CN103811143B

CN103811143B - 磁导率为60的铁基非晶磁粉芯及其制备方法

Info

Publication number: CN103811143B
Application number: CN201410056281.2A
Authority: CN
Inventors: 陈艳; 王贞
Original assignee: WUHAN ZHONGCI HAOYUAN TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: WUHAN ZHONGCI HAOYUAN TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2034-02-19
Also published as: CN103811143A

Abstract

本发明公开了一种磁导率为60的铁基非晶磁粉芯的制备方法，该方法包括以下步骤：1）铁基非晶粉末的制备；2）磁粉芯的制备。其中，制备铁基非晶粉末所用的原料是：Si5～6%，B2～3%，P1～2%，其余为Fe，制备磁粉芯所用的粘结剂为硅酮树脂和硅溶胶体积比为1：5～20的混合物。通过本发明制备得的磁粉芯更加致密、光洁，成型性更好，同时电感的稳定性和直流叠加特性更好，磁损耗更低，本发明还能缩短生产周期并降低生产成本。

Description

磁导率为60的铁基非晶磁粉芯及其制备方法

技术领域

本发明属于软磁材料技术领域，具体涉及一种磁导率为60的铁基非晶磁粉芯及其制备方法。

背景技术

非晶磁粉芯按化学成分分有铁基、钴基、镍基、镁基等，这里主要是指铁基非晶磁粉芯，通过超急冷凝固得到没有晶态结构的非晶带材，将铁基非晶带材机械破碎制粉经特殊工艺制成铁基非晶磁粉芯。

其具有高的饱和磁感（1.5T）；具有极低的损耗，与MPP和SENDUST相当，优于FESI、H-FLUX；极佳的频率特性，与MPP相当；极佳的直流偏置特性与FESI、H-FLUX、MPP相当，优于SENDUST；高性价格比，低于H-FLUX、MPP，略高于SENDUST；高灵敏度，高的温度稳定性。

因其具有金属磁粉芯的众多优点，可用于替代H-FLUX及MPP相同磁导率磁芯使用，用于替代SENDUST磁芯时可减小体积，因此被广泛用于现代通讯、电磁兼容、传感器等高新产业以及各种工业磁性元器件的更新换代，特别适用于电感和变压器产品的小型化、高频化和高效化设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁导率为60的铁基非晶磁粉芯的制备方法，通过该方法制备的磁粉芯具有成型性好，电感的稳定性好，直流叠加特性好，磁损耗低等特点。

本发明还提供采用该方法得到的铁基非晶磁粉芯。

上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种磁导率为60的铁基非晶磁粉芯的制备方法，包括以下步骤：

1）铁基非晶粉末的制备：将Si、B、P、Fe置于熔炼炉中，在1500～1800℃下熔化成钢液，通过喷嘴流到通冷却水的转速为600～800转/分钟的铜辊上，钢液迅速冷却形成厚度为20～30μm的薄带，然后将薄带经机械球磨破碎、筛分配比后得到铁基非晶粉末；

2）磁粉芯的制备：取铁基非晶粉末，按重量加入0.01～1%的高锰酸盐作为钝化剂，然后再按铁基非晶粉末重量的5～10%加入热水，混匀后在100～200℃炒干；再按铁基非晶粉末重量的0.5～3%加入粘结剂，混匀后在100～200℃炒干；再按铁基非晶粉末重量的0.6～1%加入硬脂酸盐，混匀后在15～20吨/cm³压力下干压3～5秒，制得密度≥6g/cm³的生坯；最后将生坯升温至200～300℃保温1～5h后，再升温至400～500℃保温0.5～1h，冷却至室温，即得，

所述Si、B、P、Fe的重量百分比为Si5～6%，B2～3%，P1～2%，其余为Fe，

所述粘结剂为硅酮树脂和硅溶胶的混合物，所述硅酮树脂与硅溶胶的体积比为1：5～20。

作为优选方案，所述铁基非晶粉末的粒度组成为：200目≤粒度＜100目占10～20%；300目≤粒度＜200目占50～60%；粒度＜300目占30～40%。通常，铁基非晶粉末的粒度越高，制得的生坯和磁粉芯表面越疏松，光洁度越差，相反，铁基非晶粉末的粒度越低，制得的生坯和磁粉芯表面越致密，光洁度越好，然而，随着铁基非晶粉末粒度的降低，加工的难度会增加，而且粉末流动性会变差，压坯的效率会降低。本发明优选的粒度组成不仅能使生坯和磁粉芯表面致密，光洁度越好，而且容易加工，粉末流动性好，压坯效率高。

