CN106128681A - 一种铁基非晶磁粉芯及其制备方法 - Google Patents

一种铁基非晶磁粉芯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铁基非晶磁粉芯的制备方法，包括：S10，对铁基非晶金属薄带进行热处理；S20，粉碎以得到铁基非晶粉末；S30，进行筛分和配比，然后混合成由重量含量为20～40％的通过‑140～+170筛目的第一粉末、重量含量为40～60％的通过‑170～+200筛目的第二粉末和重量含量为10～30％的通过‑200～+270筛目的第三粉末组成的粉末颗粒；S40，进行绝缘包覆处理，然后压制成型；S50，进行退火处理，倒角后对磁芯表面进行喷涂绝缘处理。本发明通过使用硅溶胶作为绝缘剂处理非晶粉末颗粒，使的得到的非晶磁粉芯导磁率提高，通过粉末筛分和配比，使配得的粉末具有最佳的松装密度及流动性，并有效提高了磁导率。

Description

一种铁基非晶磁粉芯及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能材料中的软磁合金技术领域，尤其涉及高磁通密度非晶合金带材制备的高磁导率非晶磁粉芯的技术领域，具体涉及一种铁基非晶磁粉芯及其制备方法。
背景技术
目前，非晶和纳米晶软磁材料作为典型的高科技产品，其生产及应用都凸显出优异的节能和环保特性，随着政府及产学研各界的重视程度日益提高，市场上开始大量上市并推广其应用。我国的非晶及纳米晶材料产业也进入了欣欣向荣的发展时期，年需求量日益攀升。市场竞争促进了全世界大力开发能耗更低、饱和磁通密度更高的新型非晶及纳米晶合金，解决铁芯体积大、成本高的问题。
随着高磁通密度非晶及纳米晶带材的研制，利用高磁通密度的非晶带材及纳米晶带材制备的相应的磁粉芯也引起了广泛的关注。
现有的非晶高导磁率磁粉芯存在直流偏执能力较差现象，且非晶磁芯所固有的噪音问题并没有得到完全解决。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种制备高磁通密度和高磁导率的铁基非晶软磁粉芯的制备方法，其使用高磁通密度(Bs)铁基非晶合金带材机械破碎成粉末制备而成的，可以从本质上提升非晶磁粉芯的直流偏执能力；同时，通过提高非晶带材合金的矩形比(Rs)，使最大磁通密度(Bm)处的磁化为畴壁移动过程，这样便可促使噪音降低。
第一方面，本发明提供了一种铁基非晶磁粉芯的制备方法，包括:S10，对利用平流铸造方法制得的铁基非晶金属薄带进行热处理；S20，所述热处理后的铁基非晶金属薄带进行粉碎以得到铁基非晶粉末；S30，对所述铁基粉末进行筛分和配比，然后混合成由重量含量为20～40％的通过-140～+170筛目的第一粉末、重量含量为40～60％的通过-170～+200筛目的第二粉末和重量含量为10～30％的通过-200～+270筛目的第三粉末组成的粉末颗粒；S40，对所述混合粉末颗粒进行绝缘包覆处理，然后压制成型；S50，对所述成型的磁粉芯进行退火处理，倒角后对磁芯表面进行喷涂绝缘处理。
优选地，步骤S10中所述热处理在200～400℃下进行1～3h。
优选地，步骤S40中所述绝缘包覆处理工艺为：将0.1～0.5wt％的绝缘剂加入到混合粉末颗粒中，搅拌均匀；待粉末颗粒完全干燥后，加入0.5～5wt％的低熔点无机物粉末与0.5～5％的环氧树脂的混合液，搅拌直至干燥；最后加入0.1～1％的润滑剂搅拌混合均匀。
优选地，所述绝缘剂为硅溶胶溶液或磷酸溶液。
优选地，所述绝缘剂为硅溶胶溶液。
优选地，步骤S40中所述压制成型的压力采用14～28t/cm2。
优选地，步骤S50中所述退火处理在340～380℃下进行不超过5h。
优选地，步骤S50中所述喷涂绝缘处理采用环氧树脂为处理剂。
第二方面，提供了一种上述第一方面所述制备方法制备的制备的铁基非晶磁粉芯。
本发明提供的制备方法具有以下有益效果：1，通过使用高磁通密度Bs非晶带材进行制粉末，提升了非晶磁粉芯的直流偏执能力，且一定程度上降低了噪音；2，通过使用硅溶胶作为绝缘剂处理非晶粉末颗粒，使得到的非晶磁粉芯的导磁率有所提升；3，通过粉末筛分和配比，使配得的粉末颗粒具有最佳的松装密度及流动性并有效的提高磁导率；4，通过粉末颗粒的绝缘包覆处理，获得了具有最小化涡流损耗和更高的高频磁导率的非晶金属粉末颗粒。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的铁基非晶磁粉芯的制备方法流程图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细具体地说明，但并不意于限制本发明的保护范围。
实施例一
图1为本发明实施例1提供的铁基非晶磁粉芯的制备方法流程图，如图1所示，所述方法包括：
S10，对利用平流铸造方法制得的铁基非晶金属薄带进行热处理。
