金属自防锈磁粉芯及其制作方法

技术领域

本发明涉及磁粉芯制作领域，特别涉及一种金属自防锈磁粉芯及其制作方法。

背景技术

现有量产合金磁芯（如铁硅系列、铁硅铝系列、铁镍系列、铁镍钼系列等）中，除了铁硅铝系列有较好的防锈功能外，其他系列的磁芯的都容易生锈。由于新能源和储能行业对于磁芯的性能要求越来越高，综合考虑成本等因素，目前普遍使用铁硅铝非涂装组合磁芯的设计方案。

这其中，铁硅系列的磁芯虽然性能优异，但是由于易生锈，而导致无法大规模使用。因此，亟需提供一种基于铁硅元素的磁芯，以解决铁硅系列的磁芯易于生锈的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种金属自防锈磁粉芯，旨在解决铁硅系列的磁芯易于生锈的问题。

为实现上述目的，本发明提出的金属自防锈磁粉芯，由Fe、Si、Cr、Ni四种元素组成，其中，各个元素的质量百分比如下：Fe：93.5wt%-96.0wt%、Si：2.5wt%-5.5wt%、Cr：0.5wt%-2.5wt%、Ni：0.2wt%-1.5wt%。

在一实施例中，Cr的质量百分比为0.5wt%-1.5wt%。

在一实施例中，Fe的质量百分比为94.0wt%-95.0wt%。

在一实施例中，Si的质量百分比为3.0wt%-5.0wt%。

为实现上述目的，本发明还提出一种金属自防锈磁粉芯的制作方法，用以制作如上述任一项所述的金属自防锈磁粉芯，所述制作方法包括以下步骤：

熔炼：将Fe、Si、Cr、Ni以预设的质量百分比投入熔炼炉熔炼为合金液；

制粉：雾化合金液得到合金粉末；

压制：将合金粉末压制成符合预设尺寸需求与预设形状要求的磁粉芯。

在一实施例中，熔炼步骤包括：

将Fe、Si、Cr、Ni投入真空熔炼炉或非真空熔炼炉里加热到1300℃-1550℃并持续25分钟-40分钟。

在一实施例中，制粉步骤包括：

通过水雾化或气雾化的方式将合金液雾化为合金粉末；

对雾化得到的合金粉末进行筛选，以得到满足预设粒度要求的初筛合金粉末；

对初筛合金粉末进行绝缘包覆；

对绝缘包覆后的初筛合金粉末进行筛选，筛除绝缘包覆时生成的绝缘杂质，以得到用于压制成型的目标合金粉末。

在一实施例中，在压制步骤之前，所述制作方法还包括：

在合金粉末中添加润滑剂或在压制模具的型腔内表面涂覆润滑剂。

在一实施例中，压制步骤包括：

将合金粉末倒入压制模具的型腔进行压制，压制过程中，压制模具的压力控制在18吨/cm

在一实施例中，在压制步骤之后，所述制作方法还包括：

退火：将压制得到的磁粉芯置于600℃-750℃的温度环境下退火2-3小时。

在一实施例中，在压制步骤之后，所述制作方法还包括：

加固：对磁粉芯进行加固以提高磁粉芯的机械强度。

在一实施例中，加固步骤包括：

用稀释剂稀释含浸液；

将磁粉芯放入稀释后的含浸液里浸泡5-15分钟；

取出磁粉芯烘烤，固化含浸液，以加固磁粉芯。

在一实施例中，在制粉步骤之后，本申请的制作方法还包括：

粉末收集：通过负压的方式收集雾化得到的合金粉末。

在一实施例中，所述粉末收集步骤通过粉末收集装置实现，所述粉末收集装置包括收集筒、滤筒、进风管及风机，其中，所述收集筒的侧壁设有侧进风口，所述收集筒的顶部设有安装口，所述风机设于所述收集筒的顶部，且所述风机与所述收集筒可拆连接，所述滤筒设于所述风机的进风口，并通过所述安装口安装于所述收集筒内，所述进风管的一端与雾化设备的粉末腔连通，另一端与所述收集筒的侧进风口可拆连接，其中，所述进风管以所述收集筒为基圆呈渐开线展开。

