发明内容
为解决上述问题,本发明的目的在于提供一种磁导率为50的改性铁硅硼软磁粉芯的制备方法,改善铁硅硼软磁粉芯的噪音缺陷,并提高其高频特性。
本发明提供的技术方案为,一种磁导率为50的改性铁硅硼软磁粉芯的制备方法,包括如下步骤,
步骤一,脆化处理:对铁硅硼非晶金属薄带进行热处理,使其脆化易粉碎;
步骤二,粉碎:对所述脆化非晶金属薄带进行粉碎以得到非晶金属粉末;
步骤三,筛分和配比:对所述非晶金属粉末进行筛分,然后混合成由重量含量为20~40%的通过-200~+270筛目的第一粉末、重量含量为30~50%的通过-270~+325筛目的第二粉末组成的粉末颗粒和重量含量为10~50%的通过-325~+500筛目的第三粉末组成的粉末颗粒;
步骤四,钝化处理和绝缘包覆:将上述混合的粉末颗粒采用钝化剂进行钝化,然后加入绝缘剂和粘合剂进行绝缘包覆;
步骤五,添加改性剂:向绝缘包覆后的非晶粉末颗粒中加入改性剂,所述改性剂选自Ni粉、铁硅粉和铁镍粉中的一种或多种组成的混合物;
步骤六,压制成型:将添加改性剂后的非晶粉末颗粒压制成磁粉芯;
步骤七,退火处理和喷涂:对所述成型的磁粉芯进行退火处理,然后对磁粉芯表面进行喷涂绝缘处理。
优化的,步骤五中添加的改性剂的粒度为-500~+600筛目。
优化的,步骤五中添加的改性剂的重量含量为非晶粉末颗粒的5%~20%。
优化的,步骤五中添加的改性剂为铁硅粉、铁镍粉和Ni粉的混合物。
优化的,铁硅粉、铁镍粉和Ni粉的重量比例为1:1:1~2:1:1。
优化的,步骤一中脆化处理在200~400℃下进行1~3小时。
优化的,步骤四中钝化剂采用磷酸液,其加入量为非晶粉末颗粒质量的0.5~1.0%;绝缘剂采用低熔点玻璃粉,加入量为2~10wt%;粘结剂采用环氧树脂,加入量为1~5wt%。
优化的,步骤六中压制成型的压力采用14~28t/cm2。
优化的,步骤七中退火处理在380~480℃下进行不超过6小时;喷涂绝缘处理采用环氧树脂为处理剂
本发明提供的制备方法具有以下有益效果:1,通过添加改性剂,大大改善了铁硅硼磁粉芯的噪音缺陷;2,通过粉末筛分和配比,大大改善了铁硅硼磁粉芯的高频特性,得到了磁导率为50的软磁粉芯;3、改性剂是可以买到的市售产品,且不用进行复杂的处理过程,仅通过添加改性剂就能够达到降低噪音的目的,方法简单,易操作,成本较低;4、通过进一步优化改性剂的粒度、添加量、种类等参数,大大降低了磁粉芯的噪音,最高能降低65%以上;5,通过脆化处理,使非晶金属带材不被氧化又易粉碎;6,通过压制成型和退火处理,得到了组织均匀、高强度、高致密度和高频磁导率的合金软磁粉芯;7、通过喷涂绝缘处理,提高软磁粉芯的耐蚀性和使用时间。
具体实施方式
下面结合实施方式具体说明本发明。
实施例1
本实施例提供的改性铁硅硼软磁粉芯的制备方法包括如下步骤,
步骤一,脆化处理:对铁硅硼非晶金属薄带在300℃下进行2小时的热处理,使其脆化易粉碎;
步骤二,粉碎:对所述脆化非晶金属薄带进行粉碎以得到非晶金属粉末;
步骤三,筛分和配比:对所述非晶金属粉末进行筛分,然后混合成由重量含量为30%的通过-200~+270筛目的第一粉末、重量含量为40%的通过-270~+325筛目的第二粉末组成的粉末颗粒和重量含量为30%的通过-325~+500筛目的第三粉末组成的粉末颗粒;
