一种低损耗粉末冶金磁芯材料及其制备方法与流程

本发明涉及磁芯材料，尤其涉及一种低损耗粉末冶金磁芯材料及其制备方法。

背景技术：

1、磁芯是实现程控通讯、数字技术、网络通讯彩电等电子设备中用作电感器、滤波器、脉冲变压器等产品使其小型化、轻量化必不可少的电子材料，随着电子技术水平不断快速进步，对应磁芯材料的性能提出了越来越高的要求。为满足航天通讯、新能源汽车、清洁能源、led绿色照明、便携式电子设备等新兴领域对于磁芯小型化和高直流叠加特性的材料需求，开发低损耗高饱和磁通密度的磁芯材料势在必行。

2、目前，市面上的磁芯材料通常通过粉末冶金的方式制成，或多或少存在综合磁性能较差、磁损耗较大、饱和磁通密度和居里温度低等缺陷，严重阻碍其在高频大功率领域中的应用。为了解决上述问题，授权公告号为cn110335732b的中国发明专利公开了一种高饱和磁通密度的锰锌体磁芯及其制备方法，属于磁性材料技术领域。该锰锌铁氧体磁芯的制备方法采用锰粉、氧化锌粉、二氧化硅、氧化钙、五氧化二钒和铁粉作为原料；其先将锰粉、氧化锌粉、铁粉先后与盐酸和液氨进行合成反应，然后，经过预烧结、掺杂球磨、压制成型、烧结处理以及切割开气隙处理，便可得到锰锌铁氧体磁芯。该发明通过采用铁粉、锰粉和氧化锌粉等作为初始原料，并将铁粉、锰粉和氧化锌粉先后与盐酸和液氨进行合成反应以及预烧结处理，便可得到杂质量较少的三氧化二铁、氧化锰和氧化锌，从而可以在后续的烧结处理使各组分的物理化学反应均匀，以达到降低磁芯气孔率、提高磁芯密度和提高饱和磁通密度的目的。然而，该磁芯材料功率损耗仍然有待进一步改善。

3、可见，开发一种磁损耗低，饱和磁通密度大，综合磁性能好的低损耗粉末冶金磁芯材料及其制备方法符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进磁芯材料领域的发展具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种磁损耗低，饱和磁通密度大，综合磁性能好的低损耗粉末冶金磁芯材料及其制备方法。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种低损耗粉末冶金磁芯材料，是由如下按重量百分比计的各组分制成：稀土粉0.1wt％-0.3wt％、锰粉3wt％-5wt％、钴粉1wt％-2wt％、镍粉6wt％-10wt％、铬粉0.8wt％-1.5wt％、铝粉0.05wt％-0.1wt％、铜粉0.5wt％-1.2wt％、铟粉0.03wt％-0.05wt％、铱粉0.01wt％-0.03wt％、银粉0.001wt％-0.003wt％、非金属成分0.1wt％-0.5wt％、其它金属成分0.03wt％-0.06wt％、纳米添加剂0.08wt％-0.12wt％，余量为铁粉。

3、优选的，所述纳米添加剂为纳米四氧化三铁、纳米氧化钕、纳米氧化铌、纳米氧化钇按质量比(3-5):0.5:(0.8-1.2):1混合形成的混合物。

4、优选的，所述纳米添加剂的粒径为10-80nm。

5、优选的，所述其它金属成分为钛粉、钒粉、钽粉、铋粉、铼粉、铍粉、铯粉中的至少一种。

6、优选的，所述非金属成分是由si、b、n按质量比(5-8):0.3:(0.1-0.4)混合而成。

7、优选的，所述稀土粉为gd粉、tb粉、dy粉、er粉中的至少一种。

8、优选的，所述稀土粉的粒径为1300-1600目；所述锰粉的粒径为1200-1500目；所述钴粉的粒径为1300-1600目；所述镍粉的粒径为1500-2000目；所述铬粉的粒径为1200-1600目；所述铝粉的粒径为1200-1500目；所述铜粉的粒径为1100-1400目；所述铟粉的粒径为1100-1400目；所述铱粉的粒径为1200-1500目；所述银粉的粒径为1000-1300目；所述非金属成分的粒径为1000-1300目；所述其它金属成分的粒径为1000-1300目。

