CN100367421C - 软磁铁硅铝磁粉芯的制造方法 - Google Patents

软磁铁硅铝磁粉芯的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种软磁铁硅铝磁粉芯的制造方法，包括：磁粉粒度配化——磁粉表面处理——磁粉、绝缘剂、粘接剂、脱模剂混合均匀——模压成型——固化处理——磁性热处理——浸润处理——表面涂层。其优点是：①用本制造方法在模压固化处理后，磁体的环径方向的拉断强度为7-12kg表面不易剥落，呈紧密状态，而且模压时的脱模力较小。②用本制造方法在浸润涂层烘干后，磁体的环径方向的拉断强度可以达到17-24kg，这种浸润用的氨基快固化绝缘漆的固化应力小，不影响磁体的电磁性能。③用本制造方法的浸润涂层工艺，成本稍有增加，但可以实现自动化生产，如能实现真空浸润涂层，效果会更好。

Description

软磁铁硅铝磁粉芯的制造方法
技术领域
本发明涉及磁性物体技术领域，具体地说是一种软磁铁硅铝磁粉芯的制造方法。
背景技术
目前，开关电源及UPS的迅速发展，它需要磁导率高，饱和磁通密度高，高频工作时损耗小，附加直流偏磁场后磁导率下降很小的磁性元件，大量使用的铁粉芯一般磁导率低(为μe＝75)，且铁芯损耗较大。铁硅铝磁粉芯的磁导率可达μe＝125，饱和磁通密度1.05T(特斯拉)左右，磁致伸缩系数接近于零，现在为获得良好的软磁铁硅铝磁粉芯，采用很多工艺复杂的方法，但是铁硅铝合金的缺点是脆性大，韧性小，成分组成范围窄，热处理温度灵敏性大，模压成型容易剥落，呈松散状态，如在铁芯上直接绕线，则会将铁芯拉裂、拉断，导致磁性恶化。
发明内容
本发明的目的是提供一种软磁铁硅铝磁粉经处理后容易模压成型，再经浸润涂层处理达到提高强度和其它电磁性能，从而达到目前最高水平的软磁铁硅铝磁粉芯的制造方法。
本发明软磁铁硅铝磁粉芯的制造方法，包括：
铁、硅、铝磁性合金是公知的，组份重量白分比：Si8-13、Al4-7、Fe余数。
1、磁粉粒度配化：
-100目～+150目  10～15％，-150目～+250目  40～60％，-250目～+320目  20～25％，-320目余数
2、磁粉表面处理：
0.1～1.0％铬酐水溶液浸润常温1～10分钟后烘干或炒干，烘干在烘箱100～150℃，1～5小时，炒干在加热装置的搅拌机温度100～150℃，1～3小时。
3、磁粉、绝缘剂、粘模剂、脱模剂、混合均匀。
①绝缘剂用-300目云母粉0.2～1.0％，或-250目高岭土0.2-1.0％；
②无机粘接剂：氧化铜粉+磷酸胶，其重量比为1∶2.5～4.5，然后用有机溶剂丙酮稀释至浓度为1～2.5％
③脱膜剂为硬脂酸锌0.8～2.0％，内置式搅拌机混合均匀；
④磁粉为余数。
4、模压成型：
成型压力为18t/cm2～25t/cm2，在常温下，在模中加压成型。
5、固化处理：
在烘箱内加热100～180℃，3～6小时
6、磁性热处理：
在管式炉或窑炉中加热560～800℃，30分钟以上，快速冷却。
7、浸润处理：
磁性元件在氨基快固化绝缘剂，用丙酮稀释，其比例为1∶2～3，浸润剂中浸润时间为10～60分钟，然后取出在80～200℃温度下左右烘干，烘干时间30分钟～2小时。
8、表面涂层：
喷涂环氧树脂，烘干80～200℃，10分钟～2小时。
氨基快固化绝缘剂为：醇酸清漆、或三聚氧氨醇酸绝缘漆、或三聚清氨醇酸浸漆。
