CN102019422A

CN102019422A - 软磁铁硅铝合金磁粉芯μe60的制造方法

Info

Publication number: CN102019422A
Application number: CN 201010596576
Authority: CN
Inventors: 王寿良; 叶国豪
Original assignee: HUIZHOU KELI MAGNETICS CO Ltd
Current assignee: HUIZHOU KELI MAGNETICS CO Ltd
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2011-04-20

Abstract

本发明提供—种由软磁铁硅铝合金粉末制造电感铁芯的方法，包括下述步骤：铁硅铝合金的冶炼是非真空感应炉采用氩气保护的方法冶炼—冶炼成分是添加少量稀土元素的特定的铁硅铝含量—铁硅铝合金铸锭用机械法破碎成细粉颗粒—退火处理—粒度配比—向铁硅铝合金粉末内添加绝缘剂、粘接剂、脱模剂—模压成型—热处理—表面涂层，其中所添加的绝缘剂是硅溶胶，应用本方法所制造的磁粉芯，磁电性能的温度稳定性好，从常温到125℃的磁芯损耗增加不超过3.0%。

Description

软磁铁硅铝合金磁粉芯μe60的制造方法

技术领域

本发明涉及磁性物体的制造方法，尤其涉及一种由铁硅合金粉末经过绝缘处理后模压成型的软磁粉芯，用于电感铁芯的制造方法，这种软磁电感铁芯主要用于LED大功率电源、功率因数修正电感器等。

背景技术

近年科学技术的飞跃发展，提出节能、减排、降低污染的要求，推动电子工业的发展，各种电器的控制部分就要向高频方向设计，因此要使用各种开关电源，其中要应用各种软磁材料制作电感铁芯，而电感铁芯中使用压粉铁芯较为理想，这种压粉铁芯用于开关电源的交流电感、输出电感、线路滤波器、功率因数校正电路等，适用于从数十到数百KHz范围的高频。

压粉铁芯中的金属磁粉芯是由铁磁性粉末与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料，由于粉末颗粒很小，又被非磁性电绝缘膜隔开，因此，可以隔绝涡流，又由于颗粒之间的间隙效应，导致材料低磁导率及恒磁特性，同时基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。

目前主要的粉芯有纯Fe粉芯、Hi-Flux(Fe-Ni)粉芯、Mpp(Fe-Ni-Mo)粉芯、FeSiAl粉芯、铁硅粉芯、超微晶粉芯。从工艺价格、性能综合分析，铁硅铝粉芯具有较大优势，其功率损耗比铁粉芯低80%，磁电性能与含镍的性能相当，价格低很多，资源也较为丰富。近年国内外许多制造厂均能生产一般性能的铁硅铝磁粉芯。

近来发展的LED大功率电源可以大量降低电耗，如照明电路中，LED路灯电源150瓦可以代替400瓦金属钠灯，节电2/3，它要求滤波的铁芯电感的磁电性能稳定，特别是在使用的频率条件下，造成的温升不能影响滤波电感铁芯的电磁性能。因此对FeSiAl磁粉芯的制造工艺提出了更高的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是制造一种磁导率为μe60、在频率10KHz-500KHz范围变化率小于3%、磁粉芯功率损耗在0-125℃温度范围内、50KHz 500Gs变化率小于3%、400KHz 500Gs变化率小于3%的、工艺较为便捷的软磁铁硅铝合金磁粉芯制造方法。

本发明采用下述技术方案：一种软磁铁硅铝合金磁粉芯μe60的制造方法，包括下述步骤：铁硅铝合金的冶炼--铁硅铝合金铸锭用机械法破碎成细粉颗粒--退火处理--粒度配比--向铁硅铝合金粉末内添加绝缘剂、粘接剂、脱模剂--模压成型--热处理--表面涂层，其特征是：

a. 所述铁硅铝合金的冶炼采用非真空感应炉，使用氩气保护冶炼；

b. 所述铁硅铝合金的化学成分，按质量百分数是Si：8.8-9.2%，AL：5.9-6.1%，Dy或Nd:0.05-0.15%，其余为Fe；

c. 粒度配比过程中，粉末粒度组成为：120～+325目为25±5%，其余为-325目；

d. 所述绝缘剂为硅溶剂，含SiO2为30%，加入的量为合金粉末的10-20%，以质量百分数计。

优选的，所述的铁硅铝合金的化学成分，采用的原材料是工业纯铁、多晶硅、纯铝、镝铁合金或钕铁合金。

与一般制造方法相比，本发明具有以下技术效果：

1、合金冶炼用非真空感应炉在氩气保护的方法，可以达到软磁材料磁电性能要求，C含量≤0.02%，氧含量≤0.1%，杂质含量很少，成本比真空感应炉冶炼要低，操作简便；

2、在合金中加入稀土元素镝或钕，可以改善材料的电阻系数、电阻温度系数、导热系数、线膨胀系数，这样才能保证达到本发明的目的；

3、采用细小颗粒粉料可以降低涡流损耗，适用于较高频率，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。

