專(zhuān)利名稱(chēng)：具有良好高頻性能的非晶態(tài)合金粉末芯和納米晶體合金粉末芯及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有優(yōu)良高頻性能的非晶態(tài)合金粉末芯和在高頻帶具有優(yōu)良軟磁性能的納米晶體合金粉末芯，還涉及制備這兩種粉末芯的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及制造具有優(yōu)良高頻性能的非晶態(tài)合金粉末芯的方法，該方法用非常少量(與常規(guī)結(jié)晶磁芯相比)的聚酰亞胺樹(shù)脂或酚樹(shù)脂作為粘合劑，在低溫壓制進(jìn)行，得以提高產(chǎn)率。本發(fā)明還涉及制造具有優(yōu)良飽和磁通密度和有效磁導(dǎo)率的納米晶體合金粉末芯的方法，該方法在結(jié)晶起始溫度以上對(duì)非晶態(tài)合金粉末或非晶態(tài)合金粉末芯進(jìn)行熱處理。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)，非晶態(tài)的軟磁性合金具有優(yōu)良的耐腐蝕性、耐磨性、強(qiáng)度和磁導(dǎo)率，用作電氣和電子設(shè)備的磁性材料。它們可應(yīng)用于變壓器、電感器、馬達(dá)、發(fā)電機(jī)、繼電器等。這些非晶態(tài)的軟磁性合金是通過(guò)淬冷制得來(lái)保持非晶態(tài)的，通常為薄帶狀或細(xì)線(xiàn)狀。將這種形狀的非晶態(tài)軟磁性合金研磨成粉末，在給定壓力和給定溫度下壓制，制造具有一定形狀的粉末芯。
非晶態(tài)軟磁性合金粉末的壓制應(yīng)在低于合金結(jié)晶點(diǎn)以下的溫度進(jìn)行，以便保持合金的非晶態(tài)。然而，在這樣的溫度下無(wú)法使合金粉末變成整體的芯，因此采用的方法是通過(guò)球磨向非晶態(tài)軟磁性合金粉末中加入玻璃化點(diǎn)較低的玻璃料粉末來(lái)粘合非晶態(tài)軟磁性合金粉末，然后在大約500℃軟化和壓制粉末。上述方法可采用熱等靜壓(HIP)、熱壓等。還有其它方法，例如爆炸法、沖擊槍法，這些方法需要一些特殊裝置來(lái)達(dá)到非常高的能量且要進(jìn)行較長(zhǎng)的一段時(shí)間，因此會(huì)降低產(chǎn)率。結(jié)晶軟磁性合金粉末的壓制是用水玻璃作為粘合劑在高溫下進(jìn)行的。這是因?yàn)樵诟邏撼^(guò)15噸/厘米2時(shí)，合金粉末很容易產(chǎn)生塑性變形且牢固地保持在一起，原因是晶體合金的強(qiáng)度低于非晶態(tài)合金。該方法幾乎不產(chǎn)生裂縫，在成型后可在約800℃高溫進(jìn)行熱處理來(lái)使原子進(jìn)行擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)粒子之間較強(qiáng)的粘合狀態(tài)。
另一方面，如果用水玻璃作為粘合劑對(duì)強(qiáng)度和延性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于結(jié)晶合金粉末的非晶態(tài)合金粉末進(jìn)行高壓壓制，會(huì)在芯中產(chǎn)生大量裂縫。此外，由于在500℃以下進(jìn)行的熱處理無(wú)法使原子擴(kuò)散，所以得到的產(chǎn)品芯強(qiáng)度非常差，容易破裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制造具有良好高頻性能的非晶態(tài)合金粉末芯的方法，該方法通過(guò)低溫壓制進(jìn)行，使用粘度高于常規(guī)水玻璃的聚酰亞胺樹(shù)脂或酚樹(shù)脂作為粘合劑，由此減少了所需的粘合劑用量，確保獲得比用熱等靜壓方法更高的產(chǎn)率。