本发明软磁铁硅铝磁粉芯的制作方法的优点是：①用本制造方法在模压固化处理后，磁体的环径方向的拉断强度为7-12Kg表面不易剥落，呈紧密状态，而且模压时的脱模力较小。②用本制造方法在浸润涂层烘干后，磁体的环径方向的拉断强度可以达到17-24Kg，这种浸润用的氨基快固化绝缘漆的固化应力小，不影响磁体的电磁性能。③用本制造方法在浸润涂层工艺，成本稍用增加，但可以实现自动化生产，如能实现真空浸润涂层，效果会更好。
具体实施方式
实施例一：
本发明软磁铁硅铝磁粉芯的制造方法，包括：
1、磁粉粒度配化：
-100目～+150目  15g，-150目～+250目  60Kg，-250～+320目  20Kg，-320  5Kg混合均匀。
2、磁粉表面处理：
将混合均匀的100Kg磁粉用0.1～0.2％铬酐水溶液浸润10分钟，
在100℃烘箱中烘烤1.5小时干燥。
3、磁粉、绝缘剂、粘模剂、脱模剂、混合均匀。
100Kg磁粉料中加入-300目的云母粉1.5Kg，再加入粘结剂1Kg。脱模剂0.8Kg，置于内置式搅拌机中搅拌混合均匀。
4、模压成型：
将搅拌混合均匀的含有绝缘剂、粘接剂、脱模剂的磁粉料放入模具中，用25t/cm2的压力压制成型。
5、固化处理：
压制成型的磁环放入烘箱中，在100℃温度下，烘烤6小时，
6、磁性热处理：
把烘烤物冷却后的磁环放在管式炉中加热到560℃，保温1小时后快速冷却。
7、浸润处理：
按1∶2～3比例的氨基快固化绝缘剂和丙酮稀释剂，配制的浸润剂，把磁性元件放入其中浸泡60分钟后，取出放在烘箱中在80℃温度下烘烤2小时干燥。
8、表面涂层：
把干燥好的磁性元件喷上环氧树脂漆，放在烘箱中，在80℃的温度中烘烤1小时取出。
压制尺寸￠22.90/￠13.97×7.70，性能如下表：
线径￠0.5mm，电压1.0V，23匝，直流偏磁场(Oe)20Oe
频率f<sub>kHZ</sub>   电感量mH   Q值   电感因子AI<sub>nH</sub>/<sub>N</sub><sup>2</sup>
  10   46.5   41.9   87.9
  50   46.5   52.9   比标准值-2.3％对应μ<sub>e</sub>＝125(AL＝90<sub>nH</sub>/<sub>N</sub><sup>2</sup>)
  100   46.3   35.7
HDC＝20Oe     66％
损耗50KHZ、500Gs Pw＝85mW/cm3
表面涂层后径向拉断强度24Kg。
实施例二：
本发明软磁铁硅铝磁粉芯的制造方法，包括：
1、磁粉粒度配化：
-100目～+150目  10Kg，-150目～+250目  40Kg，-250～+320目  25Kg，-320  25Kg混合均匀。
2、磁粉表面处理：
将混合均匀的100Kg磁粉用0.5％铬酐水溶液浸润6分钟，在120℃烘箱中烘烤1～3小时干燥。
3、磁粉、绝缘剂、粘模剂、脱模剂、混合均匀。
100Kg磁粉料中加入-300目的云母粉1Kg。再加入粘结剂1Kg。脱模剂1.2Kg，置于内置式搅拌机中搅拌混合均匀。
4、模压成型：
将搅拌混合均匀的含有绝缘剂、粘接剂、脱模剂的磁粉料放入模具中，用22t/cm2的压力压制成型。
5、固化处理：
压制成型的磁环放入烘箱中，在150℃温度下，烘箱4小时，
6、磁性热处理：
把烘烤物冷却后的磁环放在管式炉中加热到650℃，保温40分钟后快速冷却。
7、浸润处理：
按1∶2～3比例的氨基快固化绝缘剂和丙酮稀释剂，配制的浸润剂，把磁性元件放入其中浸泡40分钟后，取出放在烘箱中在120℃温度下烘烤1小时干燥。
8、表面涂层：
把干燥好的磁性元件喷上环氧树脂漆，放在烘箱中，在120℃的温度中烘烤40分钟取出。
