CN105772701A - 一种高叠加低损耗软磁合金材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高叠加低损耗软磁合金材料的制备方法。它具体操作步骤如下：选取过筛100‑200目的大粒径铁硅粉，选取过300目筛的细粒径铁硅铝粉；先将铁硅粉料在浓度为0.3‑0.5％磷酸丙酮溶液中反应，反应完成后进行干燥处理；后将铁硅铝粉料在浓度为7‑8％的磷酸丙酮溶液中反应，反应完成后进行干燥处理；将干燥后的两种软磁合金粉料混合均匀；再对粉料添加润滑剂；在15‑21T/cm2压力下压制成磁芯；压制磁芯在N2气氛下进行退火热处理；磁芯喷涂环氧树脂漆进行保护。本发明的有益效果是：实现磁粉芯具有较高的密度，其磁导率达到40，损耗在50K/100mT条件下为700mW/cm3左右，所制备的软磁合金在叠加性能上比铁粉芯‑34、‑35材100Oe条件下高出7％，损耗则仅为‑34、‑35材的一半左右。

Description

一种高叠加低损耗软磁合金材料的制备方法
技术领域
本发明涉及软磁合金材料相关技术领域，尤其是指一种高叠加低损耗软磁合金材料的制备方法。
背景技术
铁粉芯，由纯铁粉制成，具有较好的偏磁特性，但在高频下损耗较大，适宜于制造差模滤波器及无源PFC电感，也是制造较低频率下(通常指50kHz以下)开关电路输出扼流圈(BUCK电感)、有源PFC电感(BOOST电感)等功率电感经济而实用的材料。铁粉芯-34材、-35材具有铁粉芯-8材质类似的优良特性，且高直流偏场下线性良好，是铁粉芯-8材质的良好代用品，尤其适合允许高频下磁芯损耗较铁粉芯-8材大的情况下使用，但是其价格比铁粉芯-8材质大大降低。而在UPS电源应用时，磁粉芯需要具备更高的叠加性能与更低的损耗。目前，铁硅合金制备前需经过筛，使得大粒径的铁硅合金粉无法有效利用，造成浪费。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种既能提高叠加性能又能降低功率损耗的高叠加低损耗软磁合金材料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高叠加低损耗软磁合金材料的制备方法，具体操作步骤如下：
(1)选取过筛100-200目的大粒径铁硅粉，选取过300目筛的细粒径铁硅铝粉；
(2)先将铁硅粉料在浓度为0.3-0.5％磷酸丙酮溶液中反应，反应完成后进行干燥处理；
(3)后将铁硅铝粉料在浓度为7-8％的磷酸丙酮溶液中反应，反应完成后进行干燥处理；
(4)将干燥后的两种软磁合金粉料混合均匀；
(5)再对粉料添加润滑剂；
(6)在15-21T/cm2压力下压制成磁芯；
(7)压制磁芯在N2气氛下进行退火热处理；
(8)磁芯喷涂环氧树脂漆进行保护。
本发明中，将铁硅软磁合金粉与铁硅铝软磁合金粉混合，制备得到比铁粉芯-34、-35材铁粉芯性能更好的材料；并通过在混合合金粉中添加适量的耐高温绝缘材料，及适量的绝缘包覆方法，通过压制成型及高温退火工艺，实现磁粉芯具有较高的密度，其磁导率达到40，损耗在50K/100mT条件下为550mW/cm3左右，所制备的软磁合金在叠加性能上比铁粉芯-34、-35材100Oe条件下高出7％，损耗则仅为-34、-35材的一半左右，故而能够有效的提高叠加性能，同时降低功率损耗。
作为优选，在步骤(1)中，两者的质量配比为：大粒径铁硅粉占25-35％，其余为65-75％的细粒径铁硅铝粉。
作为优选，在步骤(2)中，反应过程中要不断搅拌，反应时间为10-30分钟；且反应完成后将粉料100-200℃下干燥处理，时间为1-2小时。
作为优选，在步骤(3)中，反应过程中要不断搅拌，反应时间为10-30分钟；且反应完成后将粉料100-200℃下干燥处理，时间为1-2小时。
作为优选，在步骤(4)中，在干燥后，加入钾水玻璃或水玻璃的水溶液中的一种，添加量占铁硅粉与铁硅铝粉质量之和的质量分数为0.1-0.5％，继续搅拌直至干燥为止；在混合均匀后，添加耐高温粘结剂，其中：耐高温粘结剂为环氧树脂、SiO2溶胶、高温胶水中的一种或多种，添加量占铁硅粉与铁硅铝粉质量之和的质量分数为0.1-0.3％，搅拌30分钟，拿出粉料直至晾干。
作为优选，在步骤(5)中，润滑剂为质量分数为0.2-0.5％的硬脂酸锌或硬脂酸铝的一种，并混合均匀。
作为优选，在步骤(7)中，热处理温度为700-850℃，热处理时间为80分钟，退火时氧含量控制在300ppm以下。
作为优选，在步骤(8)中，喷涂环氧树脂漆的厚度为0.3-0.5mm。
本发明的有益效果是：实现磁粉芯具有较高的密度，其磁导率达到40，损耗在50K/100mT条件下为550mW/cm3左右，所制备的软磁合金在叠加性能上比铁粉芯-34、-35材100Oe条件下高出7％，损耗则仅为-34、-35材的一半左右。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1：
取100目-200目的300g铁硅粉，放至可控温搅拌锅内。加入质量分数0.4％磷酸丙酸溶液30ml，不断搅拌30分钟；再把搅拌锅升温至150℃，焙炒搅拌干燥处理，时间为2小时。再称取700g的过300目细粒径铁硅铝粉，加入质量分数为7.5％的磷酸丙酸溶液70ml，不断搅拌30分钟；再把搅拌锅升温至150℃，焙炒搅拌干燥处理，时间为2小时。两者干燥后加入质量分数为0.1％的钾水玻璃水溶液100ml，继续搅拌将两批粉料搅拌均匀直至干燥为止。待粉料混合均匀并冷却后加入质量分数0.5％高温胶水的丙酮溶液100ml，搅拌30分钟，拿出粉料直至晾干。晾干后加入0.3％的硬脂酸铝作为润滑粉，均匀搅拌。再以18T/cm2的压力压制成外径46.7mm、内径24.1mm、高度18.0mm的标准磁环，在780±10℃并氮气保护下进行退火处理，退火处理时氧含量控制在300ppm以下，热处理时间为80分钟。最后用环氧树脂漆喷涂，厚度为0.5mm。
用HP4284电感分析仪在200kHz、0.05V情况下测试磁芯电感L和品质因素Q。用WK3260B电感分析仪在10kHz、0.05V情况下测试0A电感和100Oe条件下的直流叠加电感，计算出在100Oe下的直流叠加性能。功率损耗用VR152测试。测试结果见表1。
实例2：
磁芯制备工艺同实例1，只是配方中的高温胶水改为SiO2溶胶，即可制备产品，测试结果如表1试验。
实例3：
磁芯制备工艺同实例1，只是配方中的硬脂酸铝改为硬脂酸锌，即可制备产品，测试结果如表1试验。
表1磁芯性能测试结果
实施例 电感L(uH) Q值 损耗(50KHz/100mT) 直流叠加(100Oe)
1 37 50 558 76.2％
2 36.8 51 539 76.8％
3 36.4 52 547 77.1％