本发明技术方案的金属自防锈磁粉芯通过Fe、Si、Cr、Ni四种元素组成，这其中，Cr元素易形成钝化膜而提高磁粉芯自身防锈能力，此外，本申请的磁粉芯还控制这四种元素的质量百分比如下：Fe：93.5wt%-96.0wt%、Si：2.5wt%-5.5wt%、Cr：0.5wt%-2.5wt%、Ni：0.2wt%-1.5wt%，如此，便可使本申请的磁粉芯在性能与成本均可与Fe-Si系列磁粉芯相媲美的基础上，无需外部涂装即可提高自身的防锈能力，从而有利于大规模的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明金属自防锈磁粉芯的制作方法一实施例的流程图；

图2为本发明金属自防锈磁粉芯的制作方法另一实施例的流程图；

图3为本发明金属自防锈磁粉芯的制作方法又一实施例的流程图；

图4为本发明金属自防锈磁粉芯的制作方法再一实施例的流程图；

图5为本发明金属自防锈磁粉芯的制作方法再一实施例的流程图；

图6为本发明金属自防锈磁粉芯的制作方法再一实施例的流程图；

图7为本发明金属自防锈磁粉芯的制作方法中粉末收集装置中收集筒与风机的装配示意图；

图8为本发明金属自防锈磁粉芯的制作方法中粉末收集装置中收集筒与进风管的装配示意图。

附图标号说明：

10、粉末收集装置；11、收集筒；11a、侧进风口；11b、安装口；12、风机；13、滤筒；14、进风管

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种金属自防锈磁粉芯。

在本发明实施例中，该金属自防锈磁粉芯由Fe、Si、Cr、Ni四种元素组成，其中，各个元素的质量百分比如下：Fe：93.5wt%-96.0wt%、Si：2.5wt%-5.5wt%、Cr：0.5wt%-2.5wt%、Ni：0.2wt%-1.5wt%。

可以理解，本申请的金属自防锈磁粉芯，在Fe和Si的基础上，增加了元素Cr和Ni，这其中，Cr元素容易氧化形成致密的钝化膜，该钝化膜可起到隔绝空气的作用，从而无需外部涂装即可极大地提高磁粉芯的防锈性能。而Ni元素则有利于增加磁粉芯的抗腐蚀性和磁通性能。此外，由于在磁粉芯中，Cr元素的质量百分比仅有0.5wt%-2.5wt%，Ni元素的质量百分比仅有0.2wt%-1.5wt%，相较于传统Fe-Si系列的磁粉芯，Cr元素和Ni元素的占比低，即是说，本申请提供的磁粉芯相较于传统的Fe-Si系列的磁粉芯，其成本增加少。基于Fe-Si系列的磁粉芯具有的低成本的优势，故而本申请的磁粉芯还具有改进成本和制造成本低廉的优点。

在一些实施例中，本申请的磁粉芯还可采用以下方案中的一种或一种以上的组合：

(1)、Cr的质量百分比为0.5wt%-1.5wt%。

(2)、Fe的质量百分比为94.0wt%-95.0wt%。

(3)、Si的质量百分比为3.0wt%-5.0wt%。

(4)、Ni的质量百分比为0.5wt%-1wt%。

以下通过表1例举本申请的金属自防锈磁粉芯的多个实施例，表中数据以100g的本申请的磁粉芯为例，各单质的单位为g。

表1：本申请的金属自防锈磁粉芯的可选实施例。

基于以上金属自防锈磁粉芯的实施例，本申请还提出金属自防锈磁粉芯的制作方法，用以制作上述任一实施例中的金属自防锈磁粉芯。

如图1所示，本申请的制作方法金属自防锈磁粉芯的制作方法，包括以下步骤：

S10、熔炼：将Fe、Si、Cr、Ni以预设的质量百分比投入熔炼炉熔炼为合金液。

具体地，该预设的质量百分比是根据最终所要制备的磁粉芯所确定的Fe、Si、Cr、Ni四种元素各自的质量百分比，由于本申请的金属自防锈磁粉芯具有多个实施例，故而磁粉芯中Fe、Si、Cr、Ni各个元素的质量百分比可根据实际情况而适应性调整，只要未超出本申请金属自防锈磁粉芯的限定范围，本申请对此不做具体限定。值得说明的是，在制备磁粉芯时，Fe、Si、Cr、Ni四种元素的质量百分之和为1。

