CN103700480B - 一种铁基纳米晶大功率开关电源变压器磁芯的制备方法 - Google Patents
一种铁基纳米晶大功率开关电源变压器磁芯的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种铁基纳米晶大功率开关电源变压器磁芯的制备方法，其具体步骤如下：将铁基非晶薄带真空等温退火制得纳米晶薄带；将制得的纳米晶薄带进行破碎，得到纳米晶金属粉末；然后将纳米晶金属粉末先后进行磷化处理、绝缘包覆处理，最后添加硬脂酸锌、碳化硅微粉压制成型。本发明纳米晶合金粉末经钼酸铵、磷酸、磷酸氢二铵、氟化钠等成分磷化处理后，其表面形成一层磷化膜，可以明显改善磁芯的频率特性，降低高频磁损耗；磷化处理后采用聚酰胺酰亚胺树脂、纳米凹凸棒石等物质绝缘包覆合金粉末，提高粉体颗粒之间的电阻率，有利于降低磁芯的高频涡流损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁基纳米晶大功率开关电源变压器磁芯的制备方法，属于磁性材料技术领域。
背景技术
铁基纳米晶软磁材料具有高饱和磁感应强度、高磁导率低矫顽力和低的高频损耗、良好的强硬度耐磨性及耐腐蚀性、良好的温度及环境稳定性，其综合磁性能远远优于硅钢、铁氧体、坡莫合金和非晶合金等
是目前世界上公认的综合性能优异的软磁材料。随着器件小型化发展，交变磁场频率越来越高，涡流损耗越涡流损耗显著增加，导致磁芯材料无法正常工作。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种铁基纳米晶大功率开关电源变压器磁芯的制备方法，使其在高频下具有良好的频率特性和较低的磁损耗。
本发明采用的技术方案如下：
一种铁基纳米晶大功率开关电源变压器磁芯的制备方法，包括以下步骤：
（1）将利用急冷快淬法制得的铁基非晶薄带先在550-600℃，氢气保护气氛下退火50-60min，再在1000-1500A/m纵向磁场中400-450℃退火1-1.5h，即得纳米晶薄带；其中，所述铁基非晶薄带各组分质量百分比为：Fe 70-75%、Cu 0.5-1%、Nb
2-2.5%、V 1-2 %、Si 10-12%、B 10-12%，其带宽为10-15mm，带厚为20-25μm；
（2）将上述制得的纳米晶薄带进行破碎粉体筛分后，金属粉末采用粒度200-300目和100-150目的重量百分比分别为80-85%、15-25%的比例进行配比；然后加入适量的水打浆，制成浓度为50-60%的浆液，再加入浆液重量3-5%的高锰酸钾、0.2-0.3%的钼酸铵、4-6%的磷酸、2-3%的磷酸氢二铵、0.4-0.6%的氟化钠和0.3-0.4%的乳化剂OP-10，充分搅拌均匀进行磷化处理1-2h，烘干；
（3）磷化处理后的粉末加入5-10%的聚酰胺酰亚胺树脂、2-3%的N-甲基吡咯烷酮、3-5%的甲苯二异氰酸酯、1-2%的纳米凹凸棒石、0.2-0.3%的松香酸聚氧乙烯酯，在40-50℃水浴条件下高速搅拌20-30min，取出烘干；
（4）烘干后的粉末添加0.3-0.5%的硬脂酸锌、0.2-0.3%碳化硅微粉，搅拌均匀，在1.4-1.6Gpa压力条件下压制成磁芯即可。
本发明的有益效果：
本发明纳米晶合金粉末经钼酸铵、磷酸、磷酸氢二铵、氟化钠等成分磷化处理后，其表面形成一层磷化膜，可以明显改善磁芯的频率特性，降低高频磁损耗；磷化处理后采用聚酰胺酰亚胺树脂、纳米凹凸棒石等物质绝缘包覆合金粉末，可以有效阻碍了金属粉末颗粒之间的直接接触，提高粉体颗粒之间的电阻率，有利于降低磁芯的高频涡流损耗；本发明压制过程中添加了硬脂酸锌和碳化硅微粉，可以提高磁芯的高温稳定性，拓展了磁芯的使用环境。
