CN104240890A

CN104240890A - 一种Fe-6.5%Si磁粉芯

Info

Publication number: CN104240890A
Application number: CN201410480750.3A
Authority: CN
Inventors: 刘辛; 蔡一湘; 乐晨; 毛新华; 谢焕文
Original assignee: GUANGDONG RESEARCH INSTITUTE OF INDUSTRIAL TECHNOLOGY (GUANGZHOU RESEARCH INSTITUTE OF NON-FERROUS METALS)
Current assignee: Institute of New Materials of Guangdong Academy of Sciences
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2034-09-19
Also published as: CN104240890B

Abstract

本发明公开了一种Fe-6.5%Si磁粉芯。该磁粉芯中的软磁合金粉按重量百分含量计其成分为：6.5～6.6%Si、3～7%Co，余量为Fe。本发明的磁粉芯具有饱和磁化强度高、矫顽力小、磁导率高、磁损耗低等特点。

Description

一种Fe-6.5%Si磁粉芯

技术领域

本发明属于软磁材料领域，涉及一种Fe-6.5%Si磁粉芯。

背景技术

随着电子技术的迅猛发展，对电子器件的高频化、高功率密度化、小型化及抗电磁干扰的要求日益提高，传统的硅钢片软磁材料已难以适应其要求。金属磁粉芯作为一种软磁复合材料，与传统的硅钢片相比，具有损耗低、体积小、可柔性制造等优点。目前，金属磁粉芯已被广泛用于开关电源和UPS等现代电力电源装置中，作为功率因数较正电感、输出滤波电感、谐振电感、EMI 电感和反激变换器主变压器铁芯。与其他成分的Fe-Si磁粉芯相比，Fe-6.5%Si磁粉芯因其合金本身磁晶各向异性常数小，磁致伸缩系数几乎为零，铁损较低，而具有较好的直流叠加特性、高频低损耗及高的频率稳定性等磁性能，特别适用于目前低压强电流、大功率密度及高频化的技术要求，可以部分替代纯铁粉芯、铁镍粉芯及铁硅铝粉芯等产品，在电子元器件、能源行业中具有巨大的商业应用前景。

然而，对于Fe-6.5wt%Si磁粉芯而言，由于其反磁性Si元素的含量较高以及非磁性绝缘物质的加入，降低了自身的饱和磁化强度。显然，这不利于电子器件的高功率密度化及小型化发展趋势。相关研究表明，除元素Co和Pt外，任何其余元素的添加均会降低铁基合金饱和磁化强度。

中国专利201410037762.9公开了一种铁硅磁粉芯的制备方法，通过在铁硅的基础上添加微量的元素Ni或Co，提高铁硅磁粉芯的直流叠加特性，降低磁损耗，其中Si占5~7%，Ni或Co占0.1~1.5%，其余为Fe。上述专利中所报道的0.1~1.5%含量的Co元素未能进一步有效提高磁粉芯的饱和磁化强度、减小矫顽力、增大磁导率以及降低磁损耗。

发明内容

本发明的目的在于弥补上述已有研究的不足，通过成分设计，提供一种添加Co元素的Fe-6.5%Si磁粉芯，该磁粉芯具有饱和磁化强度高、矫顽力小、磁导率高、磁损耗低等特点。

本发明所述的添加Co元素的Fe-6.5%Si磁粉芯中的软磁合金粉按重量百分含量计为：6.5~6.6%Si、3~7%Co，余量为Fe。

优选的磁粉芯中的软磁合金粉按重量百分含量计为：6.5%Si、3%Co，余量为Fe。

本发明的优点在于通过添加Co元素并合理选择其含量，制备出饱和磁化强度高、矫顽力小、磁导率高、磁损耗低的磁粉芯。

具体实施方式

本发明采用气雾化工艺制备Fe-6.5%Si合金粉，按比例将Si、Fe、Co置于熔炼炉中，熔炼温度1650℃、雾化压力6MPa、雾化介质为氩气。筛分出-100目的合金粉，在氩气气氛中于900℃保温2h后油淬至室温。将上述粉按100:1的质量比加入ATPS偶联剂溶液中，搅拌均匀后用酒精清洗并干燥，将修饰后的粉按100:4质量比加入硅酮树脂包覆溶液，混合均匀后干燥。将上述绝缘包覆后的粉压制成密度为6.0g/cm³的生坯，再经500℃退火1h后炉冷至室温，最终制得本发明所述的Fe-6.5%Si磁粉芯。

实施例1

本实施例中，磁粉芯中的软磁合金粉按重量百分含量计其成分为：6.5%Si、3%Co，余量为Fe。采用气雾化工艺制粉，按比例将Si、Fe、Co置于熔炼炉中，熔炼温度1650℃、雾化压力6MPa、雾化介质为氩气。筛分出-100目的合金粉，在氩气气氛中于900℃保温2h后油淬至室温。将上述粉按100:1的质量比加入ATPS偶联剂溶液中，搅拌均匀后用酒精清洗并干燥，将修饰后的粉按100:4质量比加入硅酮树脂包覆溶液，混合均匀后干燥。将上述绝缘包覆后的粉压制成密度为6.0g/cm³的生坯，再经500℃退火1h后炉冷至室温，最终制得本发明所述的磁粉芯。

实施例2

本实施例中，磁粉芯中的软磁合金粉按重量百分含量计其成分为：6.55%Si、5%Co，余量为Fe。粉及磁粉芯制备方法与实施例1相同。

实施例3

本实施例中，磁粉芯中的软磁合金粉按重量百分含量计其成分为：6.6%Si、7%Co，余量为Fe。粉及磁粉芯制备方法与实施例1相同。

对比例

对比例1和2的磁粉芯中的软磁合金粉按重量百分含量计，其成分分别为：6.5%Si和1%Co，6.5%Si和10%Co，余量均为Fe。粉及磁粉芯制备方法与实施例1相同。

表1是实施例1、2、3和对比例1、2的磁粉芯性能的比较。由表可知，与对比例1相比，实施例1的饱和磁化强度、磁导率相当，但矫顽力显著减小40%、损耗显著降低38%；实施例2的饱和磁化强度相当，但磁导率提高16%、矫顽力减小18%、损耗降低14%；实施例3的磁导率有所减小，但其饱和磁化强度提高16%、矫顽力明显减小26%、损耗显著降低22%。这表明，与0.1~1.5%Co含量范围的Fe-6.5%Si磁粉芯相比，3%Co含量的Fe-6.5%Si磁粉芯具有矫顽力更小、损耗更低的优点，5%Co含量的Fe-6.5%Si磁粉芯具有磁导率更高、矫顽力更小、损耗更低的优点，7%Co含量的Fe-6.5%Si磁粉芯具有饱和磁化强度更高、矫顽力更小、损耗更低的特点。因此，3~7%Co含量的Fe-6.5%Si磁粉芯具有更优的综合磁性能。

与实施例3相比，随着对比例2的Co含量进一步增加至10%，磁粉芯的磁导率尽管有所增大，但饱和磁化强度下降13%、矫顽力急剧增大92%，损耗急剧升高59%，综合磁性能明显恶化；加之Co元素价格昂贵，综合性价比，10%Co含量的Fe-6.5%Si磁粉芯的性价比处于劣势。

表1 磁粉芯性能的比较

Claims

1.一种Fe-6.5%Si磁粉芯，其特征在于磁粉芯中的软磁合金粉按重量百分含量计为：6.5～6.6%Si、3～7%Co，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的磁粉芯，其特征在于磁粉芯中的软磁合金粉按重量百分含量计为：6.5%Si、3%Co，余量为Fe。