多元铁硅铝软磁件及其金属注射成型制备方法与流程

本发明涉及冶金，具体地，主要涉及一种多元铁硅铝软磁件及其金属注射成型制备方法。

背景技术：

1、软磁材料是电力电子和电磁转换领域的核心基础功能材料。多元铁硅铝软磁合金因磁晶各向异性近零、磁致伸缩近零、高频损耗低、耐蚀性优良，广泛应用于高频电感、微型传感器等精密电子器件领域。目前，多元铁硅铝软磁件的制备主要采用粉末冶金、轧制等工艺，其中粉末冶金工艺仅能制备简单块材、片材，无法实现三维异形、微型软磁件的近净成形。

2、金属注射成型工艺具备近净成形、批量一致性好、材料利用率高、可制备复杂形状零件的优势，是复杂软磁件的最优制备工艺。

3、由于多元铁硅铝合金材料本身脆性大、易氧化，通过金属注射成型工艺制备多元铁硅铝软磁件存在成型难、制品烧结时容易开裂，最终制备出来的软磁件制品综合性能不达标等难题。

4、这些问题制约了金属注射成型工艺在多元铁硅铝软磁件领域的应用：难以实现多元铁硅铝软磁件规模化生产，无法保证多元铁硅铝软磁件高精度尺寸控制，生产出的多元铁硅铝软磁件不能满足高频场景对低损耗的要求。

5、因此，研发一种适配金属注射成型工艺、能够保持多元铁硅铝软磁合金固有高频低损耗与优良耐蚀性、同时兼具良好成型性的制备方法，以实现复杂形状软磁件的规模化、高精度生产，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种多元铁硅铝软磁件的金属注射成型制备方法，包括以下步骤：

2、s10，将以下原料多元铁硅铝合金粉、聚甲醛、聚乙烯、硬脂酸以及抗氧化剂按设定比例投入密炼机中混炼，经造粒机造粒，得到合金喂料颗粒；所述多元铁硅铝合金粉按质量百分数计包括：fe粉83~84%、si粉7~7.5%、al粉5.5~6%、cr粉1.0~1.2%、ni粉2.2~2.5%、cu粉0.3~0.4%；

3、s20，将合金喂料颗粒投入到注射机中，控制注射机注射温度使合金喂料颗粒熔融，将熔融状态的合金喂料注射成型为合金生坯件；

4、s30，对所述合金生坯件进行催化脱脂，得到催化脱脂合金生坯件；

5、s40，对所述催化脱脂合金生坯件依次进行热脱脂、烧结，得到合金烧结坯件；

6、s50，在还原性气体气氛下对合金烧结坯件加热并施加直流磁场，实现对合金烧结坯件的磁场热处理，经冷却后得到多元铁硅铝软磁件。

7、优选地，所述步骤s10之前还包括：

8、s01，按金属原料总质量为100%计提供以下各金属原料：fe83~84%、si7~7.5%、al5.5~6%、cr1.0~1.2%、ni2.2~2.5%、cu0.3~0.4%；

9、s02，将各金属原料fe、si、al、cr、ni、cu混合后投入气雾化设备的真空感应熔炼炉；将真空感应熔炼炉抽真空，加热使各金属原料完全熔化并精炼，得到多元合金液；