9、优选的，所述铁粉为羰基铁粉，所述羰基铁粉的碳含量小于0.03wt.％；所述铁粉的粒径为1200-1600目。

10、优选的，所述低损耗粉末冶金磁芯材料的制备组分还包括：茶多酚壳聚糖纳米粒0.1wt％-0.3wt％、可溶性松香基聚酰亚胺0.8wt％-1.2wt％、1,3,5-三缩水甘油-s-三嗪三酮0.1wt％-0.3wt％。

11、优选的，所述茶多酚壳聚糖纳米粒的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述茶多酚壳聚糖纳米粒是按申请号为201110037219.5的中国发明专利实施例1中纳米粒2的方法制成。

12、优选的，所述可溶性松香基聚酰亚胺的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述可溶性松香基聚酰亚胺是按授权公告号为cn1102690414b的中国发明专利实施例1的方法制成。

13、本发明的另一个目的，在于提供一种所述低损耗粉末冶金磁芯材料的制备方法，包括如下步骤：

14、步骤s1、按重量百分比将稀土粉、锰粉、钴粉、镍粉、铬粉、铝粉、铜粉、铟粉、铱粉、银粉、非金属成分、其它金属成分、纳米添加剂和铁粉混合，在转速250-300rpm下球磨2-5h；然后在氮气氛围保护下，700-750℃下预烧1-3h，再升温至930-960℃下预烧2-4h，得到预烧料；

15、步骤s2、将预烧料、茶多酚壳聚糖纳米粒、可溶性松香基聚酰亚胺和1,3,5-三缩水甘油-s-三嗪三酮混合，在转速250-300rpm下球磨8-15h；压制成坯件，二次烧结后，进行热处理，得到低损耗粉末冶金磁芯材料。

16、优选的，步骤s2中所述压制的压模压力280～420mpa，保压8～15s。

17、优选的，步骤s2中所述二次烧结的温度为1230-1380℃，时间为4-6h，烧结真空度保持在0.01-0.06pa。

18、优选的，步骤s2中所述热处理包括退火处理和回火处理；所述回火处理的温度为210℃～350℃，时间为1～3小时；所述退火处理包括二级退火处理，第一级退火处理温度为190-250℃，保温25-65min；第二级退火处理的温度为750-850℃，保温1-2h。

19、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

20、(1)本发明公开的低损耗粉末冶金磁芯材料的制备方法，制备工艺简单，操作控制方便，无需专用设备和生产线，资金投入少，劳动强度低，对环境影响小，制备效率和成品合格率高，适于连续规模化生产，具有较高的推广应用价值。

21、(2)本发明公开的低损耗粉末冶金磁芯材料，由如下按重量百分比计的各组分制成：稀土粉0.1wt％-0.3wt％、锰粉3wt％-5wt％、钴粉1wt％-2wt％、镍粉6wt％-10wt％、铬粉0.8wt％-1.5wt％、铝粉0.05wt％-0.1wt％、铜粉0.5wt％-1.2wt％、铟粉0.03wt％-0.05wt％、铱粉0.01wt％-0.03wt％、银粉0.001wt％-0.003wt％、非金属成分0.1wt％-0.5wt％、其它金属成分0.03wt％-0.06wt％、纳米添加剂0.08wt％-0.12wt％，余量为铁粉。通过各组分之间的相互配合，共同作用，使得制成的磁芯材料磁损耗低，饱和磁通密度大，综合磁性能好。

22、(3)本发明公开的低损耗粉末冶金磁芯材料，所述低损耗粉末冶金磁芯材料的制备组分还包括：茶多酚壳聚糖纳米粒0.1wt％-0.3wt％、可溶性松香基聚酰亚胺0.8wt％-1.2wt％、1,3,5-三缩水甘油-s-三嗪三酮0.1wt％-0.3wt％。通过它们的相互配合作用，使得各组分之间的相容性更好，进而提高最终产品的性能稳定性和综合性能；同时还能有效改善综合磁性能，降低损耗。

23、(4)本发明公开的低损耗粉末冶金磁芯材料，通过制备工艺参数的合理选取，使得制成的磁芯材料磁损耗低，饱和磁通密度大，综合磁性能好。