步骤四,钝化处理和绝缘包覆:将配比好的非晶粉末颗粒倒入搅拌机内,搅拌混合均匀后,加入起到钝化效果的磷酸液,加入量为非晶粉末颗粒质量的0.8%,混合均匀,匀速搅拌直至干燥;然后加入起到绝缘粘结作用的低熔点玻璃粉和环氧树脂混合,加入量分别为非晶粉末颗粒质量的5%和3%,匀速搅拌直至干燥。
步骤五,添加改性剂:向绝缘包覆后的非晶粉末颗粒中加入改性剂,所述改性剂选自Ni粉、铁硅粉和铁镍粉中的一种或多种组成的混合物;
步骤六,压制成型:将添加改性剂后的非晶粉末颗粒压制成规格为APB46P50的磁粉芯,压力采用20t/cm2;
步骤七,退火处理和喷涂:将所述成型的磁粉芯在440℃下进行3小时的退火处理,然后采用环氧树脂对磁粉芯表面进行喷涂绝缘处理。
本实施例通过改变步骤五中改性剂的种类、添加量和粒度,得到18个例子,编号为(1)~(18)。
对比例1
本对比例提供的铁硅硼软磁粉芯的制备方法包括如下步骤,
步骤一,脆化处理:对铁硅硼非晶金属薄带在300℃下进行2小时的热处理,使其脆化易粉碎;
步骤二,粉碎:对所述脆化非晶金属薄带进行粉碎以得到非晶金属粉末;
步骤三,筛分和配比:对所述非晶金属粉末进行筛分,然后混合成由重量含量为30%的通过-200~+270筛目的第一粉末、重量含量为40%的通过-270~+325筛目的第二粉末组成的粉末颗粒和重量含量为30%的通过-325~+500筛目的第三粉末组成的粉末颗粒;
步骤四,钝化处理和绝缘包覆:将配比好的非晶粉末颗粒倒入搅拌机内,搅拌混合均匀后,加入起到钝化效果的磷酸液,加入量为非晶粉末颗粒质量的0.8%,混合均匀,匀速搅拌直至干燥;然后加入起到绝缘粘结作用的低熔点玻璃粉和环氧树脂混合,加入量分别为非晶粉末颗粒质量的5%和3%,匀速搅拌直至干燥。
步骤五,压制成型:将添加改性剂后的非晶粉末颗粒压制成规格为APB46P50的磁粉芯,压力采用20t/cm2;
步骤六,退火处理和喷涂:将所述成型的磁粉芯在440℃下进行3小时的退火处理,然后采用环氧树脂对磁粉芯表面进行喷涂绝缘处理。
本对比例与实施例1的区别在于没有添加改性剂。
将上述实施例1中的例子和对比例1得到的磁粉芯用1.2mm*2的铜线绕90圈,制成PFC电感,然后分别将其安装于实验室空调机内做整机实验,将测试线置于标准消音室,在电压220v,负载2kw和其他条件相同的情况下测试各个磁粉芯工作时的噪音。记录在表1~表2中。
表1
编号 |
改性剂 |
改性剂的粒度 |
各成分的重量比例 |
改性剂的添加量 |
噪音(分贝) |
(1) |
Ni粉 |
-500~+600 |
—— |
2% |
54 |
(2) |
Ni粉 |
-500~+600 |
—— |
5% |
31 |
(3) |
Ni粉 |
-500~+600 |
—— |
12% |
28 |
(4) |
Ni粉 |
-200~+300 |
—— |
12% |
40 |
(5) |
Ni粉 |
-300~+400 |
—— |
12% |
33 |
(6) |
Ni粉 |
-400~+500 |
—— |
12% |
35 |
(7) |
Ni粉 |
-500~+600 |
—— |
20% |
30 |
(8) |
Ni粉 |
-500~+600 |
—— |
30% |
50 |
对比例1 |
—— |
—— |
—— |
—— |
61 |
通过表1中实施例1中编号为(1)~(8)的例子与对比例1的对比可知,本发明提供的实施例通过添加改性剂,其工作时的噪音比对比例小,改善了铁硅硼磁粉芯的噪音缺陷,优于对比例。