10、s03，将多元合金液转移至气雾化设备的中间包，经中间包内的漏眼流出后以氮气为雾化介质，在雾化压力下对多元合金液进行雾化，得到初始多元铁硅铝合金粉；

11、s04，对初始多元铁硅铝合金粉进行筛分，去除大颗粒合金粉，得到所述多元铁硅铝合金粉。

12、优选地，所述多元铁硅铝合金粉的形貌为球形，球形度大于等于0.85；

13、所述多元铁硅铝合金粉的粒度为0.1-40μm。

14、优选地，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂。

15、优选地，所述s10将以下原料多元铁硅铝合金粉、聚甲醛、聚乙烯、硬脂酸以及抗氧化剂投入密炼机中混炼，经造粒机造粒，得到合金喂料颗粒的步骤具体包括：

16、s11，将多元铁硅铝合金粉投入密炼机中进行预热处理；

17、s12，将聚甲醛、聚乙烯、硬脂酸以及抗氧化剂投入密炼机中与预热处理后的多元铁硅铝合金粉加热混炼，得到均匀的混料体；

18、s13，将混料体送入造粒机，由造粒机将混料体挤出并造粒，得到合金喂料颗粒。

19、优选地，所述s20将合金喂料颗粒投入到注射机中，控制注射机注射温度使合金喂料颗粒熔融，将熔融状态的合金喂料注射成型为合金生坯件的步骤具体包括：

20、s21，将合金喂料颗粒投入注射机中，设定注射机加热区的温度，使合金喂料颗粒熔融；

21、s22，控制注射机的螺杆转速和背压，使熔融状态的合金喂料在注射机内向前输送，并注射入模腔内；

22、s23，注射完成转入保压阶段，保压完成后经冷却开模腔顶出，得到合金生坯件。

23、优选地，所述s30对合金生坯件进行催化脱脂，得到催化脱脂合金生坯件的步骤具体包括：

24、s31，将合金生坯件置于加热后的催化脱脂炉中，在氮气保护下置换炉内空气；

25、s32，将草酸汽化后随载气进入炉膛，对合金生坯件进行催化脱脂，得到催化脱脂合金生坯件。

26、优选地，所述s40对所述催化脱脂合金生坯件依次进行热脱脂、烧结，得到合金烧结坯件的步骤具体包括：

27、s41，将催化脱脂合金生坯件置于真空炉中，抽真空后以阶梯式升温方式对真空炉内的催化脱脂合金生坯件进行热脱脂加热，使炉温依次升高至多个递增的预设温度点，并在各预设温度点分别保温设定时间，得到热脱脂合金生坯件；

28、s42，继续升温对真空炉内的热脱脂合金生坯件进行烧结加热，得到熟坯件；

29、s43，对熟坯件进行冷却，得到合金烧结坯件。

30、优选地，所述s50在还原性气体气氛下对合金烧结坯件加热并施加直流磁场，实现对合金烧结坯件的磁场热处理，经冷却后得到多元铁硅铝软磁件的步骤具体包括：

31、s51，在还原性气体气氛下对合金烧结坯件加热至500~600℃，保温持续2~3h并同步施加0.1~0.3t直流磁场，使直流磁场方向与合金烧结坯件的磁化方向一致，实现对合金烧结坯件的磁场热处理；

32、s52，在降温速率为3~5℃/min的条件对经磁场热处理后的合金烧结坯件进行冷却，冷却至室温后得到多元铁硅铝软磁件。

33、本发明还提供一种多元铁硅铝软磁件，按质量百分数计包括以下组分：fe83~84%、si7~7.5%、al5.5~6%、cr1.0~1.2%、ni2.2~2.5%、cu0.3~0.4%；

34、所述多元铁硅铝软磁件由以上所述的多元铁硅铝软磁件的金属注射成型制备方法制备而成。

35、本发明的有益效果在于：

36、本发明所提供的多元铁硅铝软磁件的金属注射成型制备方法，通过按质量百分数计包括:fe粉83~84%、si粉7~7.5%、a1粉 5.5~6%、cr粉1.0~1.2%、ni粉2.2~2.5%、cu粉0.3~0.4%的多元铁硅铝合金粉作为金属粉原料与聚甲醛、聚乙烯、硬脂酸以及抗氧化剂按设定比例混合在密炼机混炼造粒，将造粒得到的合金喂料颗粒依次进行注射成型、催化脱脂、热脱脂、烧结，磁场退火相关工艺制备得到高频低损耗、耐蚀性和韧性强的多元铁硅铝软磁件，实现通过金属注射成型工艺批量生产多元铁硅铝软磁件。