CN102280241B - 一种铁硅铝软磁粉末的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁硅铝软磁粉末的制造工艺，它包括以下步骤：A、将原料按重量比称重配料；B、将配好的原料分别加入熔炼炉熔化成合金钢水；C、将钢水浇铸成钢坯；D、将钢坯经破碎装置破碎成粒径小于10mm的物料；E、将物料加入粉碎装置加工成粒径小于1mm的物料；F、将物料加入球磨机磨成大于100目的细粉末；G、将粉末在60～350℃温度下热处理；H、将粉末筛分，合格粒径的粉末置于退火炉中进行500～1000℃退火热处理。本发明的有益效果在于：生产工艺简单、产品性能稳定、一致性好；合金粉末成分精确、流动性好、粒度分布合理，确保了铁硅铝磁粉芯的电感值、低功耗和综合磁性能；可满足在不同领域的各种用途。
Description
技术领域
本发明属于金属软磁材料的制造技术领域，特别涉及一种铁硅铝软磁粉末的制造工艺。
背景技术
软磁材料具有磁电转换及储能滤波的特殊功能而被广泛使用在各种电路设计中。作为一种软磁材料，铁硅铝因具有高饱和磁感、高导磁率、良好的直流重跌特性、高频损耗低、良好的温度稳定性、优良的综合磁性能和较好的性价比等优点，是满足当今电子及信息技术实现“高频率、小型化、高精度、低耗能”要求的理想软磁材料。其成分是Si 9.1～9.8％、Al 5.2～6.0％、余量为Fe。由于铁硅铝合金具有硬、脆的物理特性而不能轧制成带材，也不能制成非晶材料而得到应用，解决的办法是先将合金制成粉末，再将粉末模压成各种用途的磁器件。
目前，制造金属合金粉末的方法有两种：雾化制造法(水雾化、气雾化或水与气体混合雾化将其喷制成粉末)和机械粉碎、球磨制粉法。
日本专利P2000-30925报道了水雾化、气雾化及水、气混合雾化三种制造该合金粉末的方法，制成的粉末均在真空炉中1000℃保温1小时去应力热处理，但磁性能均不够理想。日本专利特开平11-260618报道了水、气混合雾化制粉，其实例报道在100kHz/1000Gs条件下测试，磁芯损耗为650～780mw/cm3，磁导率为70～85，另一其实例报道磁芯损耗在240mw/cm3以下，但磁导率为50～64，与实际应用的磁导率125、147还有很大的差距。
中国专利CN101693979A公开了一种采用真空感应炉冶炼铁硅铝软磁制粉合金的工艺：先将纯铁、结晶硅在300℃以上烘烤2小时，铝锭在200℃以上烘烤2小时，待纯铁熔化完全后，加入锰铁、钛铁、结晶硅、硫磺、铝锭，最后加碳精炼成成分为Si：9.2～9.8％；Al：5.8～6.2％；Ti：0.5～0.6％；S：0.02～0.03％；C：0.03％；Mn＜0.40％；P＜0.03％；Fe余量的铁硅铝合铸坯，起铸需吹入氩气净化钢液，浇铸时送入氩气保护铸坯，但其只是介绍了铁硅铝合金的制造工艺，并没有提供制成铁硅铝粉末的工艺
中国专利CN100429728C提出了真空感应炉冶炼添加少量锰、钛元素的特定成分的铁硅铝合金。冶炼后铸锭，再机械破碎成小于120目的粉末，再去应力和还原热处理，其成分是Si：9～10％；Al：5.6～6.5％；Ti：0.2～0.6％；Mn+Ti＞0.50％；C＜0.02％；O2＜100ppm；N2＜80ppm；Fe余量的铁硅铝合金，其磁导率为60～125，但其实例报道制得的铁硅铝粉末粒度分布广，制得的粉芯难以获得较高的压密性，限制了铁硅铝粉末的应用领域。
发明内容
本发明的目的是解决现有铁硅铝粉末制造工艺存在的技术不足，提供一种工艺简便、性能稳定的铁硅铝粉末制造工艺，本工艺制造的铁硅铝粉末可以制造有效磁导率为26～147的软磁粉芯。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种铁硅铝软磁粉末的制造工艺，它包括以下步骤：
A、将原料按照重量比进行称重配料，各原料重量比为：工业纯铁为83.0％～86％，多晶硅为8.5～9.8％，纯铝为5.3～6.5％，硅合金为0.2～3.0％；
B、将配好的原料分别加入熔炼炉，待熔化形成合金钢水后，调节钢水温度为1250～1500℃，熔炼成组分均匀的Fe～Si～Al三元合金钢水；
C、将钢水浇注模具里，冷却形成钢坯；