具体实施方式

实施例1：

将工业纯铁、结晶硅、纯铝、镝铁含金投入公称200公斤的高频感应炉内冶炼，该感应炉上有通氩气的钟罩，冶炼成化学成分为Si：8.8%、 Al：6.1% 、Dy：0.05% 的合金铸锭，其中C：0.02%，O：0.08%，P：0.014%，S：0.008%，Cu、Ni＜0.1%。将合金铸锭用机械破碎法破碎成-100～+325目为20%，-325目为80%，进行通氢还原退火处理。将上述细粉用10%的水浸湿，再加入相对粉末质量10%的硅溶胶（含SiO₂30%），即1Kg磁粉加100g硅溶胶炒干并形成造粒-100目状态，再加入脱模剂硬脂酸锌、硬脂酸钾或其它硬脂酸类。将此粉料投入模具26.90×14.70×11.20（外径Ф26.90mm内径14.70mm高度11.20mm）进行压制成环形粉芯，再经过650±10℃热处理，最后用绝缘油漆涂覆在粉芯的表面即可。其磁性能参数如表1：

表1

公称型号S270060测试绕线Ф0.5mm，26匝，AL标准75nH/N²,AL＝L/N²。

表2是在上述电感量L随温度变化情况，从表1看出电感量从频率10KHz到500KHz下降约2%，从表2可见电感量从25℃到125℃下降约2%。

表2

表3示出制造的S106060粉芯在400KHz 500Gs功率损耗变化，从25℃～125℃损耗上升约2.6%。

表3

实施例2：

工艺过程同实施例1，化学成分变化为Si9.0%、Al 6.0%、Dy 0.1%、C 0.015%、O 0.075%，余为Fe，粉末粒度-100-+325目为25%，-325目为75%，绝缘剂硅溶胶为15%，其他添加量和操作过程同实施例1。表4示出电感量标准值为50.7uH相当AL＝75nH/N²的偏差及随频率的变化。电感量从10KHz到500KHz下降2.6%，详见表4

表4

表5示出损耗及电感量在400KHz随温度的变化，损耗从25℃—125℃上升2.2%，电感量下降约2.4%。

实施例3：

工艺过程同实施例1，化学成分变化为Si9.2%、Al 5.9%、Dy 0.15%、C 0.012%、O 0.075%，余为Fe，粉末粒度-100～+325目为30%，-325目为70%，绝缘剂硅溶胶为20%，其他添加量和操作过程同实施例1。表6示出电感量随频率的变化，从10KHz到500KHz电感量下降约2.8%。

表6

表7示出损耗及电感量在400KHz随温度的变化，损耗从25℃～125℃上升2.4%，电感量下降约2.6%。

表7

实施例4：

工艺过程同实施例1，化学成分变化为Si8.8%、Al 6.0%、Nd 0.05%、C 0.016%、O 0.078%，余为Fe，粉末粒度-100～+325目为25%，-325目为75%，绝缘剂硅溶胶加入量为15%，其他添加量和操作过程同实施例1。表8示出电感量随频率的变化，从10KHz到500KHz电感量下降约2.2%。

表8

表9示出损耗及电感量在400KHz随温度的变化，损耗从25℃～125℃上升2.5%，电感量下降2.2%。

表9

实施例5：

工艺过程同实施例1，化学成分变化为Si9.0%、AL 6.1%、Nd 0.10%、C 0.012%、O 0.072%，余为Fe，粉末粒度-100～+325目为20%，-325目为80%，绝缘剂硅溶胶加入量为20%，其他添加量和操作过程同实施例1。表10示出电感量随频率的变化，从10KHz到500KHz电感量下降约2.0%。

表10

表11示出损耗及电感量在400KHz随温度的变化，损耗从25℃～125℃上升2.4%，电感量下降约2.8%。

表11

实施例6：

工艺过程同实例1，化学成分变化为Si9.2%、Al 5.9%、Nd 0.15%、C 0.011%、O 0.08%，余为Fe，粉末粒度-100～+325目为30%，-325目为70%，绝缘剂硅溶胶加入量为10%，其他添加量和操作过程同实施例1。表12示出电感量随频率的变化，从10KHz到500KHz电感量下降约2.4%。

表12

表13示出损耗及电感量在400KHz随温度的变化，损耗从25℃～125℃上升2.7%，电感量下降约3.0%。

表13

Claims

1.一种软磁铁硅铝合金磁粉芯μe60的制造方法，包括下述步骤：铁硅铝合金的冶炼--铁硅铝合金铸锭用机械法破碎成细粉颗粒--退火处理--粒度配比--向铁硅铝合金粉末内添加绝缘剂、粘接剂、脱模剂--模压成型--热处理--表面涂层，其特征是：

d. 所述绝缘剂为硅溶剂，含SiO2为30%，加入的量为铁硅铝合金粉末的10-20%，按质量百分数计。

2.根椐权利要求1所述的软磁铁硅铝合金磁粉芯μe60的制造方法，其特征是：所述的铁硅铝合金的化学成分，采用的原材料是工业纯铁、多晶硅、纯铝、镝铁合金或钕铁合金。