CN104200985B - 一种改性磁粉芯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属软磁材料制造领域，具体涉及一种改性磁粉芯的制备方法；其包括如下步骤：步骤一，脆化处理；步骤二，粉碎；步骤三，筛分和配比；步骤四，钝化处理和绝缘包覆；步骤五，添加改性剂；步骤六，压制成型；步骤七，退火处理和喷涂；本发明提供的制备方法，能改善铁硅硼软磁粉芯的噪音缺陷，并保持损耗水平。

Description

一种改性磁粉芯的制备方法

技术领域

本发明属于金属软磁材料制造领域，具体涉及一种改性铁硅硼软磁粉芯的制备方法。

背景技术

自1960年美国Duwez教授发明了用快淬工艺制备非晶态合金以来，由于其独特的组织结构、高效的制备工艺、优异的材料性能和广阔的应用前景，一直受到材料科学工作者和产业界的特别关注。非晶磁粉芯是一种新型的复合电子材料，主要用于开关电源磁芯、共模电感、高频逆变器和零序互感器等。

目前磁粉芯产品主要有铁硅硼磁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁镍磁粉芯、MPP 磁粉芯。相比较而言，铁硅铝粉芯价廉，损耗及频率特性较好，但是在大电流下的直流偏执能力较差，在某些领域限制了其应用；铁镍磁粉芯和MPP 磁粉芯电磁性能都比较好，直流偏执能力也较好，但是由于这两种粉芯中含有贵金属，价格高昂，使其难以广泛得到应用；铁硅硼磁粉芯具有高强度、高硬度、高耐蚀及较好的软磁性能等特点，且成本低廉，近年来逐渐成为研究和应用的热点。

但是常规的铁硅硼磁粉芯高频特性不良，同时噪音问题一直是难以解决并影响其使用寿命的问题。由于非晶铁粉芯产生噪音的主要原因与其成分材料的磁致伸缩系数有关，而λs＞0是Fe-Si-B合金本身固有的特性，无法像FeSiAl的方案通过改变配比实现λs=0的情况。因此，改善噪音缺陷成为Fe-Si-B非晶磁粉芯亟待解决的重要问题。

申请人提交的申请号为201310018768.7的发明专利申请提供了一种制备合金软磁粉芯的方法，其技术方案包括如下步骤：对铁基非晶金属薄带进行热处理，使其脆化易粉碎；对所述脆化的非晶金属薄带进行粉碎以得到非晶金属粉末；对所述非晶金属粉末进行筛分，然后混合成由重量含量为50~90%的通过-200~+270筛目的第一粉末和重量含量为10~50%的通过-270~+325筛目的第二粉末组成的粉末颗粒；将所述混合成的非晶金属粉末进行钝化和绝缘包覆处理，然后压制成型为磁芯；对所述成型的磁芯进行退火处理，然后对磁芯表面进行喷涂绝缘处理。即该申请中合金软磁粉芯的制备方法的步骤依次为：非晶带材脆化处理、粉碎成粉末、筛分和配比、钝化处理和绝缘包覆、压制成型、退火处理和喷涂，但是采用该申请中的方法制备的铁硅硼磁粉芯存在严重的噪音缺陷。

进一步为了改善其噪音缺陷，申请人提交了申请号为201310454203.3的发明专利申请《一种磁导率为90的改性铁硅硼软磁粉芯的制备方法》，通过添加改性剂，大大改善了铁硅硼磁粉芯的噪音缺陷，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。

由上述制备方法可知，在磁粉芯的组成中通常有两类物质：磁性物质和非磁性不导电物质。

磁性物质通常为在制备方法的步骤一脆化处理、步骤二粉碎、步骤三筛分和配比中处理和得到的物质，该物质为非晶态，如中国发明专利CN1967736A提供的铁基非晶、纳米晶磁粉芯制备方法中脆化、球磨、筛分的非晶粉成分为Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉，该非晶粉为磁性物质。

非磁性不导电物质通常在钝化处理和绝缘包覆步骤中添加，如绝缘剂、粘结剂、改性剂等，如中国发明专利CN101118797B提供的低损耗磁粉芯中的绝缘剂为具有绝缘性的铁基非晶软磁粉末，如表面被严重氧化为非导电的金属氧化物Fe₂O₃、ZnO、MgO、CuO、ZrO、Al₂O₃，这些物质都是非磁性不导电物质。

其他的例子有中国发明专利CN101118797B提供低损耗磁粉芯用复合粉末指出，该粉末由粉末A和粉末B均匀混合而成，粉末A是选自铁粉、铁硅粉、铁硅铝粉、铁基纳米晶粉、铁基非晶粉、铁镍粉和铁镍钼粉中的一种，可见粉末A为磁性物质；其采用的绝缘剂有硅酸盐类、磷酸盐类、其他矿物粉，粘结剂有环氧类树脂、环氧类树脂，润滑剂有硬脂酸盐、滑石粉等，该物质均为非磁性不导电物质。