D、将钢坯经过破碎装置加工，将钢坯破碎成粒径小于10mm的物料；
E、将步骤D所得的物料加入粉碎装置，磨成粒径小于1mm的物料；
F、将步骤E所得的物料加入球磨机，球磨时间为0.5～30小时，磨制成大于100目的铁硅铝合金粉末；
G、将步骤F所得的铁硅铝合金粉末放入干燥装置，在60～350℃温度下进行预热处理0.5～1.5小时；
H、将步骤G所得的铁硅铝合金粉末冷却后经筛分装置进行筛分，筛上粉末返回上述F步骤，筛下的粉末进入温度为500～1000℃的退火炉，热处理时间为0.5～3小时。
所述的熔炼炉为非真空中频感应炉或非真空高频感应炉。
所述的破碎装置包括颚式破碎机和锤击破碎机。
所述的退火炉为有保护气氛、温度为500～1000℃的还原退火炉进行去应力热处理。
所述的还原退火炉中的保护气氛是氢气和氮气的混合气体、或者是氢气、或者是氮气。
所述的退火炉为真空炉。
本发明有以下优点：
在冶炼过程中，向炉中加入硅合金防氧造渣，补充了熔炼过程中硅含量的损耗，保证了合金成分的精确性，降低了影响磁性能的含氧量，提高了由铁硅铝粉末制成的磁粉芯的电感值及磁粉芯的综合磁性能，本工艺制造的铁硅铝粉末可制成有效磁导率为26～147的软磁粉芯；在破碎装置与球磨机之间增加粉碎装置，提高了加工的效率和加工质量；采用两道破碎工序和两道磨制工序，且在磨制工序后还增加筛分工序，使制得的铁硅铝粉末粒度分布合理，确保了由铁硅铝粉末压制的粉芯的压密性，满足了粉末在不同领域的用途。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明做进一步的描述：
实施例1：一种铁硅铝软磁粉末的制造工艺，如图1所示，包括以下步骤：
A、将原料按照重量比进行称重配料，各原料重量比为：工业纯铁为83.0％，多晶硅为9.8％，电解铝为6.5％，硅合金为0.7％；
B、将配好的原料混合均匀后加入非真空中频感应炉，待熔化形成合金钢水后，调节钢水温度为1450℃，熔炼成组分均匀的Fe～Si～Al三元合金钢水；
C、将钢水浇注模具里，冷却形成钢坯；
D、将钢坯依次经过颚式破碎机和锤击破碎机破碎加工，将钢坯破碎成粒径小于10mm的物料；
E、将步骤D所得的物料加入粉碎装置，粉碎装置采用环磨机，将物料磨成粒径小于1mm的物料；
F、将步骤E所得的物料加入球磨机，球磨时间为100分钟，磨制成200目的铁硅铝合金粉末；
G、将步骤F所得的铁硅铝合金粉末放入干燥装置，干燥装置采用干燥炉，在350℃温度下进行预热处理0.5小时；
H、将步骤G所得粉末冷却后经筛分装置筛分，筛分装置采用200目振动筛，筛上粉末返回上述F步骤；
I、向还原退火炉中通入保护气体，保护气氛是氢气和氮气的混合气体、或者是氢气、或者是氮气，将步骤H所得的粉末进入温度为500℃的还原退火炉中进行去应力热处理，热处理3小时后出炉。
分析检测数据如下：
1、化学成分
| 元素 | Si | Al | C | P | O | Fe |
| Wt％ | 9.85 | 6.38 | 0.055 | 0.029 | 0.066 | 余量 |
2、粉末粒度分布Wt％
| 规格(目) | +200 | -100/+400 | -400 |
| -200 | 1.60 | 70.12 | 28.28 |
3、磁芯磁性能测试数据
实施例2：一种铁硅铝软磁粉末的制造工艺，如图1所示，包括以下步骤：
A、将原料按照重量比进行称重配料，各原料重量比为：工业纯铁为83.5％，多晶硅为8.5％，纯铝为5.3％，硅合金为2.3％；
B、将配好的原料混合均匀后加入非真空中频感应炉，待熔化形成合金钢水后，调节钢水温度为1500℃，熔炼成组分均匀的Fe～Si～Al三元合金钢水；
C、将钢水浇注模具里，冷却形成钢坯；
D、将钢坯依次经过颚式破碎机和锤击破碎机破碎加工，将钢坯破碎成粒径小于10mm的物料；
E、将步骤D所得的物料加入粉碎装置，粉碎装置采用环磨机，将物料磨成粒径小于1mm的物料；
F、将步骤E所得的物料加入球磨机，球磨时间为30分钟，磨制成-100目的铁硅铝合金粉末；
G、将步骤F所得的铁硅铝合金粉末放入干燥装置，干燥装置采用干燥炉，在60℃温度下进行预热处理1小时；