具体地，为使利用平流铸造方法制得的铁基非晶金属薄带脆化易粉碎，对其进行热处理。在热处理过程中，当温度低于200℃时，脆化不完全，不利于粉末粉碎；当热处理温度高于400℃时，非晶金属薄带容易出现氧化现象，影响粉芯的磁性能。因此，在热处理过程中，优选地，在200～400℃下进行，且热处理时间为1～3h。
S20，所述热处理后的铁基非晶金属薄带进行粉碎以得到铁基非晶粉末。
具体地，利用粉碎机对热处理后的铁基非晶金属薄带进行粉碎，得到铁基非晶粉末，在具体粉碎过程中主要经过粗破和细破两步粉碎。
S30，对所述铁基粉末进行筛分和配比，然后混合成由重量含量为20～40％的通过-140～+170筛目的第一粉末、重量含量为40～60％的通过-170～+200筛目的第二粉末和重量含量为10～30％的通过-200～+270筛目的第三粉末组成的粉末颗粒。
上述粉末颗粒分布是可得到最佳物理特性和合适导磁率的粉末颗粒组成。
S40，对所述混合粉末颗粒进行绝缘包覆处理，然后压制成型。
具体地，绝缘包覆处理工艺为：将0.1～0.5wt％的绝缘剂加入到混合粉末颗粒中，搅拌均匀；待粉末颗粒完全干燥后，加入0.5～5wt％的低熔点无机物粉末与0.5～5％的环氧树脂的混合液，搅拌直至干燥；最后加入0.1～1％的润滑剂搅拌混合均匀。
其中，低熔点无机物粉末主要起到粘结剂的作用，另外，还可以起到绝缘剂的作用。而加入润湿剂，主要是利于后续的压制成型及保护模具。在绝缘包覆处理工程中，优选地，所述绝缘剂为硅溶胶溶液或磷酸溶液，进一步优选地，所述绝缘剂为硅溶胶溶液。需要说明的是，硅溶胶溶液的溶剂为水，磷酸溶液的溶剂为酒精。另外，所述压制成型的压力采用14～28t/cm2。
S50，对所述成型的磁粉芯进行退火处理，倒角后对磁芯表面进行喷涂绝缘处理。
具体地，对所述成型的磁粉芯在340～380℃下进行退火处理，退火时间不超过5h的。倒角处理后，对磁芯表面进行喷涂绝缘处理，得到所需铁基非晶磁粉芯。优选地，所述喷涂绝缘处理采用环氧树脂为处理剂。
本实施例提供的铁基非晶磁粉芯的制备方法，在制备过程中，通过使用高磁通密度的非晶带材进行制粉末，提升了非晶磁粉芯的直流偏执能力，且一定程度上降低了噪音；通过粉末筛分和配比，使配得的粉末颗粒具有最佳的松装密度及流动性并有效的提高磁导率；另外在绝缘包覆处理过程中使用硅溶胶作为绝缘剂处理非晶粉末颗粒，使得到的非晶磁粉芯的导磁率有所提升，即通过粉末颗粒的绝缘包覆处理，获得了具有最小化涡流损耗和更高的高频磁导率的非晶金属粉末颗粒。
为更好的理解本发明提供的技术方案，下述以多个具体实例分别说明应用本发明上述实施例提供的制备方法制备铁基非晶磁粉芯的具体过程，并测试其性能。具体测试性能的方式为：将漆包铜导线缠绕20圈，然后使用精密LCR测量仪测量其电感。然后根据L＝(0.4πμN2A×10-2)/l导出磁导率。其中N代表圈数，A代表磁芯的截面积，l代表磁路的平均长度。测量条件为：交流电压为1V，频率为100KHz。另外，将磁芯用电子线双绕20圈，测试100kHz/50mT下的损耗，测试设备使用日本岩崎的SY8219B-H测试仪；然后使用线径为Φ0.9mm的铜线，绕40圈，测试条件设为1V/1kHz，测试额定电流下的电感，并计算100Oe下的电感比值，测试设备使用Microtest 6377仪。
实施例二
实施例二中使用的带材为高磁通密度的非晶带材，通过粉碎后，得到重量含量为30％的通过-140～+170筛目的粉末、重量含量为60％的通过-170～+200筛目的粉末和重量含量为10％的通过-200～+270筛目的粉末组成。
绝缘包覆工艺采用0.1～0.5wt％的硅溶胶溶液加入到已混合好的粉末颗粒中；待粉末完全干燥后，加入0.5～5wt％的低熔点无机物粉与0.5～5％的环氧树脂的混合液中，搅拌直至干燥；最后加入0.1～1％的润滑剂进行搅拌均匀，利于压制成型及保护模具。
最后进行压制、退火、喷涂。
实施例三
与实验例二的区别之处在于绝缘包覆工艺采用0.1～0.5wt％的磷酸溶液加入到已混合好的粉末颗粒中；待粉末完全干燥后，加入0.5～5wt％的低熔点无机物粉与0.5-5％的环氧树脂的混合液中，搅拌直至干燥；最后加入0.1-1％的润滑剂进行搅拌均匀，利于压制成型及保护模具。
对比例1
对比例1与实施例二的区别仅在于，对比例1采用目前常规的非晶带材磨制的粉末进行实验。
对比例2
对比例2与实施例与实施例三的区别仅在于，对比例2采用目前常规的非晶带材磨制的粉末进行实验。
对上述实施例和对比例制得的磁粉芯进行磁性能测试，并将测试结果记录在表1中。
表1实施例二、三和对比例1、2的磁性能测试结果
由上表1中的对比可知，采用高磁通密度非晶带材制备的粉磁芯的直流偏执能力普遍优于常规的非晶带材制备的粉磁芯；绝缘包覆方面，使用硅溶胶溶液的磁芯比使用磷酸溶液的磁芯更容易达到90的磁导率范围，且硅溶胶溶液的溶剂为水，磷酸溶液的溶剂为酒精，既节约了成本，又避免了使用酒精带来的安全隐患。所以本申请优选高Bs非晶带材磨制粉末，优选硅溶胶溶液为绝缘剂材料。