具体而言，在制备磁粉芯时，需将固态的Fe、Si、Cr、Ni四种单质以预设的质量百分比投入熔炉中，熔炼为液态的合金液。熔炼为合金液后，Fe、Si、Cr、Ni可均匀混合，以便后续统一处理。

S20、制粉：雾化合金液得到合金粉末。

具体地，在获得了Fe、Si、Cr、Ni四种单质的合金液后，可将合金液雾化成粉末状的合金粉末。

S30、压制：将合金粉末压制成符合预设尺寸需求与预设形状要求的磁粉芯。

具体地，该预设尺寸需求及预设形状需求分别是指最终要求成型的产品的尺寸需求与形状需求，因此可适应性调整，本申请对此不做具体限定。这其中，根据产品形状的不同，压制磁粉芯用压制模具的型腔形状也可适应性的改变。

具体地，在得到合金粉末后，便可将基于预设尺寸需求和预设形状需求，将合金粉末压制成所需的产品，以得到所需的磁粉芯。

具体地，熔炼步骤包括：

将Fe、Si、Cr、Ni投入真空熔炼炉或非真空熔炼炉里加热到1300℃-1900℃并持续25分钟-40分钟。

这其中，熔炼炉的温度及加热后的持续时间可根据具体熔炼情况的不同而做适应性调整，本申请对此不做具体限制。示例性的，加热温度可以为1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃、1700℃、1750℃、1800℃、1850℃、1900℃等；加热持续时间可以为25分钟、26分钟、27分钟、28分钟、29分钟、30分钟、31分钟、32分钟、33分钟、34分钟、35分钟、36分钟、37分钟、38分钟、39分钟、40分钟等。

进一步地，如图2所示，制粉步骤，包括：

S21、通过水雾化或气雾化的方式将合金液雾化为合金粉末。

具体地，可通过水雾化设备或气雾化设备将合金液雾化为所需的合金粉末。

S22、对雾化得到的合金粉末进行筛选，以得到满足预设粒度要求的初筛合金粉末。

其中，该预设粒度要求是指制作所需磁粉芯的合金粉末的粒度要求。

具体地，雾化操作虽然能够将合金液雾化为合金粉末，但并不能保证所有合金粉末的粒度的满足制备所需磁粉芯的粒度需求，故而需对合金粉末进行筛选，以得到符合需求的合金粉末。具体而言，在此步骤，可通过分选机或对应目数的筛网对合金粉末进行筛分，筛分后得到粉末即为初筛合金粉末。可以理解，通过对合金粉末进行筛分，可有效过滤合金粉末中粗粉或细粉，而有利于提高磁粉芯的质量。

S23、对初筛合金粉末进行绝缘包覆。

具体地，可通过包覆机对初筛合金粉末进行绝缘包覆，这其中，对初筛合金粉末进行绝缘包覆的目的是为了减小制备得到磁粉芯的涡流损耗，

S24、对绝缘包覆后的初筛合金粉末进行筛选，筛除绝缘包覆时生成的绝缘杂质，以得到用于压制成型的目标合金粉末。

具体地，在对初筛合金粉末进行绝缘包覆的过程中，初筛合金粉末会因绝缘包覆而生成杂质。此时，对绝缘包覆的初筛合金粉末进行筛选，可有效去除合初筛合金粉末中的杂质，进而以得到用于压制成型的目标合金粉末。这样操作，有利于减少磁粉芯中的杂质，进而有利于提高磁粉芯的质量。

具体而言，可通过筛粉机筛除合金粉末中的绝缘包覆杂质。

可以理解，通过对合金粉末的二次筛选，可有效地提高制备的磁粉芯的质量，而通过对合金粉末的绝缘包覆，则有利于减少制备得到的磁粉芯的涡流损耗。

具体地，压制步骤包括：

将合金粉末倒入压制模具的型腔进行压制，压制过程中，压制模具的压力控制在18吨/cm

这其中，若压制模具的压力小于18吨/cm

如图3所示，在一实施例中，在压制步骤之前，本申请的制作方法还包括：

S130、在合金粉末中添加润滑剂或在压制模具的型腔内表面涂覆润滑剂。

具体地，在将合金粉末压制成磁粉芯前，可通过混料机在合金粉末中添加润滑剂，或是在压制模具的型腔的内表面涂覆润滑剂，这样操作，可便于磁粉芯压制完成后，从压制模具中脱模，以便于磁粉芯的生产加工。