再如申请人提交的申请号为201310454203.3的发明专利申请《一种磁导率为90的改性铁硅硼软磁粉芯的制备方法》，添加的改性剂选自Ni粉、铁硅粉和铁镍粉中的一种或多种组成的混合物，该物质为磁性物质。

现有技术中还未见在磁粉芯中添加非磁性导电物质的报道。这是由于非磁性导电物质一致被认为会严重影响磁粉芯的损耗。

硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。金属的硬度是指金属材料抵抗硬物压入的能力，常用的硬度指标有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。软和硬是相对的，没有明确规定，一般习惯将钠、铜、金、银、锡、铅等叫做软金属。而铁不是软金属，在金属中只有铁易被磁化，属于磁芯物质，其余金属如软金属就都属于非磁性导电物质，由于非磁性导电物质一致被认为会严重影响磁粉芯的损耗，因此现有技术中也未见将软金属添加在磁粉芯中的报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种改性磁粉芯的制备方法，其通过采用非磁性导电物质，改善磁粉芯的噪音缺陷，同时保持磁粉芯的损耗不受影响的。本发明的另一目的在于提供一种包含非磁性导电物质的制备方法。

本发明提供的技术方案为，一种改性磁粉芯的制备方法，在绝缘包覆步骤后、压制成型步骤前，向非晶粉末颗粒中加入改性剂，所述改性剂包括非磁性导电物质中的一种或多种组成的混合物。

优化的，所述非磁性导电物质采用软金属中的一种或多种组成的混合物。

优化的，所述改性剂还包括Ni粉、铁硅粉和铁镍粉中的一种或多种组成的混合物。

优化的，所述改性剂的目数大于800目。

优化的，所述改性剂的目数范围为1500-2500目。

优化的，添加的改性剂的重量含量为非晶粉末颗粒的1%~20%。

优化的，所述改性剂为铁硅粉和铜的混合物。

根据上述任意一种改性磁粉芯的制备方法制备成的磁粉芯，其组成包括非磁性导电物质。

本发明提供的制备方法具有以下有益效果：1，通过采用非磁性导电物质，改善磁粉芯的噪音缺陷，同时保持磁粉芯的损耗不受影响的；2，克服了传统认为非磁性导电物质会严重影响磁粉芯损耗的技术偏见；3，为非磁性导电物质在磁粉芯中其他方面的应用提供了技术启示；4、非磁性导电物质、软金属等材料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；5、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。

具体实施方式

下面结合实施方式具体说明本发明。

本实施方式提供的实施例的改性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：对所述脆化的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，然后混合成一定组成的粉末颗粒；

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，加入起到钝化钝化剂，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，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；

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：将所述成型的磁粉芯进行退火处理，然后采用环氧树脂对磁粉芯表面进行喷涂绝缘处理。

本实施方式通过在其他条件相同时仅改变步骤五中改性剂的种类、添加量和粒度，得到5个例子，编号为（1）~（5）。

对比例1

本对比例提供的磁粉芯的制备方法没有添加改性剂。

将上述实施例中的例子和对比例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中。同时测试其损耗。

表1

通过表1中编号为（1）~（5）的例子与对比例1的对比可知，本发明提供的实施例通过采用非磁性导电物质为改性剂，改善了磁粉芯的噪音缺陷，同时保持磁粉芯的损耗不受影响。其中当改性剂采用银时，噪音改善效果好；混入铁硅粉、镍粉时，可降低噪音，同时损耗水平与对比例相当。

Claims (5)

1.一种改性磁粉芯的制备方法，其特征在于：在绝缘包覆步骤后、压制成型步骤前，向非晶粉末颗粒中加入改性剂，所述改性剂包括非磁性导电物质中的一种或多种组成的混合物；

其中，添加的改性剂的重量含量为非晶粉末颗粒的1％～20％，所述改性剂采用软金属中的一种或多种组成的混合物，以及Ni粉、铁硅粉和铁镍粉中的一种或多种组成的混合物。

2.根据权利要求1所述的改性磁粉芯的制备方法，其特征在于：所述改性剂为铜和铁硅粉的混合物。

3.根据权利要求1所述的改性磁粉芯的制备方法，其特征在于：所述改性剂的目数大于800目。

4.根据权利要求3所述的改性磁粉芯的制备方法，其特征在于：所述改性剂的目数范围为1500-2500目。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的改性磁粉芯的制备方法制备成的磁粉芯：其特征在于：其组成包括非磁性导电物质。