一種高性能異形鐵鈷系軟磁合金零件的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于磁性材料領(lǐng)域，特別是提供了一種制備高性能異形鐵鈷系軟磁合金零 件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在金屬軟磁材料中，鐵鈷系軟磁合金具有極高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs(2. 4T)、最大 的磁致伸縮系數(shù)As(70~8〇X1〇_6)和最高的居里溫度（980~1100°C)，因而可用作要 求高Bs、高As、低頻和高溫下使用的鐵磁元件，適合于制作要求重量輕、體積小、工作溫度 高的微特電機(jī)、電磁鐵極頭、繼電器、力拒馬達(dá)轉(zhuǎn)子、電源變壓器、磁致伸縮換能器鐵芯等。 隨著磁路元器件向微型化、多功能化方向發(fā)展，所使用的軟磁合金零部件的尺寸越來越小， 形狀也越來越復(fù)雜。由于鐵鈷系軟磁合金原料價(jià)格昂貴，脆性大，加工性能差，傳統(tǒng)的通過 塊體材料機(jī)加工的方法制備這些軟磁合金零部件，原材料浪費(fèi)大，周期長，成本高，效率低。
[0003] 粉末冶金工藝中的金屬注射成形方法制備軟磁產(chǎn)品具有近凈成形的特點(diǎn)，可以直 接制備出最終形狀的產(chǎn)品，不需要或只需要微量后續(xù)加工，適合批量化生產(chǎn)，是一種節(jié)約能 源和資源、低成本的制備技術(shù)，在軟磁零部件的制備中得到廣泛的應(yīng)用。粉末注射成形方 法制備鐵鈷軟磁合金的主要問題是有：一，粉末注射成形鐵鈷軟磁相對密度較低（通常為 90%~97% )，由于少量孔隙以及其他缺陷的存在，使得材料難以達(dá)到高的飽和磁感、高的 磁導(dǎo)率和低的矯頑力；二，采用鐵、鈷、釩、鉻等元素粉末為原料時(shí)，由于釩粉、鉻粉容易氧化 形成熱力學(xué)穩(wěn)定性好的氧化釩、氧化鉻等氧化物，造成合金中產(chǎn)生氧化物夾雜，從而影響材 料的燒結(jié)性能和磁性能；三，采用合金粉末為原料時(shí)，雖然可適當(dāng)克服元素粉末易于氧化的 缺點(diǎn)，但由于霧化法制備的適合注射成形細(xì)粒度合金粉末的產(chǎn)出率低，合金原料粉末價(jià)格 非常昂貴，成本高。因此，如何低成本、高性能的獲得異型鐵鈷軟磁合金零件一直是該領(lǐng)域 的一個(gè)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種低成本制備高性能復(fù)雜形狀鐵鈷系軟磁合金零件的 方法。
[0005] 本發(fā)明采用羰基鐵粉、鈷粉、以及釩鐵粉、鉻鐵粉等預(yù)合金或母合金粉末為原料， 將各種原料粉末采用高能球磨混合并預(yù)合金化，利用粉末注射成形技術(shù)制備出復(fù)雜形狀 的零件后，再采用熱等靜壓以及適當(dāng)后續(xù)熱處理，改善材料的微觀組織和性能，得到組織均 勻、無偏析、高致密度和高性能的異型鐵鈷軟磁合金零件。
[0006] 一種高性能異形鐵鈷系軟磁合金零件的制備方法，其特征在于：具體制備步驟如 下
[0007] (1)、采用的粉末原料包括羰基鐵粉、鈷粉以及釩鐵粉、鉻鐵粉、鈮鐵粉、錳鐵粉預(yù) 合金粉末；將各種粉末按照一定的重量百分比配料，其中：鈷含量為25~60%，釩含量為 0~3 %，鉻含量為0~0. 8 %，其余為鐵；
[0008] (2)各種原料粉末按照配比要求配料后，置于高能球磨機(jī)中球磨1~40小時(shí)；球 料比為4~12:1 ;
[0009] (3)將步驟2)得到的球磨粉末與成形劑按照體積比為50:50~60:40比例置于 混煉機(jī)中混合均勻，混煉溫度為150~170°C，使得粉末與成形劑的混合物在加熱到150~ 170°C時(shí)具有很好的流動(dòng)性；成形劑成分為微晶蠟、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸，按重量 百分比微晶蠟：高密度聚乙烯：聚丙烯：硬脂酸為60 :25 :10 :5 ;
