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抗电磁波干扰铁硅铝镍合金的制备方法.pdf

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电磁波 干扰 铁硅铝 镍合金 制备 方法
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摘要
申请专利号:

CN200710160243.1

申请日:

2007.12.14

公开号:

CN101236812A

公开日:

2008.08.06

当前法律状态:

撤回

?#34892;?#24615;:

无权

法?#19978;?#24773;: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H01F 1/047公开日:20080806|||实质审查的生效|||公开
IPC分类号: H01F1/047; H01F1/08; C22C33/06; B22D11/01; B22F9/04; B22F1/00 主分类号: H01F1/047
申请人: 浙江大学; 横店集团东磁股份有限公司
发明人: 严 密; 许盼盼; 罗 伟; 马天宇
地址: 310027浙江省杭州市浙大路38号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 杭州求是专利事务所有限公司 代理人: 张法高
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法律状态
申请(专利)号:

CN200710160243.1

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2010.07.21|||2008.10.01|||2008.08.06

法律状态类型:

发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种抗电磁波干扰铁硅铝镍合金的制备方法。包括如下步骤:1)采用纯度大于99.9wt%的Fe、Al、Si、Ni为原料,放入中频真空感应炉中熔炼,得到母合金;2)将熔炼好的母合金放入快淬设备中,合金铸锭在高纯惰性气体保护下经过电弧重熔后被迅速浇注至高速旋转的水冷辊轮上,得到快速冷凝的薄带或薄片;3)将薄带或薄片放入球磨机进行球磨扁平化处理,得到扁平粉末;4)将扁平粉末放入不锈钢管中,抽真空,充入高纯惰性气体保护,将不锈钢管放入管式炉中加热,保温,随炉冷却;5)扁平粉末与粘结剂混炼加工成的薄片。本发明在Sendust合金中加入适量Ni,改善合金加工性能,减少球磨时间,节约工业生产的成本,同?#24065;?#21487;提高磁导?#21097;?#25552;高磁屏蔽效果。

权利要求书

权利要求书
1.  一种抗电磁波干扰铁硅铝镍合金的制备方法,其特征是包括如下步骤:
1)采用纯度大于99.9wt%的Fe、Al、Si、Ni为原料,放入中频真空感应炉中熔炼,得到母合金;
2)将熔炼好的母合金放入快淬设备中,合金铸锭在高纯惰性气体保护下经过电弧重熔后被迅速浇注至高速旋转的水冷辊轮上,得到快速冷凝的FeSiAlNi薄带或FeSiAlNi薄片,淬速为15~35m/s;
3)将FeSiAlNi薄带或FeSiAlNi薄片放入球磨机进行球磨扁平化处理,得到扁平粉末,球料比3∶1~10∶1,转速200~460r/min;
4)将扁平粉末放入不锈钢管中,抽真空到10-2~10-5Pa,充入高纯惰性气体保护,气压为0.5×105~1×105Pa,将不锈钢管放入管式炉中加热至573K~873K,保温30~60min,随炉冷却;
5)扁平粉末与粘结剂混炼加工成2~5mm的薄片,压力为20~40kN,放入热处理炉中加热100~200℃,保温30~60min,空冷。

2.  根据权利要求1所述的一种抗电磁波干扰掺镍仙台?#22266;?#21512;金的制备方法,其特征在于所述的母合金组成的重量比为:铁84~90%、硅4~8%、铝2~6%、镍1.5~5.5%;

3.  根据权利要求1所述的一种抗电磁波干扰铁硅铝镍合金的制备方法,其特征在于所述的粘结剂为?#36153;?#26641;脂和聚酰胺树脂,?#36153;?#26641;脂与聚酰胺树脂的重量比为1∶1~0.5。

