[01499748]一种多层核壳结构的铁硅软磁复合粉末及其制备方法

①课题来源与背景：金属磁粉芯是由铁磁性粉粒和绝缘介质经混合、压制和热处理而制成的一种软磁复合材料。常用的金属磁粉芯有铁磁粉芯、铁硅铝合金磁粉芯、铁镍合金磁粉芯、铁硅合金磁粉芯、坡莫合金磁粉芯等。其中铁硅磁粉芯主要是替代铁粉芯,损耗比铁粉芯低80%左右,可以在8kHz以上的高频率下使用。近年来,随着主流电机变频控制模式的普及、高速转动马达的开发及节能型半导体功率器件的进一步应用,电-磁转换装备的使用频率正逐渐向高频化方向发展,以保证电力电子装备更节能和小型化。众所周知,用作电磁转换装置的磁粉芯在运行的时候,会因为周围磁场的变化而产生涡流,且应用频率的提高会导致磁粉芯涡流损耗增加。涡流损耗不仅降低了磁粉芯的性能,同时会产生大量的焦耳热,因此降低涡流损耗对于磁粉芯在电磁转换装置中的应用就至关重要。目前,为了减少由涡流损耗造成的能量损耗,通常的做法是在磁粉芯内的铁磁性粉粒表面包覆一层电阻率较高的有机或无机绝缘物质。 ②技术原理及性能指标本发明的目的在于克服采用现有技术制备所得铁硅软磁复合粉末存在的上述不足,提供了一种多层核壳结构的铁硅软磁复合粉末及其制备方法。采用本发明的方法能够制备出一种具有高饱和磁感应强度、高电阻率,且损耗低、热稳定性好的多层核壳结构的铁硅软磁复合粉末,从而满足现有电-磁转换装备的使用要求。该复合粉末的饱和磁感应强度为153~174emu/g,矫顽力为5~8Oe,电阻率为4.3×10-5~3.1×10-4Ω/m。 ③技术的创造性与先进性：（1）本发明的一种多层核壳结构的铁硅软磁复合粉末,该复合粉末为由内部核及包覆于内部核外层的外壳组成的多层核壳结构,其内部核为铁硅软磁微粒,软磁微粒的外层包覆有Fe3Si,Fe3Si的外部包覆有SiO2绝缘层,从而可以有效保证铁硅软磁复合粉末同时具有较高的饱和磁感应强度、较低的涡流损耗及优良的热稳定性,能够满足现有电-磁转换装备向高频化方向发展的使用要求。 （2）本发明的一种多层核壳结构的铁硅软磁复合粉末的制备方法,采用先渗硅后氧化的方式对铁硅软磁微粒进行包覆处理,所得包覆层的均匀性较好,同时通过控制合理的渗硅热处理及氧化处理工艺,从而便于对包覆层的厚度进行控制,且保证得到多层核壳结构的铁硅软磁复合粉末,使所得复合粉末在具有较高饱和磁感应强度的基础上仍具有较低的涡流损耗及优良的热稳定性。 （3）本发明的一种多层核壳结构的铁硅软磁复合粉末的制备方法,其制备所得铁硅软磁复合粉末的最外部包覆有一层致密的SiO2绝缘层,避免了现有技术中有机绝缘剂和粘结剂的使用,能在较高温度下对多层核壳结构的铁硅软磁复合粉末进行热处理,为后续获得具有高致密度、热稳定性好、抗氧化性强、能长期在较高的环境温度下工作的铁硅磁粉芯做好原料保证。 （4）本发明的一种多层核壳结构的铁硅软磁复合粉末的制备方法,其操作步骤简单,减少了生产成本和投资,提高了生产效率,且对环境无污染,便于推广应用。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性：本发明是采用常规化学试剂进行枝晶侵蚀,操作简单,技术成 熟、侵蚀效果稳定,无有毒、有害、易爆物质产生,对水质和大气环境污染性小,安全性好,适用于中 高牌号无取向硅钢的凝固一次、二次枝晶侵蚀。 ⑤应用情况及存在的问题：无 ⑥历年获奖情况：暂无 ⑦成果简介：本发明公开了一种多层核壳结构的铁硅软磁复合粉末及其制备方法,属于软磁复合粉末技术领域。本发明的复合粉末包括内部核及包覆在内部核外层的外壳,其内部核为铁硅软磁微粒,软磁微粒的外层包覆有Fe3Si,Fe3Si的外部包覆有SiO2绝缘层。本发明的上述复合粉末的制备方法,其步骤为：将铁硅合金粉末和纳米硅粉混合均匀,置于隔绝氧气的炉中于900~1150℃保温1~5h,随炉冷却至室温;最后置于旋转管式炉内,在氧化气氛下于200~450℃下保温0.5~2h,并随炉冷却,即得多层核壳结构的铁硅软磁复合粉末。本发明的制备方法工艺简单,周期短,成本低,制备所得铁硅软磁复合粉末具有较高的电阻率和优良的热稳定性,且其铁损更低,使用寿命更长。