如图4所示，在一实施例中，在压制步骤之后，本申请的制作方法还包括：

S150、退火：将压制得到的磁粉芯置于600℃-750℃的温度环境下退火2-3小时。

具体地，可将压制得到的磁粉芯在600℃-750℃气体保护退火炉中退火2-3小时。

优选地，该退火温度可以650℃-700℃。

可以理解，对压制后的磁粉芯执行退火作业，有利于改善或消除磁粉芯压制时的组织缺陷或残余应力，防止磁粉芯变形、开裂；并有利于细化磁粉芯的合金粉末，改善组织以提高磁粉芯的机械性能。简而言之，在压制后对磁粉芯执行退火操作，有利于改善磁粉芯的性能。

如图5所示，在压制步骤之后，本申请的制作方法还包括：

S160、加固：对磁粉芯进行加固以提高磁粉芯的机械强度。

具体地，在磁粉芯压制成型或退火后，可对磁粉芯进行加固，以进一步地提高磁粉芯的机械强度（结构强度），进而以进一步地提高磁粉芯的性能。

具体地，如图6所示，加固步骤包括：

S161、用稀释剂稀释含浸液。

具体地，在用含浸液浸泡磁粉芯之前，可通过稀释剂稀释含浸液，这样做一方面是由于经过前述工序后，磁粉芯的致密性高，无需使用高浓度含浸液，稀释含浸液有利于节约成本；另一方面则是由于可通过稀释剂调配所需浓度的含浸液，以适配不同磁粉芯的加固。

S162、将磁粉芯放入稀释后的含浸液里浸泡5-15分钟。

具体地，在使用稀释剂稀释含浸液后，可将含浸液置入含浸机中，再将磁粉芯置入含浸机的含浸液中浸泡5-15分钟，通过含浸机提供的环境（压力环境、温度环境等）以使含浸液浸入磁粉芯中。

S163、取出磁粉芯烘烤，固化含浸液，以加固磁粉芯。

具体地，在磁粉芯在含浸液中浸泡足够的时长后，可将磁粉芯取出烘烤，以固化磁粉芯孔隙中的含浸液，进而以达到加固磁粉芯的目的。

可以理解，通过稀释后的含浸液加固磁粉芯，能够良好地填充磁粉芯的孔隙，以全方位地加固磁粉芯。

在一实施例中，在制粉步骤之后，本申请的制作方法还包括：

粉末收集：通过负压的方式收集雾化得到的合金粉末。

可以理解，通过负压的方式收集合金粉末，不仅方便快捷，且收集效率高。

具体地，结合图7与图8所示，该粉末收集步骤通过粉末收集装置10实现，该粉末收集装置10包括收集筒11、风机12、滤筒13及进风管14，其中，收集筒11的侧壁设有侧进风口11a，收集筒11的顶部设有安装口11b，风机12设于收集筒11的顶部，且风机12与收集筒11可拆连接，滤筒13设于风机12的进风口，并通过该安装口11b安装于收集筒11内，进风管14的一端与雾化设备的粉末腔连通，另一端与收集筒11的侧进风口11a可拆连接，其中，该进风管14以收集筒11为基圆呈渐开线展开。

通过上述粉末收集装置10，在收集合金粉末时，风机12产生的吸力能够吸引合金粉末从雾化设备的粉末腔经由进风管14进入收集筒11，并被滤筒13阻拦而保留在收集筒11中。这其中，由于进风管14以收集筒11为基圆呈渐开线展开，故而合金粉末在进入收集筒11后，能够沿收集筒11的筒壁运动，直至失去动能在重力势能的作用下落到收集筒11的底部。值得说明的是，由于风机12与收集筒11可拆连接，且进风管14也与收集筒11可拆连接，因此当收集筒11中收集足够的合金粉末后，可将收集筒11取下，以转移收集筒11中的合金粉末，或替换空的收集筒11。

可以理解，合金粉末沿收集筒11的筒壁运动，可增加粉末从侧进风口11a到滤筒13的运动距离，从而使得部分粉末未经滤筒13的阻拦便可落到收集筒11的底部，如此，不仅可提高合金粉末的收集效率，还可延长滤筒13的更换周期。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。