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種非晶態(tài)合金芯，該芯具有高成型密度，且在其表面上無(wú)裂縫，并且由于粒子的良好絕緣使該芯的性能與頻率的相關(guān)性較小，即使在高頻帶也具有恒定的磁導(dǎo)率。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種制造具有優(yōu)良的飽和磁通密度和提高的有效磁導(dǎo)率的納米晶體合金粉末芯的方法，該方法在結(jié)晶起始溫度以上對(duì)非晶態(tài)合金粉末進(jìn)行熱處理，并使用聚酰亞胺樹(shù)脂或酚樹(shù)脂作為粘合劑。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種納米晶體合金粉末芯，該芯具有高成型密度，在其表面上無(wú)裂縫，并且由于粒子的良好絕緣使該芯的性能與頻率的相關(guān)性較小，即使在高頻帶也具有恒定的磁導(dǎo)率。
為了獲得上述目的，本發(fā)明提供一種制造非晶態(tài)合金芯的方法，該方法包括以下步驟將非晶態(tài)合金粉末與作為粘合劑的聚酰亞胺/酚樹(shù)脂溶于有機(jī)溶劑制得的溶液混合，使得該液相中的粘合劑均勻涂覆在合金粉末的表面上，制得復(fù)合粒子粉末，成型該復(fù)合粒子粉末，對(duì)其進(jìn)行熱處理。
優(yōu)選的是，上述方法還可包括在將非晶態(tài)合金粉末與聚酰亞胺樹(shù)脂或酚樹(shù)脂溶于有機(jī)溶劑制得的溶液混合之前，在低于500℃的溫度對(duì)非晶態(tài)合金粉末進(jìn)行熱處理的步驟。
成型在10-50噸/厘米2的壓力、低于200℃下進(jìn)行。熱處理則在150-500℃進(jìn)行。
非晶態(tài)合金芯在1MHz和0.1MHz條件下測(cè)量，測(cè)得的飽和磁通密度大于0.80T，磁導(dǎo)率比大于0.90。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種制造納米晶體合金芯的方法，該方法包括以下步驟使非晶態(tài)合金粉末與作為粘合劑的聚酰亞胺/酚樹(shù)脂溶于有機(jī)溶劑制得的溶液混合，將該液相中的粘合劑均勻涂覆在合金粉末的表面上，制得復(fù)合粒子粉末，在常溫成型該復(fù)合粒子粉末，在結(jié)晶起始溫度以上的溫度對(duì)其進(jìn)行熱處理。
本發(fā)明還有一個(gè)方面是一種制造納米晶體合金芯的方法，該方法包括以下步驟在結(jié)晶起始溫度以上的溫度先對(duì)非晶態(tài)合金粉末進(jìn)行熱處理，制得納米晶體相，將其與作為粘合劑的聚酰亞胺/酚樹(shù)脂溶于有機(jī)溶劑制得的溶液混合，使液相中的粘合劑均勻地涂覆在合金粉末的表面上，制得復(fù)合粒子粉末，在100-300℃，10-50噸/厘米2的壓力下對(duì)復(fù)合粒子粉末進(jìn)行短于1分鐘的壓制。
納米晶體合金芯在1MHz和0.1MHz條件下測(cè)量，測(cè)得的飽和磁通密度大于1.10T，磁導(dǎo)率比大于0.90。與相同組成的非晶態(tài)合金粉末芯相比，納米晶體合金芯的性能提高了20％以上。
具體實(shí)施例方式
在以下的詳細(xì)說(shuō)明中，用本發(fā)明發(fā)明人所認(rèn)為的實(shí)施本發(fā)明的最佳方式進(jìn)行說(shuō)明，來(lái)展示和描述本發(fā)明的一些較佳實(shí)施方案。應(yīng)該理解，本發(fā)明能夠在許多明顯的方面進(jìn)行變化，只要均不偏離本發(fā)明。
制造非晶態(tài)合金粉末芯和納米晶體合金粉末芯的方法中其所需的合金粉末類(lèi)型、粘合劑類(lèi)型以及它們的用量和壓制條件在各個(gè)步驟過(guò)程中都是相似的。非晶態(tài)合金粉末可通過(guò)機(jī)械合金化法、快速固化法、噴水法等制得。
