CN102314986A - 一种铁硅合金磁粉芯及其制造方法 - Google Patents

一种铁硅合金磁粉芯及其制造方法 Download PDF

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柯昕
周水泉
肖洪武
沈建林
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Abstract

本发明涉及磁性物体的制造方法，尤其涉及种一种铁硅合金磁粉芯及其制造方法。一种铁硅合金磁粉芯，该铁硅合金磁粉芯由以下的组分压制成型：铁硅粉末，其中Si的重量含量为2％～8％，余量为Fe；对铁硅粉末表面处理的磷酸，为铁硅合金粉末重量的0.8%～3.2%；酚醛树脂，为铁硅合金粉末重量的0.3%～1.5%。本发明具有以下优点：1、制作工艺简单，使用设备简单；2、采用价低的铁硅粉末，生产成本大大降低；3、采用此种方法制作的产品，具有良好的电感量，较高的品质因数，较低的功率损耗值；4、在较高的温度条件下，铁硅合金仍能保持优异的软磁性能。

Description

一种铁硅合金磁粉芯及其制造方法
技术领域
本发明涉及磁性物体的制造方法，尤其涉及种一种铁硅合金磁粉芯及其制造方法。
背景技术
目前，随着能源技术的改革，各种开关电源转换器，逆变器等在能源行业的大量应用，其交换功率的利用率越来越得到人们的注意，他们迫切需要一款能提高交换功率利用率的磁芯材料，特别是运用于大功率，大电流的电子产品中，低损耗的磁芯材料越来越受到能源行业的欢迎。高电阻率高磁导率的铁硅软磁材料在能源行业中将会有巨大的应用潜力，目前国内外软磁厂家都在积极开发一种高电阻率、高磁导率、低损耗的铁硅产品。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种铁硅合金磁粉芯，本发明的另外一个目的是提供上述的一种铁硅合金磁粉芯的制造方法。
为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种铁硅合金磁粉芯，该铁硅合金磁粉芯由以下的组分压制成型：
(1)铁硅粉末，其中Si的重量含量为2％～8％，余量为Fe；
(2)对铁硅粉末表面处理的磷酸，为铁硅合金粉末重量的0.8％～3.2％；
(3)酚醛树脂，为铁硅合金粉末重量的0.3％～1.5％。
作为优选，上述的铁硅粉末中Si的含量为6.5％。
为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种制备上述的一种铁硅合金磁粉芯的制备方法，该方法包括以下的步骤：
a)配粉：取适量铁硅粉末，其中Si的重量含量为2％～8％，余量为Fe；
b)炒粉：将制得的铁硅粉焙炒至温度达到50℃～150℃时加入磷酸稀释液进行表面处理，磷酸的重量为铁硅合金粉末重量的0.8％～3.2％，焙炒至干燥后，再加入相对于铁硅合金粉末重量0.3％～1.5％酚醛树脂，再继续焙炒至干燥；
c)压制成型：压强为15～26吨/cm2；
d)热处理：向热处理炉内通入氢气或者氮气，温度控制在600℃～900℃之间，进行热处理的时间为60～150分钟；
e)表面涂层：采用环氧树脂油漆涂覆在粉芯的表面。
作为优选，上述的磷酸稀释液的重量百分比浓度为0.8％～3.2％。
采用本发明的制备方法可以制成μ＝26～90的铁硅合金软磁材料，其环型规格有Φ6.99、Φ7.24、Φ8.51、Φ10.29、Φ10.29、Φ10.80、Φ11.89、Φ13.46、Φ17.40、Φ18.03、Φ21.10、Φ23.62、Φ24.30、Φ27.70、Φ33.83、Φ35.10、Φ36.63、Φ40.72、Φ44.00、Φ47.63、Φ51.69、Φ58.00、Φ78.90等(Φ为外径，单位为mm)。
本发明具有以下优点：1、制作工艺简单，使用设备简单；2、采用价低的铁硅粉末，生产成本大大降低；3、采用此种方法制作的产品，具有良好的电感量，较高的品质因数，较低的功率损耗值；4、在较高的温度条件下，铁硅合金仍能保持优异的软磁性能。本发明的软磁铁硅合金主要适用于开关电源的功率因素校正，以此来提高交换功率的利用率。
具体实施方式
实施例1
取1000g铁硅粉末，其中Si的含量为6.5％，余量为Fe，将制得的铁硅粉焙炒至温度达到100℃时加入1000ml浓度为2.5％的磷酸稀释液体进行表面处理，焙炒至干燥后，加入10g酚醛树脂(1％，稀释加入)，再继续焙炒至干燥；将合金粉末投入到所需规格的模具中(此实施例1采用外径Φ＝26.6规格的模具)，用20吨/cm2的压力压制成型，保温段温度控制850±3℃，并进行N2气体保护处理，时间为150分钟，最后用油漆涂覆在铁硅合金产品的表面即可。得到Φ26.6/Φ14.8×10.6(即外径为26.6mm、内径为14.8mm、高度10.6mm)规格的2个铁硅产品(磁导率μ＝26)。
(一)f、L、Q测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为26匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000021
(二)功率损耗测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为26匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000031
(三)磁性能测试
铜丝采用Φ0.8mm，线圈匝数为30匝，频率为100kHz，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000032
实施例2
按照实施例1的工艺步骤将相当于铁硅合金粉末重量的1.05％酚醛树脂投入到铁硅合金粉末中，压制规格为Φ50.8(Φ为外径，单位为mm)，其余条件不变。得到Φ50.8/Φ31.5×13.5(即外径为50.8mm、内径为31.5mm、高度13.5mm)规格的2个铁硅产品(磁导率μ＝26)。
(一)f、L、Q测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为26匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000033
(二)功率损耗测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为26匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000041
(三)磁性能测试
铜丝采用Φ0.8mm，线圈匝数为30匝，频率为100kHz，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000042
实施例3
取1000g铁硅粉末，其中Si的含量为6.5％，余量为Fe，将制得的铁硅粉焙炒至温度达到100℃时加入1000ml浓度为2.0％的磷酸稀释液体进行表面处理，焙炒至干燥后，加入6g酚醛树脂(稀释加入)，再继续焙炒至干燥；将合金粉末投入到所需规格的模具中(此实例1采用外径Φ＝26.6规格的模具)，用20吨/cm2的压力压制成型，保温段温度控制850±3℃，并进行N2气体保护处理，时间为150分钟，最后用油漆涂覆在铁硅合金产品的表面即可。得到Φ26.6/Φ14.8×10.6(即外径为26.6mm、内径为14.8mm、高度10.6mm)规格的2个铁硅产品(磁导率μ＝50)。
(二)f、L、Q测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为100匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000043
Figure BDA0000062247160000051
(二)功率损耗测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为26匝，其磁性能参数如下表
(三)磁性能测试
铜丝采用Φ0.8mm，线圈匝数为30匝，频率为100kHz，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000053
实施例4
按照实例1的工艺步骤将相当于铁硅合金粉末重量的0.65％酚醛树脂投入到铁硅合金粉末中，压制规格为Φ50.8(Φ为外径，单位为mm)，其余条件不变。得到Φ50.8/Φ31.8×13.5(即外径为50.8mm、内径为31.8mm、高度13.5mm)规格的2个铁硅产品(磁导率μ＝50)。
