芯制备工艺，包括如下步骤：
1)原料预处理：选择水雾化铁粉作为原料，将水雾化铁粉进行绝缘包覆处理；水雾化铁粉的纯度不小于99.0％，雾化铁粉的粒度小于40目；绝缘包覆处理的方法为：将水雾化铁粉与2wt％磷酸液混合，搅拌直至干燥即可。
2)压制成型：将经过绝缘包覆处理的水雾化铁粉与润滑剂搅拌混合后压制成型，压制时采用800MPa的压力进行常温压制成型；润滑剂与所述雾化铁粉的质量比为0.6:100，润滑剂为硬脂酸锌。
3)热处理：往高温炉中通入氮气，氮气的纯度为99.5％以上，氮气的输送位置为所述高温炉的进料口与出料口，氮气的进气方向与所述网带或输送轨的输送方向相反，其中出料口处的氮气流量为15～20m3/h，高温炉内氧含量维持0.1～0.3％。
高温炉为内置网带的网带炉，将步骤2)中压制成型的物料置于容置盒内再置于所述网带上，容置盒高度高于盒内物料的表面高度，容置盒内物料的重量为1.5kg。
物料依次在高温炉中依次经过第一热处理区、第二热处理区以及冷却降温区；物料经过第一热处理区时，第一热处理区以13℃/min的速率升温至450℃后，保温60min；物料经过第二热处理区时，第二热处理区以大于8℃/min的速率升温至660℃后，保温10min；物料经过冷却降温区后出炉即得到软磁铁粉芯，物料出炉温度为50℃。
将得到的软磁铁粉芯进行检测，其中电阻率以标准圆环(Φ55×Φ45×5mm)的形态进行检测。直流磁性能测试依据GB/T 13012-2008软磁材料直流磁性能的测量方法，交流交流磁性能测试依据GB/T 19346.1-2017非晶纳米晶合金测试方法第1部分：环形试样交流磁性能测试
各项指标如下：
产品呈蓝灰色，无生锈现象。
电阻率：1607μΩ·m。
电感：24.3μH(f＝1KHz)
直流磁性能测试：
磁感应强度[email protected](T)：1.55
最大磁导率μmax：604
交流磁性能测试：
交流磁芯损耗AC Core Losses 1T(W/Kg)：[email protected]，[email protected]，[email protected]，[email protected]。
实施例2
本实施例所述的软磁铁粉芯制备工艺，包括如下步骤：
1)原料预处理：选择气雾化铁粉作为原料，将气雾化铁粉进行绝缘包覆处理；气雾化铁粉的纯度不小于99.0％，气雾化铁粉的粒度小于40目；绝缘包覆处理的方法为：将气雾化铁粉与1wt％磷酸液混合，搅拌直至干燥即可。
2)压制成型：将经过绝缘包覆处理的水雾化铁粉与润滑剂搅拌混合后压制成型，压制时采用1000MPa的压力进行常温压制成型；润滑剂与所述雾化铁粉的质量比为0.3:100，润滑剂由硬脂酸锌、聚酰胺和环氧树脂组成。
3)热处理：往高温炉中通入氮气，氮气的纯度为99.5％以上，氮气的输送位置为所述高温炉的进料口与出料口，氮气的进气方向与所述网带或输送轨的输送方向相反，其中出料口处的氮气流量为10～15m3/h，高温炉内氧含量维持0.03～0.15％。
高温炉为内置内置输送轨的推杆炉，将步骤2)中压制成型的物料置于容置盒内再置于所述输送轨上，容置盒高度高于盒内物料的表面高度，容置盒内物料的重量为0.5kg。
物料依次在高温炉中依次经过第一热处理区、第二热处理区以及冷却降温区；物料经过第一热处理区时，第一热处理区以15℃/min的速率升温至420℃后，保温60min；物料经过第二热处理区时，第二热处理区以10℃/min的速率升温至620℃后，保温10min；物料经过冷却降温区后出炉即得到软磁铁粉芯，物料出炉温度为48℃。
根据实施例1所述的方法进行检测，检测结果如下：
产品呈现蓝灰色，无生锈现象。
电阻率：1871μΩ·m
电感：24.6μH(f＝1KHz)
直流磁性能测试：
磁感应强度[email protected](T)：1.56
最大磁导率μmax：625
交流磁性能测试：
交流磁芯损耗AC Core Losses 1T(W/Kg)：[email protected]，[email protected]，[email protected]，[email protected]。
对照例1
本对照例所述的软磁铁粉芯制备工艺，物料经过第二热处理区时，第二热处理区以10℃/min的速率升温至700℃后，保温40min，其它操作条件与实施例2相同。
根据实施例1所述的方法进行检测，检测结果如下：
产品呈现蓝灰色，无生锈现象。
电阻率：50.9μΩ·m
电感：20.5μH(f＝1KHz)。
对照例2
本对照例所述的软磁铁粉芯制备工艺，步骤3)中，物料在高温炉中，升温不分阶段，直接以15℃/min的速率升温至620℃后，保温10min后，物料经过冷却降温区后出炉即得到软磁铁粉芯。
根据实施例1所述的方法进行检测，检测结果如下：
产品呈现蓝灰色，有微量燃烧物残留现象。
电阻率：177μΩ·m
电感：22.3μH(f＝1KHz)。
在该对照例中，热处理过程中直接升至高温，造成粉体润滑剂燃烧不充分，同时过快地进入高温阶段，产品外表面的氧化层未完成形成，无法起到对内部粉体起到保护作用。
对照例3
本对照例所述的软磁铁粉芯制备工艺，高温炉内氧含量超过2％，其它操作条件与实施例2相同。
根据实施例1所述的方法进行检测，检测结果如下：
产品出现红色生锈现象。
电阻率：310μΩ·m
电感：21.1μH(f＝1KHz)。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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