Claims (8)

1.一种高叠加低损耗软磁合金材料的制备方法，其特征是，具体操作步骤如下：
(1)选取过筛100-200目的大粒径铁硅粉，选取过300目筛的细粒径铁硅铝粉；
(2)先将铁硅粉料在浓度为0.3-0.5％磷酸丙酮溶液中反应，反应完成后进行干燥处理；
(3)后将铁硅铝粉料在浓度为7-8％的磷酸丙酮溶液中反应，反应完成后进行干燥处理；
(4)将干燥后的两种软磁合金粉料混合均匀；
(5)再对粉料添加润滑剂；
(6)在15-21T/cm2压力下压制成磁芯；
(7)压制磁芯在N2气氛下进行退火热处理；
(8)磁芯喷涂环氧树脂漆进行保护。
2.根据权利要求1所述的一种高叠加低损耗软磁合金材料的制备方法，其特征是，在步骤(1)中，两者的质量配比为：大粒径铁硅粉占25-35％，其余为65-75％的细粒径铁硅铝粉。
3.根据权利要求1所述的一种高叠加低损耗软磁合金材料的制备方法，其特征是，在步骤(2)中，反应过程中要不断搅拌，反应时间为10-30分钟；且反应完成后将粉料100-200℃下干燥处理，时间为1-2小时。
4.根据权利要求1所述的一种高叠加低损耗软磁合金材料的制备方法，其特征是，在步骤(3)中，反应过程中要不断搅拌，反应时间为10-30分钟；且反应完成后将粉料100-200℃下干燥处理，时间为1-2小时。
5.根据权利要求1所述的一种高叠加低损耗软磁合金材料的制备方法，其特征是，在步骤(4)中，在干燥后，加入钾水玻璃或水玻璃的水溶液中的一种，添加量占铁硅粉与铁硅铝粉质量之和的质量分数为0.1-0.5％，继续搅拌直至干燥为止；在混合均匀后，添加耐高温粘结剂，其中：耐高温粘结剂为环氧树脂、SiO2溶胶、高温胶水中的一种或多种，添加量占铁硅粉与铁硅铝粉质量之和的质量分数为0.1-0.3％，搅拌30分钟，拿出粉料直至晾干。
6.根据权利要求1所述的一种高叠加低损耗软磁合金材料的制备方法，其特征是，在步骤(5)中，润滑剂为质量分数为0.2-0.5％的硬脂酸锌或硬脂酸铝的一种，并混合均匀。
7.根据权利要求1所述的一种高叠加低损耗软磁合金材料的制备方法，其特征是，在步骤(7)中，热处理温度为700-850℃，热处理时间为80分钟，退火时氧含量控制在300ppm以下。
8.根据权利要求1所述的一种高叠加低损耗软磁合金材料的制备方法，其特征是，在步骤(8)中，喷涂环氧树脂漆的厚度为0.3-0.5mm。
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