一种软磁材料及制备方法与流程

本发明属于磁性材料，具体涉及一种软磁材料及制备方法。

背景技术：

1、铁镍软磁材料也就是坡莫合金，一般镍含量在30～90％范围内，是应用非常广泛的软磁合金。通过适当的工艺，可以有效地控制磁性能，比如超过105的初始磁导率、超过106的最大磁导率、低到2‰奥斯特的矫顽力、接近1或接近0的矩形系数，具有面心立方晶体结构的坡莫合金具有很好的塑性，可以加工成1μm的超薄带及各种使用形态。对于致密软磁材料而言，常见的合金有1j50、1j79、1j85等。1j50的饱和磁感应强度比硅钢稍低一些，但磁导率比硅钢高几十倍，铁损也比硅钢低2～3倍。做成较高频率(400～8000hz)的变压器，空载电流小，适合制作100w以下小型较高频率变压器。1j79具有好的综合性能，适用于高频低电压变压器，漏电保护开关铁芯、共模电感铁芯及电流互感器铁芯。1j85的初始磁导率可达十万(105)以上，适合于作弱信号的低频或高频输入输出变压器、共模电感及高精度电流互感器等。

2、铁镍软磁材料由于含有大量的合金元素镍，室温的组织为面心立方的奥氏体，导致零件加工困难。而粉体冶金作为少无切削工艺，不仅在机械结构零件方面有着广泛的应用，而且还可用于软磁零件的制备。采用粉体冶金工艺，能减少加工工序，节省原料，直接制出接近最终形状的中小型磁体。烧结软磁材料制备的零件，可通过粉体压制实现零件的近终成型，大大减少了原料的浪费、降低了后续加工工序带来的产品性能波动、且大大缩短了零件的生产周期。

3、现有铁镍软磁烧结材料难以实现高密度，以保持高磁导率和较低的矫顽力。

4、因此，需要对现有的烧结铁镍软磁材料及其制备方法作进一步的改进。

技术实现思路

1、本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种高密度且磁导率和矫顽力均衡的软磁材料。

2、本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种软磁材料，其特征在于：该软磁材料的质量百分比组成为cu：0.2～15wt％，ni：30～90wt％，余量为fe和不可避免的杂质。

3、作为优选，还包括p：0.1～1.5wt％。添加磷元素的烧结铁镍合金，晶粒长大，可以降低矫顽力。在铁镍合金中添加一定量的p可以进一步降低烧结温度。p以铁磷和/或铜磷合金的形式添加，优选以金属间化合物形式添加，典型地，铁磷金属间化合物包括fep、fe2p、fe3p；铜磷金属间化合物包括cu3p。

4、作为优选，该软磁材料的微观组织中包括含铜的铁镍奥氏体以及fep相，其中，含铜的铁镍奥氏体为基体相，至少部分fep相位于晶界处。位于晶界处的fep相将基体晶粒相隔离，降低了磁性材料整体的矫顽力。

5、作为优选，所述晶界处分布有铜烧损后遗留的空隙，空隙的尺寸在2～10μm。位于晶界处的空隙将基体晶粒相隔离，降低了磁性材料整体的矫顽力。

6、作为优选，该软磁材料的平均晶粒度为50～105μm。与传统磁性材料的小晶粒相比，本发明在基体中添加一定量的cu后，基体晶粒有所长大，控制平均晶粒度为50～105μm，能够兼顾磁性材料的高磁导率和低矫顽力。

7、作为优选，该软磁材料还包括0.1～6wt％的mo或/和0.1～4wt％的cr。

8、本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：一种软磁材料的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：

9、1)原料准备：按照所需成分进行配料，包括金属粉体与润滑剂粉体；

10、2)混料：将金属粉体与润滑剂粉体混合，其中，金属粉体与润滑剂粉体的质量添加量满足1000：4～10；

11、3)压制成型：将混合粉体压制得到生坯，压力：400～1500mpa；

12、4)烧结：将生坯在900℃～1300℃烧结5～200min，烧结气氛为非氧化性气氛，得到软磁材料。

13、作为优选，所述润滑剂粉体选自硬脂酸盐、聚酰胺蜡、聚丙烯酰胺蜡中的任意一种。

14、与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)烧结软磁材料利用铜的低熔点特性，使熔化的铜与铁镍合金化，能够降低烧结温度，烧结成的铁镍铜合金具有更少的孔隙，烧结密度能提升，能够有效提高铁镍磷软磁材料的强度和磁导率，烧结添加铜的铁镍合金，晶粒长大，可以降低矫顽力。(2)烧结软磁材料的制备方法用粉末冶金方式，压制近终成型，减少了机加工等工序，易于批量化生产工艺参数的管控、有效提高了生产效率和原材料利用率，降低了生产成本，且粉末配制及制备工艺简单、制备周期短。

技术特征：

1.一种软磁材料，其特征在于：该软磁材料的质量百分比组成为cu：0.2～15wt％，ni：30～90wt％，余量为fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的软磁材料，其特征在于：还包括p：0.1～1.5wt％。

3.根据权利要求2所述的软磁材料，其特征在于：该软磁材料的微观组织中包括含铜的铁镍奥氏体以及fep相，其中，含铜的铁镍奥氏体为基体相，至少部分fep相位于晶界处。

4.根据权利要求3所述的软磁材料，其特征在于：所述晶界处分布有铜烧损后遗留的空隙，空隙的尺寸在2～10μm。

5.根据权利要求1所述的软磁材料，其特征在于：该软磁材料的平均晶粒度为50～105μm。

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的软磁材料，其特征在于：该软磁材料还包括0.1～6wt％的mo或/和0.1～4wt％的cr。

7.一种权利要求1至6任一权利要求所述的软磁材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

8.根据权利要求7所述的软磁材料的制备方法，其特征在于：所述润滑剂粉体选自硬脂酸盐、聚酰胺蜡、聚丙烯酰胺蜡中的任意一种。

技术总结
本发明公开了一种软磁材料及制备方法，该软磁材料的质量百分比组成为Cu：0.2～15wt％，Ni：30～90wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。包括以下制备步骤：1)原料准备：按照所需成分进行配料，包括金属粉体与润滑剂粉体；2)混料：将金属粉体与润滑剂粉体混合形成混合粉体，其中，金属粉体与润滑剂粉体的质量添加量满足1000：4～10；3)压制成型；4)烧结。烧结软磁材料利用铜的低熔点特性，使熔化的铜与铁镍合金化，能够降低烧结温度，烧结成的铁镍铜合金粉末具有更少的孔隙，烧结密度能提升，能够有效提高铁镍磷软磁材料的强度和磁导率，烧结添加铜的铁镍合金，晶粒长大，可以降低矫顽力。

技术研发人员：包崇玺,陈兵,杨浩,朱志荣
受保护的技术使用者：东睦新材料集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13