通过编号为(1)、(2)、(3)、(7)和(8)的例子的对比可知,改性剂添加量为5%~20%时,磁粉芯的噪音较小,低于31分贝,与对比例的噪音相比降低了1/2左右;通过编号为(3)~(6)的例子的对比可知,该改性剂的粒度为-500~+600时,磁粉芯的工作噪音较小;因此本发明优选改性剂的重量含量为非晶粉末颗粒的5%~20%,优选改性剂的粒度为-500~+600筛目。
表2
编号 |
改性剂 |
改性剂的粒度 |
各成分的重量比例 |
改性剂的添加量 |
噪音(分贝) |
(9) |
铁硅粉 |
-500~+600 |
—— |
5% |
30 |
(10) |
铁硅粉 |
-500~+600 |
—— |
12% |
28 |
(11) |
铁硅粉 |
-500~+600 |
—— |
20% |
24 |
(12) |
铁镍粉 |
-500~+600 |
—— |
12% |
25 |
(13) |
铁镍粉 |
-500~+600 |
—— |
20% |
27 |
(14) |
铁硅粉和Ni粉 |
-500~+600 |
1:1 |
12% |
30 |
(15) |
铁镍粉和Ni粉 |
-500~+600 |
1:1 |
12% |
28 |
(16) |
铁硅粉和铁镍粉 |
-500~+600 |
1:1 |
12% |
29 |
(17) |
铁硅粉、铁镍粉和Ni粉 |
-500~+600 |
1:1:1 |
12% |
20 |
(18) |
铁硅粉、铁镍粉和Ni粉 |
-500~+600 |
2:1:1 |
12% |
24 |
由上表对比可知,编号为(17)~(18)例子中磁粉芯工作噪音最小,最低降至20分贝,与对比例1的噪音相比降低了65%以上,因此本发明优选的改性剂采用铁硅粉、铁镍粉和Ni粉的混合物,进一步两者的重量比例为1:1:1~2:1:1。
实施例2
本实施例提供的改性铁硅硼软磁粉芯的制备方法包括如下步骤,
步骤一,脆化处理:对铁硅硼非晶金属薄带在300℃下进行2小时的热处理,使其脆化易粉碎;
步骤二,粉碎:对所述脆化非晶金属薄带进行粉碎以得到非晶金属粉末;
步骤三,筛分和配比:对所述非晶金属粉末进行筛分,然后混合成由重量含量为20~40%的通过-200~+270筛目的第一粉末、重量含量为30~50%的通过-270~+325筛目的第二粉末组成的粉末颗粒和重量含量为10~50%的通过-325~+500筛目的第三粉末组成的粉末颗粒;
步骤四,钝化处理和绝缘包覆:将配比好的非晶粉末颗粒倒入搅拌机内,搅拌混合均匀后,加入起到钝化效果的磷酸液,加入量为非晶粉末颗粒质量的0.8%,混合均匀,匀速搅拌直至干燥;然后加入起到绝缘粘结作用的低熔点玻璃粉和环氧树脂混合,加入量分别为非晶粉末颗粒质量的5%和3%,匀速搅拌直至干燥。
步骤五,添加改性剂:向绝缘包覆后的非晶粉末颗粒中加入改性剂,所述改性剂采用铁硅粉、铁镍粉和Ni粉的混合物,重量比例为1:1:1,添加量为12%,所述改性剂的粒度为-500~+600筛目;
步骤六,压制成型:将添加改性剂后的非晶粉末颗粒压制成规格为APB46P50的磁粉芯,压力采用20t/cm2;
步骤七,退火处理和喷涂:将所述成型的磁粉芯在440℃下进行3小时的退火处理,然后采用环氧树脂对磁粉芯表面进行喷涂绝缘处理。
本实施例通过改变步骤三中三种粉末的含量,得到2个例子,编号为(19)~(20).