(一)f、L、Q测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为57匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000054
Figure BDA0000062247160000061
(二)功率损耗测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为26匝，其磁性能参数如下表
(三)磁性能测试
铜丝采用Φ0.8mm，线圈匝数为30匝，频率为100kHz，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000063
实施例5
取1000g铁硅粉末，其中Si的含量为6.5％，余量为Fe，将制得的铁硅粉焙炒至温度达到120℃时加入1000ml浓度为1.2％的磷酸稀释液体进行表面处理，焙炒至干燥后，加入5g酚醛树脂(稀释加入)，再继续焙炒至干燥；将合金粉末投入到所需规格的模具中(此实例1采用外径Φ＝26.6规格的模具)，用20吨/cm2的压力压制成型，保温段温度控制850±3℃，并进行N2气体保护处理，时间为150分钟，最后用油漆涂覆在铁硅合金产品的表面即可。得到Φ26.6/Φ14.8×10.6(即外径为26.6mm、内径为14.8mm、高度10.6mm)规格的2个铁硅产品(磁导率μ＝60)。
(三)f、L、Q测试
铜丝采用Φ0.29mm，线圈匝数为20匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000071
(二)功率损耗测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为26匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000072
(三)磁性能测试
铜丝采用Φ0.8mm，线圈匝数为30匝，频率为100kHz，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000073
实施例7
按照实施例1的工艺步骤将相当于铁硅合金粉末重量的0.55％酚醛树脂投入到铁硅合金粉末中，压制规格为Φ50.8(Φ为外径，单位为mm)，其余条件不变。得到Φ50.8/Φ31.5×13.5(即外径为50.8mm、内径为31.5mm、高度13.5mm)规格的2个铁硅产品(磁导率μ＝60)。
(一)f、L、Q测试
铜丝采用Φ0.29mm，线圈匝数为20匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000081
(二)功率损耗测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为26匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000082
(三)磁性能测试
铜丝采用Φ0.8mm，线圈匝数为30匝，频率为100kHz，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000083
实施例7
取1000g铁硅粉末，其中Si的含量为6.5％，余量为Fe，将制得的铁硅粉焙炒至温度达到100℃时加入1000ml浓度为1.5％的磷酸稀释液体进行表面处理，焙炒至干燥后，加入7g酚醛树脂(稀释加入)，再继续焙炒至干燥；将合金粉末投入到所需规格的模具中(此实例1采用外径Φ＝26.6规格的模具)，用20吨/cm2的压力压制成型，保温段温度控制850±3℃，并进行N2气体保护处理，时间为150分钟，最后用油漆涂覆在铁硅合金产品的表面即可。得到Φ26.6/Φ14.8×10.6(即外径为26.6mm、内径为14.8mm、高度10.6mm)规格的2个铁硅产品(磁导率μ＝75)。
(四)f、L、Q测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为26匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000091
(二)功率损耗测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为26匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000092
(三)磁性能测试
铜丝采用Φ0.8mm，线圈匝数为30匝，频率为100kHz，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000093
实施例8
按照实例1的工艺步骤将相当于铁硅合金粉末重量的0.75％酚醛树脂投入到铁硅合金粉末中，压制规格为Φ50.8(Φ为外径，单位为mm)，其余条件不变。得到Φ50.8/Φ31.5×13.5(即外径为50.8mm、内径为31.5mm、高度13.5mm)规格的2个铁硅产品(磁导率μ＝75)。
(一)f、L、Q测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为26匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000101
(二)功率损耗测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为26匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000102
(三)磁性能测试
铜丝采用Φ0.8mm，线圈匝数为30匝，频率为100kHz，其磁性能参数如下表
实施例9
取1000g铁硅粉末，其中Si的含量为6.5％，余量为Fe，将制得的铁硅粉焙炒至温度达到100℃时加入1000ml浓度为1.0％的磷酸稀释液体进行表面处理，焙炒至干燥后，加入8g酚醛树脂(稀释加入)，再继续焙炒至干燥；将合金粉末投入到所需规格的模具中(此实例1采用外径Φ＝26.6规格的模具)，用20吨/cm2的压力压制成型，保温段温度控制850±3℃，并进行N2气体保护处理，时间为150分钟，最后用油漆涂覆在铁硅合金产品的表面即可。得到Φ26.6/Φ14.8×10.6(即外径为26.6mm、内径为14.8mm、高度10.6mm)规格的2个铁硅产品(磁导率μ＝90)。
(五)f、L、Q测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为26匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000111
(二)功率损耗测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为26匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000112
(三)磁性能测试
铜丝采用Φ0.8mm，线圈匝数为30匝，频率为100kHz，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000121
实施例10
按照实例1的工艺步骤将相当于铁硅合金粉末重量的0.85％酚醛树脂投入到铁硅合金粉末中，压制规格为Φ50.8(Φ为外径，单位为mm)，其余条件不变。得到Φ50.8/Φ31.5×13.5(即外径为50.8mm、内径为31.5mm、高度13.5mm)规格的2个铁硅产品(磁导率μ＝90)。
(一)f、L、Q测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为26匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000122
(二)功率损耗测试
铜丝采用Φ0.5mm，线圈匝数为26匝，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000123
(三)磁性能测试
铜丝采用Φ0.8mm，线圈匝数为30匝，频率为100kHz，其磁性能参数如下表
Figure BDA0000062247160000124
Figure BDA0000062247160000131