[0010] (4)、將步驟（3)得到的粉末與成形劑的混合物注入模具成形，得到復(fù)雜形狀零件 的坯體；
[0011] (5)、將步驟（4)得到坯體中的成形劑采用溶劑脫脂與熱脫脂或催化脫脂方式 脫除干凈，溶劑脫脂溫度為20°C~50°C，熱脫脂溫度為550~70(TC，催化脫脂為110~ 130 °C，然后高溫?zé)Y(jié)；
[0012] (6)、在一定壓力下和一定溫度范圍內(nèi)對步驟（5)得到燒結(jié)件進(jìn)行處理；
[0013] (7)、將步驟（6)得到的產(chǎn)品在500~1300°C進(jìn)行保溫1~5小時(shí)，隨爐冷卻或空 冷至室溫，得到最終的產(chǎn)品。
[0014] 其中步驟（5)中燒結(jié)溫度為：800~1500°C，優(yōu)選為1300°C~1400°C:燒結(jié)時(shí)間為 60~1000分鐘，優(yōu)選為90~180分鐘。
[0015] 步驟（6)燒結(jié)件處理壓力為100~200MPa，優(yōu)選為150~200MPa，溫度為800°C~ 1300°C，優(yōu)選為 1000 ~1250°C。
[0016] 本發(fā)明軟磁合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs大于2. 3T，最大磁導(dǎo)率大于5mH/m，矯頑力 不大于110A/m的軟磁合金產(chǎn)品。
[0017] 本發(fā)明的特點(diǎn)是：1.采用粉末注射成形技術(shù)直接制備出具有最終形狀的零部件， 無需或只需微量的后續(xù)機(jī)加工，可大大節(jié)約資源、能源，降低制造成本，適合復(fù)雜形狀鐵鈷 軟磁合金的批量化生產(chǎn)；2.采用羰基鐵粉、鈷粉，以及釩鐵、鉻鐵、鈮鐵、錳鐵等預(yù)合金粉末 為原料，原材料成本低，克服了直接采用霧化超細(xì)合金粉末成本高的缺點(diǎn)；采用母合金或預(yù) 合金粉末為原料，克服了直接采用釩、鉻等元素粉末時(shí)容易形成氧化物夾雜，影響材料燒結(jié) 性能和磁性能的缺點(diǎn)。3.高能球磨使各種元素均勻化、預(yù)合金化，避免釩、鉻等元素?cái)U(kuò)散不 均勻，造成材料成分和性能的偏析形象。4.高能球磨增使粉末產(chǎn)生了較多的晶格畸變和晶 格缺陷，提高了它們的燒結(jié)活性，有利于材料的致密化和磁性能的提高。5.通過燒結(jié)、熱等 靜壓和后續(xù)熱處理制度提高了材料的密度（致密度大于99% )，改善了材料的微觀組織結(jié) 構(gòu)，可制備出高性能的軟磁合金產(chǎn)品。6.可制備出飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs大于2. 3T，最大磁導(dǎo) 率大于4mH/m，矯頑力小于110A/m，產(chǎn)品尺寸精度小于±0. 3%的鐵鈷軟磁合金產(chǎn)品。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 實(shí)施例1 :
[0019] 以羰基鐵粉、還原鈷粉、釩鐵粉作為原料，按重量百分比鐵：鈷：釩為49 :49 :2的 比例配料，在行星式球磨機(jī)中氬氣氣氛下球磨混合20小時(shí)，球料比為10 :1。選用微晶蠟、高 密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸作為成形劑，按重量百分比微晶蠟：高密度聚乙烯：聚丙烯： 硬脂酸為60 :25 :10 :5配料，將各種有機(jī)物在150°C的溫度下熔化狀態(tài)下混合2小時(shí)。將球 磨粉末與成形劑按粉末與成形劑的體積比為52 :48,在150°C的捏合機(jī)中捏合3小時(shí)。將 粉末與粘結(jié)劑的混合料在注射成形機(jī)上成形，在溫度為160°C、注射壓力為lOOMPa的條件 下注入模具成形。將成形坯在20°C的正庚烷中浸泡4小時(shí)后，在50°C的通風(fēng)櫥中將坯體烘 干。將烘干坯體在室溫~700°C的溫度范圍內(nèi)按照一定的制度加熱，時(shí)間為10小時(shí)，通過