对比例2
本对比例提供的铁硅硼软磁粉芯的制备方法包括如下步骤,
步骤一,脆化处理:对铁硅硼非晶金属薄带在300℃下进行2小时的热处理,使其脆化易粉碎;
步骤二,粉碎:对所述脆化非晶金属薄带进行粉碎以得到非晶金属粉末;
步骤三,筛分和配比:对所述非晶金属粉末进行筛分,然后混合成由重量含量为50%的通过-200~+270筛目的粉末和重量含量为50%的通过-270~+325筛目的粉末构成的粉末颗粒;
步骤四,钝化处理和绝缘包覆:将配比好的非晶粉末颗粒倒入搅拌机内,搅拌混合均匀后,加入起到钝化效果的磷酸液,加入量为非晶粉末颗粒质量的0.8%,混合均匀,匀速搅拌直至干燥;然后加入起到绝缘粘结作用的低熔点玻璃粉和环氧树脂混合,加入量分别为非晶粉末颗粒质量的5%和3%,匀速搅拌直至干燥。
步骤五,添加改性剂:向绝缘包覆后的非晶粉末颗粒中加入改性剂,所述改性剂采用铁硅粉、铁镍粉和Ni粉的混合物,重量比例为1:1:1,,添加量为12%,所述改性剂的粒度为-500~+600筛目;
步骤六,压制成型:将添加改性剂后的非晶粉末颗粒压制成规格为APB46P50的磁粉芯,压力采用20t/cm2;
步骤七,退火处理和喷涂:将所述成型的磁粉芯在440℃下进行3小时的退火处理,然后采用环氧树脂对磁粉芯表面进行喷涂绝缘处理。
对比例3
本对比例与对比例2的区别在于步骤三中将所述非晶金属粉末进行筛分后,混合成由重量含量为10%的通过-200~+270筛目的第一粉末、重量含量为10%的通过-270~+325筛目的第二粉末组成的粉末颗粒和重量含量为80%的通过-325~+500筛目的第三粉末组成的粉末颗粒。
观察实施例2和对比例2和3得到的磁粉芯,并对其进行工作噪音测试和磁性能的测试,并将测试结果记录在表3中。磁性能测试方法为:将漆包铜导线缠绕30 圈,然后使用精密LCR测量仪测量其电感。然后根据L=(0.4πμN2A×10-2)/l导出磁导率。其中N代表圈数,A代表磁芯的截面积,l代表磁路的平均长度。测量条件为:交流电压为1V。
表3
编号 |
(17) |
(19) |
(20) |
对比例2 |
对比例3 |
-200~+270筛目 |
30% |
40% |
20% |
50% |
10% |
-270~+325筛目 |
40% |
50% |
30% |
50% |
10% |
-170~+200筛目 |
30% |
10% |
50% |
—— |
80% |
高频磁导率(100KHz,1V) |
50 |
49.5 |
49 |
—— |
—— |
高频磁导率(1MHz,1V) |
50 |
49 |
48.7 |
—— |
—— |
软磁粉芯表面组成 |
表面组成均匀 |
表面组成均匀 |
表面组成均匀 |
表面组成均匀 |
表面破裂 |
噪音(分贝) |
20 |
30 |
28 |
45 |
—— |
通过上表的对比可知,本发明实施例的磁粉芯与对比例相比改善了噪音缺陷,并具有表面组成均匀、磁导率为50、随频率上升磁导率较稳定的优良的高频特性。
综上所述,本发明提供的实施例具有以下有益效果:1,通过添加改性剂,大大改善了铁硅硼磁粉芯的噪音缺陷;2,通过粉末筛分和配比,大大改善了铁硅硼磁粉芯的高频特性,得到了磁导率为50的软磁粉芯;3、改性剂是可以买到的市售产品,且不用进行复杂的处理过程,仅通过添加改性剂就能够达到降低噪音的目的,方法简单,易操作,成本较低;4、通过进一步优化改性剂的粒度、添加量、种类等参数,大大降低了磁粉芯的噪音,最高能降低65%以上;5,通过脆化处理,使非晶金属带材不被氧化又易粉碎;6,通过压制成型和退火处理,得到了组织均匀、高强度、高致密度和高频磁导率的合金软磁粉芯;7、通过喷涂绝缘处理,提高软磁粉芯的耐蚀性和使用时间。