非晶/纳米晶磁粉及其制备方法、相关产品和应用与流程

本发明涉及磁性材料，尤其涉及一种非晶/纳米晶磁粉及其制备方法、相关产品和应用。

背景技术：

1、随着第三代半导体材料在消费电子、5g通讯技术、智能家居和新能源汽车等领域的普及和技术突破，对电子器件诸如高频化、高功率、节能化、小型化和可靠性等方面的要求越来越高。目前开关电源的工作频率最高已经达到mhz级别，甚至更高，要求金属软磁粉材要具有更低的涡流损耗；因此需要开发新型的材料来实现这些性能。

2、非晶/纳米晶软磁合金(由非晶/纳米晶磁粉制成)是在非晶软磁合金的基础上通过退火处理，在非晶基体中析出10nm左右的α-fe晶粒，这些纳米晶粒弥散分布于非晶基体上并与之很好的耦合在一起形成复合双相结构。非晶/纳米晶软磁合金与非晶软磁合金相比具有更低矫的顽力(hc)、更低的励磁损耗(p)、更高的有效磁导率(μe)，十分契合新一代电感器的发展需求。

3、然而，非晶/纳米晶软磁合金优异的软磁性能离不开其特殊的结构。非晶/纳米晶软磁合金的bs主要来源于铁磁性元素fe，非晶形成能力主要取决于si、b、p等元素，纳米晶形成元素nb、cu、mo、v等元素。添加元素对合金的非晶和α-fe晶粒形成能力以及其分布密切相关。典型的非晶/纳米晶软磁合金，例如，fe-si-b-nb-cu和fe-si-b-p-cu，破碎制粉时粒径越小，其比表面积越大，被氧化的速度也越快，氧化后软磁性能急剧下降；所以典型的非晶/纳米晶软磁粉材一般粒径较粗，难以满足一体成型电感的应用要求。

4、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、本发明提供了一种非晶/纳米晶磁粉及其制备方法、相关产品和应用，旨在解决现有技术所存在的上述背景技术部分中所提到的技术问题。

2、本发明的内容如下：

3、本发明第一方面提供了一种非晶/纳米晶磁粉，所述非晶/纳米晶磁粉的化学分子式为fexsiybznbacubcrc，其中，65at％≤x≤80at％，5.5at％≤y≤16at％，6at％≤z≤8at％，0.1at％≤a≤8at％，0.1at％≤b≤5at％，1at％≤c≤5at％。

4、在本发明第一方面一种可选的实施方式中，所述非晶/纳米晶磁粉的d50粒径为0.01～37μm。

5、本发明第二方面提供了一种上述任一项所述的非晶/纳米晶磁粉的制备方法，包括：

6、利用finemet合金制备技术对非晶/纳米晶磁粉的组成原料fe、si、b、nb、cu和cr进行真空熔炼，然后再采用单辊熔体快淬技术和热处理工艺进行处理，得到非晶/纳米晶软磁合金带材；

7、使用破碎工艺将所述非晶/纳米晶软磁合金带材破碎为目标粒径的非晶/纳米晶磁粉。

8、在本发明第二方面一种可选的实施方式中，所述使用破碎工艺将所述非晶/纳米晶软磁合金带材破碎为目标粒径的非晶/纳米晶磁粉之后还包括：将所述非晶/纳米晶磁粉加入到包覆剂中，得到表面改性磁粉，所述包覆剂包括正硅酸乙酯的乙醇/水溶液。

9、在本发明第二方面一种可选的实施方式中，所述乙醇/水溶液中乙醇和水的体积比例为25:75；所述非晶/纳米晶磁粉的加入质量占比为40～80％。

10、本发明第三方面提供了一种非晶/纳米晶软磁合金，包括上述任一项所述的非晶/纳米晶磁粉。

11、在本发明第三方面一种可选的实施方式中，所述非晶/纳米晶软磁合金中晶粒的平均尺寸为5～45nm。

12、本发明第四方面提供了一种金属复合磁粉，包括上述任一项所述的非晶/纳米晶磁粉以及其他磁粉，所述其他磁粉选自羰基铁粉、铁硅粉、铁硅铬粉、铁硅铝粉、铁镍粉中的至少一种。