本发明制作工艺简单，生产成本低，制备出来的磁芯成品具有频率特性好、损耗值低、耐高温等优点，其综合性能优良，适用于大功率开关电源变压器。
具体实施方式
一种铁基纳米晶大功率开关电源变压器磁芯的制备方法，包括以下步骤：
（1）将利用急冷快淬法制得的铁基非晶薄带先在550℃，氢气保护气氛下退火60min，再在1200A/m纵向磁场中420℃退火1h，即得纳米晶薄带；其中，所述铁基非晶薄带各组分质量百分比为：Fe 73.2%、Cu 0.8%、Nb 2%、V 1.5
%、Si 11.5%、B 11%，其带宽为10mm，带厚为20μm；
（2）将上述制得的纳米晶薄带进行破碎粉体筛分后，金属粉末采用粒度200目和100目的重量百分比分别为85%、15%的比例进行配比；然后加入适量的水打浆，制成浓度为55%的浆液，再加入浆液重量4%的高锰酸钾、0.2%的钼酸铵、5%的磷酸、2.5%的磷酸氢二铵、0.5%的氟化钠和0.3%的乳化剂OP-10，充分搅拌均匀进行磷化处理1h，烘干；
（3）磷化处理后的粉末加入8%的聚酰胺酰亚胺树脂、2%的N-甲基吡咯烷酮、4的甲苯二异氰酸酯、1.5%的纳米凹凸棒石、0.2%的松香酸聚氧乙烯酯，在45℃水浴条件下高速搅拌25min，取出烘干；
（4）烘干后的粉末添加0.4%的硬脂酸锌、0.3%碳化硅微粉，搅拌均匀，在1.5Gpa压力条件下压制成磁芯即可。
经检测，本发明磁芯的主要磁性能：μe=8.3×104，Bs=1.42T,P0.5/20k=18W/kg，P0.5/50k=82W/kg，与25℃时磁芯性能相比，在-50℃和50℃时磁芯性能的相对变化率不超过5%。
Claims (1)
1.一种铁基纳米晶大功率开关电源变压器磁芯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将利用急冷快淬法制得的铁基非晶薄带先在550-600℃，氢气保护气氛下退火50-60min，再在1000-1500A/m纵向磁场中400-450℃退火1-1.5h，即得纳米晶薄带；其中，所述铁基非晶薄带各组分质量百分比为：Fe 70-75%、Cu 0.5-1%、Nb
2-2.5%、V 1-2 %、Si 10-12%、B 10-12%，其所添加的各组分的质量比之和为100，其带宽为10-15mm，带厚为20-25μm；
（2）将上述制得的纳米晶薄带进行破碎粉体筛分后，金属粉末采用粒度200-300目和100-150目的重量百分比分别为80-85%、15-25%的比例进行配比；然后加入适量的水打浆，制成浓度为50-60%的浆液，再加入浆液重量3-5%的高锰酸钾、0.2-0.3%的钼酸铵、4-6%的磷酸、2-3%的磷酸氢二铵、0.4-0.6%的氟化钠和0.3-0.4%的乳化剂OP-10，充分搅拌均匀进行磷化处理1-2h，烘干；
（3）磷化处理后的粉末加入5-10%的聚酰胺酰亚胺树脂、2-3%的N-甲基吡咯烷酮、3-5%的甲苯二异氰酸酯、1-2%的纳米凹凸棒石、0.2-0.3%的松香酸聚氧乙烯酯，在40-50℃水浴条件下高速搅拌20-30min，取出烘干；
（4）烘干后的粉末添加0.3-0.5%的硬脂酸锌、0.2-0.3%碳化硅微粉，搅拌均匀，在1.4-1.6Gpa压力条件下压制成磁芯即可。
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