作为优选方案，所述粘结剂为铁基非晶粉末重量的1.5%。本发明优选的粘结剂含量可以在铁基非晶粉末的表面形成一层薄薄的均匀包覆层，不仅能够实现粉末表面的完整包覆，而且不会产生堆积浪费，节省了辅料成本。

进一步优选地，所述硅酮树脂与硅溶胶的体积比为1：10。

作为优选方案，所述高锰酸盐为铁基非晶粉末重量的0.5%。高锰酸盐的作用是与粒度表面反应生成一层钝化膜，当粉末粒度组成一定时，粉末的总比表面积是一定的，当高锰酸盐含量过高时，粉末表面产生的钝化膜厚度增加，使粉末本身的磁性成分减少，使制得的生坯电感下降，相反，粉末表面不能产生完整的钝化膜。本发明优选的高锰酸盐用量，可以形成一层薄而均匀的钝化膜。

作为优选方案，步骤2）中所述的压力为18吨/cm³，干压时间为4秒。通常生坯样品的密度是随着成型压力的增加而增加，密度越大，样品的磁性能越好，当压力继续增大时，生坯的密度会达到一个最大值而不再增加，如果继续增加压力，生坯样品的内应力随之增加，会增大样品的损耗。本发明优选的压力和干压时间一方面可以使生坯样品达到最大的成型密度，而且不会使生坯样品损耗增加。

本发明中的百分比均为重量百分比。

本发明的有益效果是：

1）本发明所提供的Si、B、P、Fe重量配比，首先，可以提高薄带的脆性，使制得的薄带不需要进行脆化热处理，就可以通过机械球磨破碎得到所需要的铁基非晶粉末粒度分布，从而缩短了生产周期并降低了生产成本；其次，可以使制得的生坯和磁粉芯更加致密、光洁，电感的稳定性更好；再次，可以使磁导率为60的铁基非晶磁粉芯的直流叠加特性更好，磁损耗更低。

2）本发明所采用的粘结剂为硅酮树脂和硅溶胶的混合物，有机粘结剂硅酮树脂其粘结力强，但是流动性差，而无机粘结剂硅溶胶流动性好，但是粘结力弱，单纯的采用两种粘结剂无法达到完美的包覆效果，将这两种粘结剂混合后，不仅使铁基非晶粉末具有很好的流动性和粘结力，而且可以使铁基非晶粉末表面形成完整的绝缘包覆膜，使制得的铁基非晶磁粉芯成型性更好，而且磁损耗更低，电感的稳定性更好。

附图说明

图1是实施例1与对比例1、2中制得的薄带经机械球磨破碎后的显微图片。其中：a为对比例1；b为对比例2；c为实施例1。

图2是实施例1与对比例1、2中铁基非晶粉末加入粘结剂后，在干压之前的显微图片。其中：a为对比例1；b为对比例2；c为实施例1。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

2）磁粉芯的制备：取铁基非晶粉末，按重量加入0.5%的高锰酸盐作为钝化剂，然后再按铁基非晶粉末重量的8%加入热水，混匀后在150℃炒干；再按铁基非晶粉末重量的1.5%加入粘结剂，混匀后在150℃炒干；再按铁基非晶粉末重量的0.8%加入硬脂酸盐，混匀后在18吨/cm³压力下干压4秒，制得密度≥6g/cm³的生坯；最后将生坯升温至250℃保温3h后，再升温至450℃保温1h，冷却至室温，即得，

所述Si、B、P、Fe的重量百分比为Si5.5%，B2.5%，P1.5%，其余为Fe，

所述粘结剂为硅酮树脂和硅溶胶的混合物，所述硅酮树脂与硅溶胶的体积比为1：10，

所述铁基非晶粉末的粒度组成为：200目≤粒度＜100目占10%；300目≤粒度＜200目占55%；粒度＜300目占35%。

对比例1

本例中，磁导率为60的铁基非晶磁粉芯的制备方法与实施例1相同，所不同的是：步骤1）制备铁基非晶粉末所用的原料为Si5%，B3%，其余为Fe。

对比例2

本例中，磁导率为60的铁基非晶磁粉芯的制备方法与实施例1相同，所不同的是：步骤1）制备铁基非晶粉末所用的原料为Si3%，B5%，P3%，其余为Fe。

表1实施例1与对比例1、2的磁粉芯性能比较

	磁导率（%）	直流叠加特性（100奥斯特）	损耗(500Gs/50kHz)
				实施例1	60	70%	100mW/cm3
对比例1	60	58%	200mW/cm3
				对比例1	60	60%	150mW/cm3