13、在本发明第四方面一种可选的实施方式中，所述非晶/纳米晶磁粉占所述金属复合磁粉总质量的35～90wt％。

14、本发明第五方面提供了一种上述任一项所述的金属复合磁粉在电感器中的应用，所述电感器包括差模电感、功率电感、谐振电感、储能电感和pfc电感。

15、有益效果：本发明提供了一种非晶/纳米晶磁粉及其制备方法、相关产品和应用，所述非晶/纳米晶磁粉的化学分子式为fexsiybznbacubcrc，其中，65at％≤x≤80at％，5.5at％≤y≤16at％，6at％≤z≤8at％，0.1at％≤a≤8at％，0.1at％≤b≤5at％，1at％≤c≤5at％。本发明在非晶/纳米晶磁粉中添加少量的cr元素，基于本发明非晶/纳米晶磁粉制成得到的软磁合金，可以改善合金的加工性，使得带材能充分破碎成目标粒径的同时不进一步氧化；且cr元素的添加使得非晶/纳米晶磁粉更容易包覆，所以其绝缘等级、耐蚀性和耐老化性能均要优于传统的非晶/纳米晶软磁合金，本发明的非晶/纳米晶磁粉在高频功率电感等要求低压大电流、大功率密度的领域具有更好的发展前景。

技术特征：

1.一种非晶/纳米晶磁粉，其特征在于，所述非晶/纳米晶磁粉的化学分子式为fexsiybznbacubcrc，其中，65at％≤x≤80at％，5.5at％≤y≤16at％，6at％≤z≤8at％，0.1at％≤a≤8at％，0.1at％≤b≤5at％，1at％≤c≤5at％。

2.根据权利要求1所述的非晶/纳米晶磁粉，其特征在于，所述非晶/纳米晶磁粉的d50粒径为0.01～37μm。

3.一种权利要求1或2所述的非晶/纳米晶磁粉的制备方法，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的非晶/纳米晶磁粉的制备方法，其特征在于，所述使用破碎工艺将所述非晶/纳米晶软磁合金带材破碎为目标粒径的非晶/纳米晶磁粉之后还包括：将所述非晶/纳米晶磁粉加入到包覆剂中，得到表面改性磁粉，所述包覆剂包括正硅酸乙酯的乙醇/水溶液。

5.根据权利要求4所述的非晶/纳米晶磁粉的制备方法，其特征在于，所述乙醇/水溶液中乙醇和水的体积比例为25:75；所述非晶/纳米晶磁粉的加入质量占比为40～80％。

6.一种非晶/纳米晶软磁合金，其特征在于，包括权利要求1或2所述的非晶/纳米晶磁粉。

7.根据权利要求6所述的非晶/纳米晶软磁合金，其特征在于，所述非晶/纳米晶软磁合金中晶粒的平均尺寸为5～45nm。

8.一种金属复合磁粉，其特征在于，包括权利要求1或2所述的非晶/纳米晶磁粉以及其他磁粉，所述其他磁粉选自羰基铁粉、铁硅粉、铁硅铬粉、铁硅铝粉、铁镍粉中的至少一种。

9.根据权利要求5所述的金属复合磁粉，其特征在于，所述非晶/纳米晶磁粉占所述金属复合磁粉总质量的35～90wt％。

10.一种权利要求8或9所述的金属复合磁粉在电感器中的应用，所述电感器包括差模电感、功率电感、谐振电感、储能电感和pfc电感。

技术总结本发明提供了一种非晶/纳米晶磁粉及其制备方法、相关产品和应用，所述非晶/纳米晶磁粉的化学分子式为Fe<subgt;x</subgt;Si<subgt;y</subgt;B<subgt;z</subgt;Nb<subgt;a</subgt;Cu<subgt;b</subgt;Cr<subgt;c</subgt;，其中，65at％≤x≤80at％，5.5at％≤y≤16at％，6at％≤z≤8at％，0.1at％≤a≤8at％，0.1at％≤b≤5at％，1at％≤c≤5at％。本发明在非晶/纳米晶磁粉中添加少量的Cr元素，基于本发明非晶/纳米晶磁粉制成得到的软磁合金，可以改善合金的加工性，使得带材能充分破碎成目标粒径的同时不进一步氧化；且Cr元素的添加使得非晶/纳米晶磁粉更容易包覆，所以其绝缘等级、耐蚀性和耐老化性能均要优于传统的非晶/纳米晶软磁合金，本发明的非晶/纳米晶磁粉在高频功率电感等要求低压大电流、大功率密度的领域具有更好的发展前景。技术研发人员：杨雪薇,刘开煌,虞成城受保护的技术使用者：深圳市信维通信股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25