H、将步骤G所得粉末冷却后经筛分装置筛分，筛分装置采用100目振动筛，筛上粉末返回上述F步骤；
I、向还原退火炉中通入保护气体，保护气氛是氢气和氮气的混合气体、或者是氢气、或者是氮气，将步骤H所得的粉末进入温度为750℃的还原退火炉中进行去应力热处理，热处理100分钟后出炉。
分析检测数据如下：
1、粉末化学成分
| 元素 | Si | Al | C | P | O | Fe |
| Wt％ | 9.48 | 5.17 | 0.058 | 0.016 | 0.062 | 余量 |
2、粉末粒度分布(Wt％)
| 规格(目) | +100 | -100/+400 | -400 |
| -100 | 6.0 | 73.07 | 20.93 |
3、粉芯磁性能测试数据
实施例3：一种铁硅铝软磁粉末的制造工艺，如图1所示，包括以下步骤：
A、将原料按照重量比进行称重配料，各原料重量比为：工业纯铁为84.6％，多晶硅为9.3％，纯铝为5.9％，硅合金为0.2％；
B、将配好的原料混合均匀后加入非真空高频感应炉，待熔化形成合金钢水后，调节钢水温度为1250℃，熔炼成组分均匀的Fe～Si～Al三元合金钢水；
C、将钢水浇注模具里，冷却形成钢坯；
D、将钢坯依次经过颚式破碎机和锤击破碎机破碎加工，将钢坯破碎成粒径小于10mm的物料；
E、将步骤D所得的物料加入粉碎装置，粉碎装置采用环磨机，将物料磨成粒径小于1mm的物料；
F、将步骤E所得的物料加入球磨机，球磨时间为30小时，磨制成300目的铁硅铝合金粉末；
G、将步骤F所得的铁硅铝合金粉末放入干燥装置，干燥装置采用干燥炉，在250℃温度下进行预热处理1.5小时；
H、将步骤G所得粉末冷却后经筛分装置筛分，筛分装置采用300目振动筛，筛上粉末返回上述F步骤；
I、将步骤H所得的粉末进入温度为1000℃的真空炉中进行去应力热处理，热处理30分钟后出炉。
分析检测数据如下：
1、粉末化学成分
| 元素 | Si | Al | C | P | O | Fe |
| Wt％ | 9.30 | 5.68 | 0.046 | 0.022 | 0.069 | 余量 |
2、粉末粒度分布Wt％
| 规格(目) | +300 | -300～+400 | -400 |
| -300 | 5.23 | 32.12 | 62.65 |
3、磁芯磁性能测试数据
Claims (5)
1.一种铁硅铝软磁粉末的制造工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
A、将原料按照重量比进行称重配料，各原料重量比为：工业纯铁为83.0%～86%，多晶硅为8.5～9.8%，纯铝为5.3～6.5%，硅合金为0.2～3.0%；
B、将配好的原料加入熔炼炉，待熔化形成合金钢水后，调节钢水温度为1250～1500°C，熔炼成组分均匀的Fe～Si～Al三元合金钢水；
C、将钢水浇注入模具里，冷却形成钢坯；
D、将钢坯经过破碎装置加工，破碎成粒径小于10mm的物料；
E、将步骤D所得的物料加入粉碎装置，磨成粒径小于1mm的物料；
F、将步骤E所得的物料加入球磨机，球磨时间为0.5～30小时，磨制成大于100目的铁硅铝合金粉末；
G、将步骤F所得的铁硅铝合金粉末放入干燥装置，在60～350℃温度下进行预热处理0.5～1.5小时；
H、将步骤G所得的铁硅铝合金粉末冷却后经筛分装置进行筛分，筛上粉末返回上述F步骤，筛下的粉末进入温度为500～1000℃的退火炉，热处理时间为0.5～3小时。
2.根据权利要求1所述的一种铁硅铝软磁粉末的制造工艺，其特征在于：所述的熔炼炉为非真空中频感应炉或非真空高频感应炉。
3.根据权利要求1所述的一种铁硅铝软磁粉末的制造工艺，其特征在于：所述的退火炉为有保护气氛、温度为500～1000℃的还原退火炉进行去应力热处理。
4.根据权利要求1或3所述的一种铁硅铝软磁粉末的制造工艺，其特征在于：所述的退火炉中的保护气氛是氢气和氮气的混合气体、或者是氢气、或者是氮气。
5.根据权利要求1所述的一种铁硅铝软磁粉末的制造工艺，其特征在于：所述的退火炉为真空炉。
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