压制尺寸￠22.96/￠14.0×7.68，性能如下表2：
线径￠0.5mm，电压1.0V，23匝，直流偏磁场(Oe)20 Oe
  频率f<sub>kHZ</sub>   电感量mH   电感因子AI<sub>nH</sub>/<sub>N</sub><sup>2</sup>
  10   44.9   43.7   84.9
  50   44.9   63.5   比标准值-5.7％对应μ<sub>e</sub>＝125(AL＝90<sub>nH</sub>/<sub>N</sub><sup>2</sup>)
  100   44.3   45.6
HDC＝20Oe    82％
损耗50KHZ、500Gs  Pw＝76mW/Cm3
表面涂层后径向拉断强度21Kg。
实施例三：
本发明软磁铁硅铝磁粉芯的制造方法，包括：
1、磁粉粒度配化：
-100目～+150目  12Kg，-150目～+250目  50Kg，-250～+320目  23Kg，-320  15Kg混合均匀。
2、磁粉表面处理：
将混均匀的100Kg磁粉用0.9％铬酐水溶液浸润3分钟，在150℃烘箱中烘烤1小时干燥。
3、磁粉、绝缘剂、粘模剂、脱模剂、混合均匀。
100Kg磁粉料中加入-300目的云母粉1.2Kg。再加入粘结剂1Kg。脱模剂0.8Kg，置于内置式搅拌机中搅拌混合均匀。
4、模压成型：
将搅拌混合均匀的含有绝缘剂、粘接剂、脱模剂的磁粉料放入模具中，用18t/cm2的压力压制成型。
5、固化处理：
压制成型的磁环放入烘箱中，在180℃温度下，烘箱3小时，
6、磁性热处理：
把烘烤物冷却后的磁环放在管式炉中加热到750℃，保温30分钟后快速冷却。
7、浸润处理：
按1∶2～3比例的氨基快固化绝缘剂和丙酮稀释剂，配制的浸润剂，把磁性元件放入其中浸泡20分钟后，取出放在烘箱中在180℃温度下烘烤30分钟干燥。
8、表面涂层：
把干燥好的磁性元件喷上环氧树脂漆，放在烘箱中，在180℃的温度中烘烤20分钟取出。
压制尺寸￠22.90/￠14.10×7.72，性能如下表：
线径￠0.5mm，电压1.0V，23匝，直流偏磁场(Oe)20Oe
  频率f<sub>kHZ</sub>   电感量mH   Q值   电感因子AI<sub>nH</sub>/<sub>N</sub><sup>2</sup>
  10   48.5   40.0   91.7
  50   48.5   48.0   比标准值+1.9％对应μ<sub>e</sub>＝125(AL＝90<sub>nH</sub>/<sub>N</sub><sup>2</sup>)
  100   48.0   38.0
HDC＝20Oe    72％
损耗50KHZ、500Gs  PW＝73mW/Cm3
表面涂层后径向拉断强度32Kg。

Claims (1)

1.一种软磁铁硅铝磁粉芯的制造方法，包括：磁粉粒度配比——磁粉表面处理——磁粉、绝缘剂、粘接剂、脱模剂混合均匀——模压成型——固化处理——磁性热处理——浸润处理——表面涂层，其特征在于：
a磁粉表面处理后所添加的粘接剂为氧化铜粉和磷酸胶的混合物，然后用有机溶剂丙酮稀释至浓度为1～2.5％，添加在磁粉中的质量为磁粉质量的1％；
b浸润处理的浸润剂为氨基快固化绝缘剂和丙酮的混合液，其重量比为1∶2～3；
c浸润处理是将模压成型的磁性元件放在浸润剂中浸泡10-60分钟，取出后在100-150℃的温度下，干燥30分钟～2小时。
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