非晶態(tài)合金粉末中優(yōu)選的是Fe基粉末(Fe-Si-B基、Fe-Al-B基等)、Co基粉末(Co-Fe-Si-B基)，能通過(guò)恰當(dāng)?shù)臒崽幚硎狗蔷B(tài)粉末進(jìn)行納米結(jié)晶的合金粉末，優(yōu)選的是Fe-Si-B基粉末、Fe-Al-B粉末等。這些合金的結(jié)晶溫度約為500℃。高壓噴水法是一種制造非晶態(tài)合金粉末的方法，該方法用30Mpa以上的高壓水噴射來(lái)使流下的熔融金屬變成細(xì)滴，然后淬冷。該方法在產(chǎn)率和非結(jié)晶方面比常規(guī)方法有利。用該高壓噴水法可制得平均直徑小于100微米的多種非晶態(tài)合金粉末，所述平均直徑與噴水條件的變化有關(guān)。
粘合劑的玻璃化點(diǎn)應(yīng)低于非晶態(tài)合金的結(jié)晶溫度，必須具有給定的常溫粘合強(qiáng)度以抑制裂縫產(chǎn)生，在常溫加壓條件下能保持芯的形狀。優(yōu)選的是使用聚酰亞胺基熱固性樹(shù)脂或酚基熱固性樹(shù)脂作為恰當(dāng)?shù)恼澈蟿?br> 優(yōu)選的是，粘合劑的用量為總重量的0.5-3.0重量％。若使用少于0.5重量％的粘合劑，由于粘合強(qiáng)度低而難以使合金粉末轉(zhuǎn)變成整體的粉末芯。相反，若粘合劑的用量太大，則形成最終產(chǎn)品的合金粉末用量就少，會(huì)減小產(chǎn)品的軟磁性能，盡管合金粉末粒子之間的粘合強(qiáng)度高。上述總重量是指形成芯的所有粘合劑和合金粉末的重量，不包括有機(jī)溶劑的重量。
優(yōu)選的是，要求用10-50噸/厘米2的壓力來(lái)對(duì)粘合劑混入其中的合金粉末進(jìn)行壓制。若壓力低于10噸/厘米2，芯的密度太低，軟磁性能會(huì)變差。若壓力太大，則模具會(huì)大大磨損，從而提高生產(chǎn)成本。
制造本發(fā)明的具有優(yōu)良高頻性能的非晶態(tài)合金/納米晶體合金粉末芯時(shí)，是根據(jù)所需的非晶態(tài)合金粉末芯和納米晶體合金粉末芯來(lái)改變成型溫度、對(duì)芯進(jìn)行熱處理的溫度等。
首先，優(yōu)選的是用于制造本發(fā)明非晶態(tài)合金粉末芯的成型溫度低于200℃。壓制溫度越高，芯的成型密度就越高，粉末粒子的密度就高。但溫度若高于200℃，能量成本提高，這是不合算的。
制造本發(fā)明非晶態(tài)合金粉末芯時(shí)的熱處理溫度隨非晶態(tài)合金的組分和先前處理所需的溫度而異，優(yōu)選的是150-500℃，要比結(jié)晶溫度低50-200℃。若熱處理溫度太低，成型期間所產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力就不能完全除去。若溫度太高，就會(huì)發(fā)生由非晶態(tài)向晶態(tài)的相轉(zhuǎn)變。在惰性氣體或還原氣體的氣氛中進(jìn)行熱處理5-60分鐘。若進(jìn)行熱處理的時(shí)間太短，應(yīng)力就不能完全除去，若熱處理時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)降低產(chǎn)率。
以下接著說(shuō)明制造在高頻帶具有優(yōu)良軟磁性的納米晶體合金粉末芯。制造這種粉末芯的方法(a)是在高于結(jié)晶起始溫度的溫度對(duì)非晶態(tài)合金粉末進(jìn)行熱處理，制得納米晶體合金粉末，將其與作為粘合劑的聚酰亞胺/酚樹(shù)脂溶于有機(jī)溶劑制得的溶液混合，使液相中的粘合劑均勻地涂覆在上述合金粉末的表面上，制得復(fù)合粒子粉末，進(jìn)行成型，成型的溫度優(yōu)選是高于粘合劑的玻璃固化點(diǎn)(約100-300℃)。若溫度太高，芯的成型密度和粒子的密度則高，但溫度若高于300℃，能量成本就高。較好是，熱處理溫度比結(jié)晶起始溫度高出0-100℃，較好是高出50℃。