实施例四
本实施例四与实施例二、三的区别在于：本实验例四均采用高Bs非晶带材，绝缘剂均采用硅溶胶溶液，对采用的不同粉末粒度配比进行实验。具体地，本实施例通过改变不同筛目下粉末粒度，实施例四得到3个例子，编号为(1)-(3)。
3个例子分别取重量含量为20～40％的通过-140～+170筛目的粉末、重量含量为40～60％的通过-170～+200筛目的粉末重量含量为10～30％的通过-200～+270筛目的粉末。
对比例3
重量含量为70％的通过-140～+170筛目的粉末、重量含量为20％的通过-170～+200筛目的粉末和重量含量为10％的通过-200～+270筛目的粉末组成。
对比例4
重量含量为70％的通过-170～+200筛目的粉末和重量含量为30％的通过-200～+270筛目的粉末组成。
对上述实施例和对比例制得的磁粉芯进行磁性能测试，并将测试结果记录在表2中。
表2实施例四和对比例3、4的磁性能测试结果
由上表2中的对比可知，粉末粒度越粗磁导率越高，但是粉末粒度太粗，容易压制不成型，因此，本发明的实施例优于对比例，本发明采取的优选粒度范围为重量含量为20～40％的通过-140～+170筛目的粉末和重量含量为40～60％的通过-170～+200筛目的粉末组成重量含量为10～30％的通过-200～+270筛目的粉末组成。
以上实施例是在本发明技术方案为前提下，给出的详细实施材料组分和具体制备工艺过程，但本发明的保护范围不限于上述实施例。
综上所述，本实施例提供的铁基非晶磁粉芯的制备方法，在制备过程中，通过使用高磁通密度的非晶带材进行制粉末，提升了非晶磁粉芯的直流偏执能力，且一定程度上降低了噪音；通过粉末筛分和配比，使配得的粉末颗粒具有最佳的松装密度及流动性并有效的提高磁导率；另外在绝缘包覆处理过程中使用硅溶胶作为绝缘剂处理非晶粉末颗粒，使得到的非晶磁粉芯的导磁率有所提升，即通过粉末颗粒的绝缘包覆处理，获得了具有最小化涡流损耗和更高的高频磁导率的非晶金属粉末颗粒。
需要说明的是，尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解为本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种铁基非晶磁粉芯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S10，对利用平流铸造方法制得的铁基非晶金属薄带进行热处理；
S20，所述热处理后的铁基非晶金属薄带进行粉碎以得到铁基非晶粉末；
S30，对所述铁基粉末进行筛分和配比，然后混合成由重量含量为20～40％的通过-140～+170筛目的第一粉末、重量含量为40～60％的通过-170～+200筛目的第二粉末和重量含量为10～30％的通过-200～+270筛目的第三粉末组成的粉末颗粒；
S40，对所述混合粉末颗粒进行绝缘包覆处理，然后压制成型；
S50，对所述成型的磁粉芯进行退火处理，倒角后对磁芯表面进行喷涂绝缘处理。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S10中所述热处理在200～400℃下进行1～3h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S40中所述绝缘包覆处理工艺为：将0.1～0.5wt％的绝缘剂加入到混合粉末颗粒中，搅拌均匀；待粉末颗粒完全干燥后，加入0.5～5wt％的低熔点无机物粉末与0.5～5％的环氧树脂的混合液，搅拌直至干燥；最后加入0.1～1％的润滑剂搅拌混合均匀。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘剂为硅溶胶溶液或磷酸溶液。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘剂为硅溶胶溶液。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S40中所述压制成型的压力采用14～28t/cm2。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S50中所述退火处理在340～380℃下进行不超过5h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S50中所述喷涂绝缘处理采用环氧树脂为处理剂。
9.一种如上述权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的铁基非晶磁粉芯。
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