Claims (4)

1.一种铁硅合金磁粉芯，其特征在于该铁硅合金磁粉芯由以下的组分压制成型：
（1）铁硅粉末，其中Si的重量含量为2％～8％，余量为Fe；
（2）对铁硅粉末表面处理的磷酸，为铁硅合金粉末重量的0.8%～3.2%；
（3）酚醛树脂，为铁硅合金粉末重量的0.3%～1.5%。
2.根据权利要求1所述的一种铁硅合金磁粉芯，其特征在于：铁硅粉末中Si的含量为6.5％。
3.一种制备权利要求1或2所述的一种铁硅合金磁粉芯的制备方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：
a)配粉：取适量铁硅粉末，其中Si的重量含量为2％～8％，余量为Fe；
b)炒粉：将制得的铁硅粉焙炒至温度达到50℃～150℃时加入磷酸稀释液进行表面处理，磷酸的重量为铁硅合金粉末重量的0.8%～3.2%，焙炒至干燥后，再加入相对于铁硅合金粉末重量0.3%～1.5%酚醛树脂，再继续焙炒至干燥；
c)压制成型：压强为15～26吨/cm2；
d)热处理：向热处理炉内通入氢气或者氮气，温度控制在600℃～900℃之间，进行热处理的时间为60～150分钟；
e)表面涂层：采用环氧树脂油漆涂覆在粉芯的表面。
4.根据权利要求3所述的一种铁硅合金磁粉芯的制备方法，其特征在于：磷酸稀释液的重量百分比浓度为0.8%～3.2%。
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