说明书

说明书抗电磁波干扰铁硅铝镍合金的制备方法
技术领域
本发明涉及一种磁性材料,尤其是涉及一种抗电磁波干扰铁硅铝镍合金的制备方法。
背景技术
电磁干扰(EMI)对公?#19981;?#22659;和人身安全的危害已被世界各国所公认,?#20998;?#20174;1996年1月起实施?#20998;?#30005;磁兼容标准(EN),表明进入?#20998;?#24066;场的电气产品都必须符合RFI/EMI及抗干扰度要求。电磁兼容问题涉及面很宽,其核心是设法减少自身产生的电磁干扰和提高抗电磁干扰的能力。目前在电子设备和系统中通用的电磁兼容设计技术有接地、屏蔽、滤波三种,通常称之为抑制电磁干扰的三大技术。接地是将干扰信号引入接地端;屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或衰减干扰信号的电磁传输;滤波是阻止干扰频率信号通过而允许有用频率信号通过的一种技术。主要原理是利用一定的功能材料制成抗EMI器件对电磁波的损耗来抑制EMI。软磁材料作为既具有介电损耗又具有磁损耗的材料一直是抗EMI的首选材料。
纳米晶金属软磁材料由于不受斯诺克(Snock)极限的限制,使用频率可以很高,与有机绝缘材料混合后提高其电阻,因此在高频区(GHz波段),抗EMI性能优异,而且质量较小。被命名为仙达?#22266;?Sendust)合金的9.6wt%Si-5.4wt%Al-balFe合金发现于20世纪三十年代。它原料便宜易得,与坡莫合金一样具有高得磁导?#30465;?#32780;?#20918;?#21644;磁感应强度Bs、电阻率?#36805;?#39640;,这种合金非常适合于作磁头材料,但是它最大的缺点是?#23454;?#22826;脆不易于冷加工,在很长一段时间里限制了其推广应用。但后来随着制备技术的进步及高密度磁记录和视频磁记?#25216;?#26415;的发展需要,这种合金受到广泛关注并大放异?#30465;?.6wt%Si-5.4wt%Al-balFe合金之所以具有很高的磁导?#21097;?#20027;要是因为在此成分?#20445;?#23427;的磁各向异性常数K1和磁?#24459;?#32553;系数λs都趋于零。另外,研?#31354;?#20204;还通过在合金中添加微量稀土元素或其它合金元素的方法,改善了合金的?#36879;?#34432;和其它性能。例如添加镍并调整硅和铝的含量,得到6wt%Si-4wt%Al-3.5wt%Ni-balFe四元合金,称为超仙台?#22266;?#39640;磁导率合金(SuperSendust),其磁性和加工性都得到改善,尤其是耐磨性有较明显的提高。
Fe-Si-Al软磁合金作为抗EMI材料,其电磁性能与合金的化学组成、微粉的大小及扁平化程度、处理工艺等密切相关。日本研?#31354;?#21457;现Fe-Si-Al软磁合金经扁平化处理后,与橡胶等有机物混炼成抗电磁干扰材料,在GHz波段具有较好的抗电磁干扰性能以来,人们做了很多?#38050;?#30340;工作,对Fe-Si-Al软磁合金的母合金制备、扁平化处理工艺、微结构及电磁性能,作了不同程度的改善与扩展。目前,Fe-Si-Al合金用作软磁材料,一般成分配比是围绕着仙达?#22266;?Sendust)合金的成分配比Si9.6-Al5.4-Febal作小幅度调整。由于Fe-Si-Al合金太脆,不易于球磨处理,要获得的合金粉时间较长且扁片化效果不佳,在Fe-Si-Al合金中添加Ni,改善其加工性能,减少球磨时间,节约生产成本,同?#24065;?#25552;高磁性能。本发明采用速凝甩带工艺制备合金薄带后球磨扁平化处理,获得了具有优良高频性能的纳米晶FeSiAlNi合金。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗电磁波干扰铁硅铝镍合金的制备方法。