一般來(lái)說(shuō)，金屬合金的熱處理較好是在約500-600℃進(jìn)行。若熱處理的溫度過(guò)分高于結(jié)晶起始溫度，晶相會(huì)急劇變粗，粘合劑會(huì)急劇熔化，從而降低了粘合強(qiáng)度。若溫度低于結(jié)晶起始溫度，則幾乎不能制得納米晶體相。優(yōu)選的是，在還原氣體的氣氛中進(jìn)行熱處理10-60分鐘。若熱處理的時(shí)間太短，則應(yīng)力不能完全除去，而長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行熱處理又會(huì)降低產(chǎn)率。
以下說(shuō)明制造在高頻帶具有優(yōu)良軟磁性的納米晶體合金粉末芯。制造該納米晶體合金粉末芯的方法(b)是將非晶態(tài)合金粉末與作為粘合劑的聚酰亞胺/酚樹(shù)脂溶于有機(jī)溶劑制得的溶液混合，使液相中的粘合劑均勻地涂覆在合金粉末的表面上，制得復(fù)合粒子粉末，對(duì)其進(jìn)行常溫成型，然后在高于結(jié)晶起始溫度的溫度對(duì)此非晶態(tài)合金粉末芯進(jìn)行熱處理，熱處理所需的溫度比結(jié)晶起始溫度高出0-100℃，較好是高出50℃。對(duì)金屬合金進(jìn)行的熱處理通常宜在約500-600℃進(jìn)行。下文是本發(fā)明的較佳實(shí)施方案。<非晶態(tài)合金粉末芯的較佳實(shí)施方案A>
較佳實(shí)施方案A-1向1克聚酰亞胺溶于二氯甲烷制得的溶液中，加入用高壓噴水法制得的99克Fe73Si13B10Nb3Cu1非晶態(tài)合金粉末(平均直徑約為15微米)，混合約10分鐘。然后干燥，制得復(fù)合粒子粉末，在所述非晶態(tài)合金粉末(平均直徑為15微米)的表面上就均勻地涂有了聚酰亞胺，其厚度小于1微米。
將制得的復(fù)合粒子粉末7克加入外徑為20mm、內(nèi)徑為12mm的模具中，于常溫在20噸/厘米2的壓力下壓制，然后在A(yíng)r氣氣氛中450℃熱處理30分鐘，由此制得非晶態(tài)芯。表1中列出了此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。芯的密度是芯的實(shí)際質(zhì)量除以芯體積所得的值，飽和磁通密度(Bs)用振動(dòng)樣品式磁強(qiáng)計(jì)(VSM)在5,000Oe的外磁場(chǎng)下測(cè)得。有效磁導(dǎo)率用LCR測(cè)定儀在10mOe的外磁場(chǎng)下于每個(gè)頻帶測(cè)得。磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)是1MHz和0.1MHz測(cè)得的磁導(dǎo)率值的比。
較佳實(shí)施方案A-2在與較佳實(shí)施方案A-1相同的條件下實(shí)行較佳實(shí)施方案A-2，不同的是溶液用0.5克聚酰亞胺溶解在二氯甲烷中制得。表1列出了制得的此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
較佳實(shí)施方案A-3在與較佳實(shí)施方案A-1相同的條件下實(shí)行較佳實(shí)施方案A-3，不同的是溶液用1.5克聚酰亞胺溶解在二氯甲烷中制得。表1列出了制得的此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
較佳實(shí)施方案A-4在與較佳實(shí)施方案A-1相同的條件下進(jìn)行較佳實(shí)施方案A-4，不同的是常溫時(shí)的壓制壓力為10噸/厘米2。表1列出了制得的此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