从上表可以看出，实施例1的磁导率为60的铁基非晶磁粉芯的直流叠加特性更好，磁损耗更低。

图1是实施例1与对比例1、2中制得的薄带经机械球磨破碎后的粒度分布对比图片。从图中可以看出，实施例1中的薄带经机械球磨破碎后得到的粉末粒径小的和粒径大的相互补充，结构更加致密，这将使压制得到的生坯和磁粉芯更加致密、光洁，电感的稳定性更好。

对比例3

本例中，磁导率为60的铁基非晶磁粉芯的制备方法与实施例1相同，所不同的是：步骤2）中所用的粘结剂为占铁基非晶粉末重量的1.5%的硅酮树脂。

对比例4

本例中，磁导率为60的铁基非晶磁粉芯的制备方法与实施例1相同，所不同的是：步骤2）中所用的粘结剂为占铁基非晶粉末重量的1.5%的与硅溶胶。

表2实施例1与对比例3、4的磁粉芯性能比较

	磁导率（%）	直流叠加特性（100奥斯特）	损耗(500Gs/50kHz)
				实施例2	60	70%	100mW/cm3
对比例3	60	59%	170mW/cm3
				对比例4	60	56%	220mW/cm3

图2是实施例1与对比例1、2铁基非晶磁粉芯表面的包覆效果对比图。从图中可以看出，加硅溶胶的a图中，由于硅溶胶导电性不好，在扫描电镜下显示白亮色，白色亮点呈现零星状，在粉末表面包覆不完全；b图中白亮部分为添加的硅酮树脂，由于硅酮树脂流动性差，在磁粉周围大部分团聚在一起；c图为硅溶胶和硅酮树脂按照1：10比例混合，相比于a图和b图来说，粘结剂分布更均匀，粉末在成型过程中会更致密，磁粉芯的磁导率更稳定。

Claims

1.一种磁导率为60的铁基非晶磁粉芯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)铁基非晶粉末的制备：将Si、B、P、Fe置于熔炼炉中，在1500～1800℃下熔化成钢液，通过喷嘴流到通冷却水的转速为600～800转/分钟的铜辊上，钢液迅速冷却形成厚度为20～30μm的薄带，然后将薄带经机械球磨破碎、筛分配比后得到铁基非晶粉末；

2)磁粉芯的制备：取铁基非晶粉末，按重量加入0.01～1％的高锰酸盐作为钝化剂，然后再按铁基非晶粉末重量的5～10％加入热水，混匀后在100～200℃炒干；再按铁基非晶粉末重量的0.5～3％加入粘结剂，混匀后在100～200℃炒干；再按铁基非晶粉末重量的0.6～1％加入硬脂酸盐，混匀后在15～20吨/cm³压力下干压3～5秒，制得密度≥6g/cm³的生坯；最后将生坯升温至200～300℃保温1～5h后，再升温至400～500℃保温0.5～1h，冷却至室温，即得，

所述Si、B、P、Fe的重量百分比为Si5～6％，B2～3％，P1～2％，其余为Fe，

所述粘结剂为硅酮树脂和硅溶胶的混合物，所述硅酮树脂与硅溶胶的体积比为1：5～20，

所述铁基非晶粉末的粒度组成为：200目≤粒度＜100目占10～20％；300目≤粒度＜200目占50～60％；粒度＜300目占30～40％，

所述硅酮树脂与硅溶胶的体积比为1：10。

2.根据权利要求1所述磁导率为60的铁基非晶磁粉芯的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为铁基非晶粉末重量的1.5％。

3.根据权利要求1所述磁导率为60的铁基非晶磁粉芯的制备方法，其特征在于：所述高锰酸盐为铁基非晶粉末重量的0.5％。

4.根据权利要求1所述磁导率为60的铁基非晶磁粉芯的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述的压力为18吨/cm³，干压时间为4秒。