包括如下步骤:
1)采用纯度大于99.9wt%的Fe、Al、Si、Ni为原料,放入中频真空感应炉中熔炼,得到母合金;
2)将熔炼好的母合金放入快淬设备中,合金铸锭在高纯氩气保护下经过电弧重熔后被迅速浇注至高速旋转的水冷辊轮上,得到快速冷凝的FeSiAlNi薄带或FeSiAlNi薄片,淬速为15~35m/s;
3)将FeSiAlNi薄带或FeSiAlNi薄片放入球磨机进行球磨扁平化处理,得到扁平粉末,球料比3∶1~10∶1,转速200~460r/min;
4)将扁平粉末放入不锈钢管中,抽真空到10-2~10-5Pa,充入高纯氮气保护,气压为0.5×105~1×105Pa,将不锈钢管放入管式炉中加热至573K~873K,保温30-60min,随炉冷却;
5)扁平粉末与粘结剂混炼加工成2~5mm的薄片,压力为20~40kN,放入热处理炉中加热100~200℃,保温30~60min,空冷。
所述的母合金组成的重量比为:铁84~90%、硅4~8%、铝2~6%、镍1.5~5.5%;粘结剂为?#36153;?#26641;脂和聚酰胺树脂,?#36153;?#26641;脂与聚酰胺树脂的重量比为1∶1~0.5。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是:在FeSiAl合金中加入适量Ni,可以改善其加工性能,减少球磨时间,节约生产成本,同?#24065;?#21487;提高磁性能。采用速凝甩带工艺制备快淬带,再结合球磨工艺扁平化处理,可以获得了具有优良高频性能的纳米晶FeSiAlNi合金。本发明可以改善合金加工性能,减少球磨时间,节约工业生产的成本,同?#24065;?#21487;提高磁导?#21097;?#25552;高磁屏蔽效果。
附图说明
图1是本发明实施例1球磨20小时SEM图;
图2是本发明实施例2球磨20小时SEM图;
图3是本发明实施例3球磨20小时SEM图;
图4是本发明实施例4球磨20小时SEM图;
图5是本发明实施例5球磨20小时SEM图;
图6是本发明实施例6球磨20小时SEM图;
图7是本发明实施例7球磨20小时SEM图;
图8是本发明实施例7球磨70小时SEM图;
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案做进一步具体的说明。
实施例1:
1)将原料以质量比为:铁85.5%、硅4%、铝5%、镍5.5%放入以氧化铝为坩埚的中频真空感应炉中熔炼,抽真空到10-1Pa,再送电预热炉料,以排除炉料的吸附气体、水分和有机物等。此?#20445;?#28809;内真空度下降,然后再次抽真空到10-2Pa以上,充入高纯氩气到炉内气压为0.5×105Pa,大功率送电使炉料完全熔化,再低功率精炼10min后浇注。
2)熔炼好的FeSiAlNi母合金放入快淬设备中,合金铸锭在高纯氩气保护下经过电弧重熔后被迅速浇注至高速旋转的辊轮上,得到快速冷凝的薄片,淬速为15m/s;
3)将FeSiAlNi薄片放入球磨机进行球磨扁平化处理,得到扁平粉末,球料比10∶1,转速200r/min;
4)将扁平粉末放入不锈钢管中,抽真空到10-3Pa,充入高纯氮气保护,气压为0.5×105,将不锈钢管放入管式炉中加热至573K,保温60min,随炉冷却;
5)将扁平粉末与?#36153;?#26641;脂和聚酰胺树脂以重量比为50∶1∶0.75混炼加工成3mm的薄片?#32431;?#25376;性抗电磁干扰材料,混炼压力为35kN,保压2min,放入热处理炉中加热至120℃,保温50min,空冷。