較佳實(shí)施方案A-5在與較佳實(shí)施方案A-1相同的條件下進(jìn)行較佳實(shí)施方案A-5，不同的是于常溫時(shí)的壓制壓力為40噸/厘米2。表1列出了制得的此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
較佳實(shí)施方案A-6在A(yíng)r氣氣氛中對(duì)高壓噴水法制得的99克Fe73Si13B10Nb3Cu1非晶態(tài)合金粉末(平均直徑約為15微米)在450℃熱處理30分鐘，然后在常溫對(duì)其進(jìn)行空氣冷卻。將其與1克苯酚溶解在甲醇中制得的溶液混合10分鐘。然后，干燥制得復(fù)合粒子粉末，在所述非晶態(tài)合金粉末(平均直徑為15微米)的表面上就均勻地涂覆了苯酚，其厚度小于1微米。
將制得的復(fù)合粒子粉末7克加入外徑為20mm、內(nèi)徑為12mm的模具中，于常溫在20噸/厘米2的壓力下壓制，然后在A(yíng)r氣氣氛中150℃熱處理10分鐘，由此制得非晶態(tài)芯。表1中列出了此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
較佳實(shí)施方案A-7在與較佳實(shí)施方案A-6相同的條件下實(shí)行較佳實(shí)施方案A-7，不同的是溶液由0.5克苯酚溶解在甲醇中制得。表1列出了制得的此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
較佳實(shí)施方案A-8在與較佳實(shí)施方案A-6相同的條件下實(shí)行較佳實(shí)施方案A-8，不同的是溶液由1.5克苯酚溶解在甲醇中制得。表1列出了制得的此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
較佳實(shí)施方案A-9在與較佳實(shí)施方案A-6相同的條件下實(shí)行較佳實(shí)施方案A-9，不同的是模具溫度保持在150℃，且不采用隨后的加熱處理。表1列出了制得的此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
較佳實(shí)施方案A-10在與較佳實(shí)施方案A-6相同的條件下實(shí)行較佳實(shí)施方案A-10，不同的是使用在H2氣氣氛中450℃熱處理30分鐘的非晶態(tài)合金粉末，并在常溫對(duì)其進(jìn)行空氣冷卻。表1列出了制得的此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
<表1>

參見(jiàn)表1，在所有較佳實(shí)施方案中飽和磁通密度約為0.90T，高于已知晶體軟磁性合金粉末芯的平均值0.8T。磁導(dǎo)率在從0.1MHz到1MHz的頻帶中幾乎沒(méi)有變化。這些粉末芯1MHz對(duì)0.1MHz頻帶的磁導(dǎo)率之比都超過(guò)0.90，并且與頻率的相關(guān)性小，這意味著該非晶態(tài)芯可用于1MHz的頻率。與金屬晶體芯相比，本發(fā)明的芯在磁性方面(飽和磁通密度和磁導(dǎo)率)相似或更佳，直到1MHz頻帶的有效磁導(dǎo)率比高于0.90。因此，本發(fā)明芯可用于數(shù)十兆赫，而金屬晶體芯的適用頻帶只是200千赫。
<非晶態(tài)合金粉末芯的比較例A>
比較例A-1在與較佳實(shí)施方案A-1相同的條件下實(shí)行比較例A-1，不同的是溶液由0.3克聚酰亞胺溶解在二氯甲烷中制得。表2列出了制得的此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
比較例A-2在與較佳實(shí)施方案A-1相同的條件下實(shí)行比較例A-2，不同的是溶液由3.2克聚酰亞胺溶解在二氯甲烷中制得。表2列出了制得的此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
比較例A-3在與較佳實(shí)施方案A-1相同的條件下實(shí)行比較例A-3，不同的是于常溫的壓制壓力為5噸/厘米2。表2列出了制得的此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
比較例A-4在與較佳實(shí)施方案A-6相同的條件下實(shí)行比較例A-4，不同的是溶液由0.3克苯酚溶解在甲醇中制得。表2列出了制得的此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
比較例A-5在與較佳實(shí)施方案A-6相同的條件下實(shí)行比較例A-5，不同的是溶液由3.2克苯酚溶解在甲醇中制得。表2列出了制得的此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
<表2>

參見(jiàn)表2，在有些比較例的條件下產(chǎn)生了許多裂縫，有效磁導(dǎo)率和飽和磁通密度急劇下降。
<納米晶體合金芯的較佳實(shí)施方案B>
較佳實(shí)施方案B-1向1克聚酰亞胺溶于二氯甲烷制得的溶液中，加入用高壓噴水法制得的99克Fe73Si13B10Nb3Cu1非晶態(tài)合金粉末(平均直徑約為15微米)，混合約10分鐘。然后干燥該混合物，由此制得復(fù)合粒子粉末，使其非晶態(tài)合金粉末(平均直徑為15微米)的表面上均勻地涂覆了聚酰亞胺，其厚度小于1微米。
將復(fù)合粒子粉末7克加入外徑為20mm、內(nèi)徑為12mm的模具中，常溫在20噸/厘米2的壓力下壓制，然后在A(yíng)r氣氣氛中560℃熱處理30分鐘，制得納米晶體芯。表3中列出了此納米晶體芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
用差熱分析儀(DTA)以2℃/分鐘的加熱速度加熱所述非晶態(tài)粉末，測(cè)量其結(jié)晶起始溫度。晶粒的平均粒度是用X射線(xiàn)衍射儀(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)測(cè)得的平均直徑。芯密度是芯的實(shí)際質(zhì)量除以芯體積所得的值，飽和磁通密度(Bs)用VSM在5,000Oe的外磁場(chǎng)下測(cè)得。有效磁導(dǎo)率用LCR測(cè)定儀在10mOe的外磁場(chǎng)下于每個(gè)頻帶測(cè)得。磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)是于1MHz和0.1MHz測(cè)得的磁導(dǎo)率值的比。
較佳實(shí)施方案B-2在與較佳實(shí)施方案B-1相同的條件下實(shí)行較佳實(shí)施方案B-2，不同的是對(duì)99克用高壓噴水法制得的Fe80Al4B10Zr5Cu1非晶態(tài)合金粉末(平均直徑約為12微米)在A(yíng)r氣氣氛中于500℃熱處理30分鐘。
較佳實(shí)施方案B-3在A(yíng)r氣的氣氛中于500℃對(duì)99克用高壓噴水法制得的Fe80Al4B10Zr5Cu1非晶態(tài)合金粉末(平均直徑約為12微米)熱處理30分鐘，常溫進(jìn)行空氣冷卻。將其與1克苯酚溶解在甲醇中制得的溶液混合10分鐘。然后干燥制得復(fù)合粒子粉末，使其非晶態(tài)合金粉末(平均直徑12微米)的表面上均勻地涂有苯酚，其厚度小于1微米。
將7克復(fù)合粒子粉末加入外徑為20mm、內(nèi)徑為12mm的模具中，于150℃在20噸/厘米2的壓力下壓制，制得非晶態(tài)粉末芯。
表3列出了制得的此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
較佳實(shí)施方案B-4在與較佳實(shí)施方案B-1相同的條件下實(shí)行較佳實(shí)施方案B-4，不同的是壓制壓力為40噸/厘米2。
較佳實(shí)施方案B-5在與較佳實(shí)施方案B-3相同的條件下實(shí)行較佳實(shí)施方案B-5，不同的是壓制壓力為40噸/厘米2。