实施例2:
1)将原料以质量比为:铁84%、硅8%、铝4.5%、镍3.5%放入以氧化铝为坩埚的中频真空感应炉中熔炼,抽真空到10-1Pa,再送电预热炉料,以排除炉料的吸附气体、水分和有机物等。此?#20445;?#28809;内真空度下降,然后再次抽真空到10-2Pa以上,充入高纯氩气到炉内气压为0.5×105Pa,大功率送电使炉料完全熔化,再低功率精炼10min后浇注。
2)熔炼好的FeSiAlNi母合金放入快淬设备中,合金铸锭在高纯氩气保护下经过电弧重熔后被迅速浇注至高速旋转的辊轮上,得到快速冷凝的薄带,淬速为25m/s;
3)将FeSiAlNi薄带放入球磨机进行球磨扁平化处理,得到扁平粉末,球料比5∶1,转速300r/min;
4)将扁平粉末放入不锈钢管中,抽真空到10-2Pa,充入高纯氮气保护,气压为0.5×105,将不锈钢管放入管式炉中加热至773K,保温40min,随炉冷却;
5)将扁平粉末与?#36153;?#26641;脂和聚酰胺树脂以重量比为50∶1∶0.5混炼加工成2mm的薄片?#32431;?#25376;性抗电磁干扰材料,混炼压力为35kN,保压2min,放入热处理炉中加热至160℃,保温40min,空冷。
实施例3:
1)将原料以质量比为:铁90%、硅6%、铝2.5%、镍1.5%放入以氧化铝为坩埚的中频真空感应炉中熔炼,抽真空到10-1Pa,再送电预热炉料,以排除炉料的吸附气体、水分和有机物等。此?#20445;?#28809;内真空度下降,然后再次抽真空到10-2Pa以上,充入高纯氩气到炉内气压为0.5×105Pa,大功率送电使炉料完全熔化,再低功率精炼10min后浇注。
2)熔炼好的FeSiAlNi母合金放入快淬设备中,合金铸锭在高纯氩气保护下经过电弧重熔后被迅速浇注至高速旋转的辊轮上,得到快速冷凝的薄带,淬速为20m/s;
3)将FeSiAlNi薄带放入球磨机进行球磨扁平化处理,得到扁平粉末,球料比3∶1,转速460r/min;
4)将扁平粉末放入不锈钢管中,抽真空到10-5Pa,充入高纯氮气保护,气压为0.5×105,将不锈钢管放入管式炉中加热至873K,保温30min,随炉冷却;
5)将扁平粉末与?#36153;?#26641;脂和聚酰胺树脂以重量比为50∶1∶0.75混炼加工成4mm的薄片?#32431;?#25376;性抗电磁干扰材料,混炼压力为35kN,保压2min,放入热处理炉中加热至100℃,保温60min,空冷。
实施例4:
1)将原料以质量比为:铁86.5%、硅5%、铝6%、镍2.5%放入以氧化铝为坩埚的中频真空感应炉中熔炼,抽真空到10-1Pa,再送电预热炉料,以排除炉料的吸附气体、水分和有机物等。此?#20445;?#28809;内真空度下降,然后再次抽真空到10-2Pa以上,充入高纯氩气到炉内气压为0.5×105Pa,大功率送电使炉料完全熔化,再低功率精炼10min后浇注。
2)熔炼好的FeSiAlNi母合金放入快淬设备中,合金铸锭在高纯氩气保护下经过电弧重熔后被迅速浇注至高速旋转的辊轮上,得到快速冷凝的薄带或薄片,淬速为30m/s;
3)将FeSiAlNi薄带放入球磨机进行球磨扁平化处理,得到扁平粉末,球料比7∶1,转速300r/min;
4)将扁平粉末放入不锈钢管中,抽真空到10-4Pa,充入高纯氮气保护,气压为0.5×105,将不锈钢管放入管式炉中加热至673K,保温50min,随炉冷却;
5)将扁平粉末与?#36153;?#26641;脂和聚酰胺树脂以重量比为50∶1∶1混炼加工成5mm的薄片?#32431;?#25376;性抗电磁干扰材料,混炼压力为35kN,保压2min,放入热处理炉中加热至150℃,保温40min,空冷。
实施例5:
1)将原料以质量比为:铁85%、硅7%、铝3.5%、镍4.5%放入以氧化铝为坩埚的中频真空感应炉中熔炼,抽真空到10-1Pa,再送电预热炉料,以排除炉料的吸附气体、水分和有机物等。此?#20445;?#28809;内真空度下降,然后再次抽真空到10-2Pa以上,充入高纯氩气到炉内气压为0.5×105Pa,大功率送电使炉料完全熔化,再低功率精炼10min后浇注。
2)熔炼好的FeSiAlNi母合金放入快淬设备中,合金铸锭在高纯氩气保护下经过电弧重熔后被迅速浇注至高速旋转的辊轮上,得到快速冷凝的薄片,淬速为35m/s;
3)将FeSiAlNi薄片放入球磨机进行球磨扁平化处理,得到扁平粉末,球料比10∶1,转速300r/min;
4)将扁平粉末放入不锈钢管中,抽真空到10-3Pa,充入高纯氮气保护,气压为0.5×105,将不锈钢管放入管式炉中加热至773K,保温40min,随炉冷却;
5)将扁平粉末与?#36153;?#26641;脂和聚酰胺树脂以重量比为50∶1∶0.5混炼加工成3mm的薄片?#32431;?#25376;性抗电磁干扰材料,混炼压力为20kN,保压2min,放入热处理炉中加热至200℃,保温30min,空冷。
实施例6:
1)将原料以质量比为:铁85%、硅7%、铝3.5%、镍4.5%放入以氧化铝为坩埚的中频真空感应炉中熔炼,抽真空到10-1Pa,再送电预热炉料,以排除炉料的吸附气体、水分和有机物等。此?#20445;?#28809;内真空度下降,然后再次抽真空到10-2Pa以上,充入高纯氩气到炉内气压为0.5×105Pa,大功率送电使炉料完全熔化,再低功率精炼10min后浇注。
2)熔炼好的FeSiAlNi母合金放入快淬设备中,合金铸锭在高纯氩气保护下经过电弧重熔后被迅速浇注至高速旋转的辊轮上,得到快速冷凝的薄片,淬速为27.5m/s;
3)将FeSiAlNi薄片放入球磨机进行球磨扁平化处理,得到扁平粉末,球料比5∶1,转速300r/min;
4)将扁平粉末放入不锈钢管中,抽真空到10-4Pa,充入高纯氮气保护,气压为0.5×105,将不锈钢管放入管式炉中加热至573K,保温60min,随炉冷却;
5)将扁平粉末与?#36153;?#26641;脂和聚酰胺树脂以重量比为50∶1∶1混炼加工成5mm的薄片?#32431;?#25376;性抗电磁干扰材料,混炼压力为35kN,保压2min,放入热处理炉中加热至200℃,保温30min,空冷。
实施例7:
1)将原料以质量比为:铁85%、硅9.6%、铝5.4%放入以氧化铝为坩埚的中频真空感应炉中熔炼,抽真空到10-1Pa,再送电预热炉料,以排除炉料的吸附气体、水分和有机物等。此?#20445;?#28809;内真空度下降,然后再次抽真空到10-2Pa以上,充入高纯氩气到炉内气压为0.5×105Pa,大功率送电使炉料完全熔化,再低功率精炼10min后浇注。
2)熔炼好的FeSiAl母合金放入快淬设备中,合金铸锭在高纯氩气保护下经过电弧重熔后被迅速浇注至高速旋转的辊轮上,得到快速冷凝的薄带,淬速为27.5m/s;
3)将FeSiAl薄带放入球磨机进行球磨扁平化处理,得到扁平粉末,球料比5∶1,转速300r/min;
4)将扁平粉末放入不锈钢管中,抽真空到10-3Pa,充入高纯氮气保护,气压为0.5×105,将不锈钢管放入管式炉中加热至773K,保温60min,随炉冷却;
5)将扁平粉末与?#36153;?#26641;脂和聚酰胺树脂以重量比为50∶1∶0.75混炼加工成5mm的薄片?#32431;?#25376;性抗电磁干扰材料,混炼压力为35kN,保压2min,放入热处理炉中加热至200℃,保温30min,空冷。

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