<納米晶體合金芯的比較例B>
比較例B-1在與較佳實(shí)施方案B-1相同的條件下實(shí)行比較例B-1，不同的是對(duì)芯進(jìn)行500℃熱處理。表3列出了制得的此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
比較例B-2在與較佳實(shí)施方案B-2相同的條件下實(shí)行比較例B-2，不同的是對(duì)芯進(jìn)行450℃加熱處理。表3示出了制得的此非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
比較例B-3在與較佳實(shí)施方案B-1相同的條件下實(shí)行比較例B-3，不同的是對(duì)芯進(jìn)行650℃加熱處理。表3示出了制得的非晶態(tài)芯的性能，即密度、裂縫情況、飽和磁通密度、各頻帶的有效磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率比(μ1MHz/μ0.1MHz)。
<表3>

參見(jiàn)表3，所有較佳實(shí)施方案中，飽和磁通密度都在1.10T以上，這些納米晶體合金芯的性能與具有相同組成但在結(jié)晶溫度以下熱處理的非晶態(tài)合金粉末芯相比，提高了20％以上。1MHz的有效磁導(dǎo)率大于60.0，該磁導(dǎo)率與在結(jié)晶溫度以下熱處理的非晶態(tài)軟磁性合金粉末芯組合物相比提高了20％以上。
在從0.1MHz到1MHz的頻帶中磁導(dǎo)率幾乎沒(méi)有變化。此類(lèi)非晶態(tài)芯1MHz對(duì)于0.1MHz頻帶的磁導(dǎo)率之比大于0.90，表示本發(fā)明芯的磁性與頻率的相關(guān)性小，這意味著該非晶態(tài)芯可用于1MHz。與金屬晶體芯相比，本發(fā)明的芯在磁性方面(飽和磁通密度和磁導(dǎo)率)相似或更佳，直至1MHz頻帶的有效磁導(dǎo)率比高于0.90。因此，本發(fā)明芯可用于數(shù)十兆赫，而金屬晶體芯的適用頻帶只是200千赫。
在高出結(jié)晶起始溫度180℃的溫度進(jìn)行熱處理的芯(比較例B-3)具有粗大的平均晶體直徑，其飽和磁通密度與本發(fā)明納米晶體合金芯幾乎相同，但其磁導(dǎo)率卻低得多。
本發(fā)明具有優(yōu)良高頻性能的非晶態(tài)合金粉末芯/納米晶體合金粉末芯具有高的成型密度，在其表面上沒(méi)有裂縫，顯示令人滿(mǎn)意的粒子絕緣，其性能與頻率的相關(guān)性小。此外，本發(fā)明的非晶態(tài)合金粉末芯/納米晶體合金粉末芯在高頻帶具有恒定的磁導(dǎo)率，可作為磁性材料用于電氣和電子設(shè)備，其頻帶范圍可以從幾千赫到數(shù)十兆赫。
盡管本發(fā)明結(jié)合被認(rèn)為是最佳的和較佳的實(shí)施方案加以說(shuō)明，應(yīng)該理解本發(fā)明不限于這些揭示的實(shí)施方案。相反，本發(fā)明應(yīng)被認(rèn)為覆蓋了在精神和范圍內(nèi)的各種變化和等價(jià)的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種制造非晶態(tài)合金芯的方法，該方法包括以下步驟將非晶態(tài)合金粉末與作為粘合劑的聚酰亞胺/酚樹(shù)脂溶于有機(jī)溶劑制得的溶液混合，使該液相中的粘合劑均勻涂覆在合金粉末的表面上，制得復(fù)合粒子粉末；成型該復(fù)合粒子粉末；對(duì)其進(jìn)行熱處理。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述非晶態(tài)合金粉末是Fe-Si-B基合金、Fe-Al-B基合金和Co-Fe-Si-B基合金中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于粘合劑的用量為總重量的0.5-3.0重量％。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述成型以10-50噸/厘米2的壓力在低于200℃的溫度下進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述熱處理于150-500℃進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括在將非晶態(tài)合金粉末與聚酰亞胺樹(shù)脂或酚樹(shù)脂溶于有機(jī)溶劑制得的溶液混合之前，在低于500℃的溫度下對(duì)非晶態(tài)合金粉末進(jìn)行熱處理的步驟。
7.一種非晶態(tài)合金芯，其在1MHz和0.1MHz測(cè)出的飽和磁通密度大于0.80T，磁導(dǎo)率比大于0.90。
8.如權(quán)利要求7所述的非晶態(tài)合金芯，其特征在于它是在非晶態(tài)合金粉末上均勻涂覆聚酰亞胺基或酚基粘合劑，在低于200℃的溫度下進(jìn)行壓制制得的。
9.一種制造納米晶體合金芯的方法，該方法包括以下步驟將非晶態(tài)合金粉末與作為粘合劑的聚酰亞胺/酚樹(shù)脂溶于有機(jī)溶劑制得的溶液混合，使該液相中的粘合劑均勻涂覆在合金粉末的表面上，制得復(fù)合粒子粉末；在常溫成型該復(fù)合粒子粉末；在結(jié)晶起始溫度以上的溫度對(duì)其進(jìn)行熱處理。
10.一種制造納米晶體合金芯的方法，該方法包括以下步驟在結(jié)晶起始溫度以上的溫度對(duì)非晶態(tài)合金粉末進(jìn)行熱處理，制得納米晶體相，將其與作為粘合劑的聚酰亞胺/酚樹(shù)脂溶于有機(jī)溶劑制得的溶液混合，使液相中的粘合劑均勻地涂覆在合金粉末的表面上，制得復(fù)合粒子粉末；在100-300℃成型復(fù)合粒子粉末。
11.如權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于非晶態(tài)合金粉末是Fe-Si-B基粉末或Fe-Al-B基粉末。
12.如權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于所述熱處理在高出非晶態(tài)合金的結(jié)晶起始溫度不到100℃的溫度進(jìn)行。
13.一種納米晶體合金芯，其在1MHz和0.1MHz測(cè)出的飽和磁通密度大于1.10T，磁導(dǎo)率比大于0.90。
14.一種制造非晶態(tài)合金芯或納米晶體合金芯的方法，該方法將合金粉末與聚酰亞胺樹(shù)脂或酚樹(shù)脂溶于有機(jī)溶劑中制得的溶液混合。
全文摘要
一種制造非晶態(tài)合金芯的方法,是將非晶態(tài)合金粉末與作為粘合劑的聚酰亞胺/酚樹(shù)脂溶于有機(jī)溶劑制得的溶液混合,使粘合劑均勻涂覆在合金粉末表面上,制得復(fù)合粒子粉末,使其成型并進(jìn)行熱處理。還有一種制造納米晶體合金芯的方法,包括(a)將非晶態(tài)合金粉末與作為粘合劑的聚酰亞胺/酚樹(shù)脂溶于有機(jī)溶劑制得的溶液混合,使粘合劑均勻涂覆在合金粉末表面上,制得復(fù)合粒子粉末,于常溫成型之并在結(jié)晶起始溫度以上熱處理;和(b)在結(jié)晶起始溫度以上對(duì)非晶態(tài)合金粉末熱處理,制得納米晶體相,將其與作為粘合劑的聚酰亞胺/酚樹(shù)脂溶于有機(jī)溶劑制得的溶液混合,使粘合劑均勻地涂覆在合金粉末表面上,制得復(fù)合粒子粉末,于100－300℃成型之。
文檔編號(hào)B22F3/00GK1373481SQ02101508
公開(kāi)日2002年10月9日 申請(qǐng)日期2002年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月5日
發(fā)明者金圭鎮(zhèn) 申請(qǐng)人:人類(lèi)電子有限公司, 金圭鎮(zhèn)