CN106252013B - 一种μ＝60铁镍软磁磁粉芯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种μ＝60铁镍软磁磁粉芯的制备方法。它利用气雾化FeNi粉末，通过铁镍粉末的粒度配比、粉末退火处理、绝缘包覆、压制成型、磁芯热处理及表面涂层工艺，来实现μ＝60铁镍软磁磁粉芯的制备。本发明的有益效果是：所需的设备以及工艺简单，成本低；产品性能优异，有较高的直流叠加性能，很低的功率损耗及较高的品质因数，达到行业领先水平；避免了有机粘结剂的使用，提高磁粉芯热处理温度的同时，也减少有机物在热处理过程中产生的废气污染。
Description
技术领域
本发明涉及软磁材料相关技术领域，尤其是指一种μ＝60铁镍软磁磁粉芯的制备方法。
背景技术
金属软磁磁粉芯具有高饱和磁感应强度、高居里温度和高直流叠加性能等优点，被广泛应用于大电流功率器件中。其中，铁镍软磁磁粉芯的直流叠加性能最佳，且具有较高的饱和磁感应强度、高居里温度、低磁致伸缩系数 (噪音小)和低成本等优点，因此具有很大的市场容量。
专利号CN201110133836.5的发明专利公开了一种铁镍软磁合金材料的制造方法，该工艺采用磷酸钝化后加入酚醛树脂进行粘结，再压制成型。有机树脂的加入，可以在一定程度上降低涡流损耗，但磁芯的热处理温度受树脂特性的限制，不能很好消除磁芯的内应力，同时有机树脂的分解容易产生裂纹，降低磁粉的绝缘性，从而影响磁粉芯的功率损耗等性能。
专利号CN200610018160.4的发明专利公开了利用水雾化铁镍磁粉，通过粉末退火处理，绝缘包覆制备出铁镍磁粉芯，但由于水雾化粉末的氧含量高，且粉末形状为不规则片状结构，因此该磁粉芯的直流叠加性能以及损耗性能都较差。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种直流叠加性能好以及损耗低的μ＝60铁镍软磁磁粉芯的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种μ＝60铁镍软磁磁粉芯的制备方法，利用气雾化FeNi粉末，通过铁镍粉末的粒度配比、粉末退火处理、绝缘包覆、压制成型、磁芯热处理及表面涂层工艺，来实现μ＝60铁镍软磁磁粉芯的制备，具体操作步骤如下：
(1)粉末粒度配比：将气雾化FeNi粉末按+45μm和-45μm两种粒度进行分级，然后按+45μm∶-45μm＝2∶3的比例混合均匀；
(2)粉末退火：将步骤(1)得到的混合磁粉，放入退火炉中，并通入氢气和氮气中的一种或两种，温度控制在800℃～900℃，热处理时间1～6h；
(3)绝缘包覆：把退火后的铁镍磁粉加入到磷酸二氢铝溶液中，焙炒至干燥后，再加入到水玻璃和高岭土的混合溶液中，继续焙炒至干燥；
(4)压制成型：成型压力为15～25吨/cm2；
(5)磁芯热处理：在氮气的保护气氛下，温度控制在750℃～850℃，保温时间40～60min；
(6)表面涂层：磁粉芯表面用环氧树脂喷涂。
其中：在步骤(2)中，通入氢气和氮气中的一种或两种，是为了防止混合磁粉在退火过程中被氧化。使用本方法制备得到的铁镍软磁磁粉芯的直流叠加性能在85％以上(100Oe)，在25℃时该磁粉芯的功率损耗在700kW/m3以下(测试条件：100kHz/100mT)，且具有较高的品质因数，产品性能优异，达到行业领先水平。
作为优选，在步骤(1)中，气雾化FeNi粉末中镍的含量为42-50％，余量为铁。
作为优选，在步骤(3)中，磷酸二氢铝的量为铁镍磁粉重量的0.5％～2％，水玻璃的量为铁镍磁粉重量的0.5％～2％，高岭土的量为铁镍磁粉重量的0.5％～1％，焙炒温度为120℃～180℃。
作为优选，在步骤(4)中，压制成型时加入脱模剂，所述脱模剂为硬脂酸盐、滑石粉、二硫化钼中的一种或几种。
作为优选，所述脱模剂的量为铁镍磁粉重量的0.3％～1％。
本发明的有益效果是：所需的设备以及工艺简单，成本低；产品性能优异，有较高的直流叠加性能，很低的功率损耗及较高的品质因数，达到行业领先水平；避免了有机粘结剂的使用，提高磁粉芯热处理温度的同时，也减少有机物在热处理过程中产生的废气污染。
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
取气雾化FeNi粉末，其中镍的含量为50％，余量为铁，用超声振动筛将其按+45μm和-45μm两种粒度进行分级，然后按+45μm∶-45μm＝2∶3的比例混合均匀；放入退火炉中，通氮气，800℃保温6h；把磁粉加入到磷酸二氢铝溶液中加热到150℃焙炒至干燥，冷却后，再把磁粉加入到水玻璃和高岭土混合溶液中加热至150℃焙炒至干燥，其中磷酸二氢铝的量为铁镍磁粉重量的1％，水玻璃的量为铁镍磁粉重量的1.2％，高岭土的量为铁镍磁粉重量的0.8％；压制成型前加入铁镍磁粉重量的1％的二硫化钼作为脱模剂，混合均匀后，压制成27mm*14.6mm*11.2mm的磁环，成型压力位20吨/cm2；将成型后的磁芯在氮气气氛下，850℃保温50min进行热处理；冷却后在磁芯表面喷涂环氧树脂，固化后得到μ＝60铁镍磁粉芯。经检测，得到的铁镍磁粉芯的磁性能如表1所示。
实施例2
取气雾化FeNi粉末，其中镍的含量为45％，余量为铁，用超声振动筛将其按+45μm和-45μm两种粒度进行分级，然后按+45μm∶-45μm＝2∶3的比例混合均匀；放入退火炉中，通氢气，900℃保温1h；把磁粉加入到磷酸二氢铝溶液中加热到180℃焙炒至干燥，冷却后，再把磁粉加入到水玻璃和高岭土混合溶液中加热至180℃焙炒至干燥，其中磷酸二氢铝的量为铁镍磁粉重量的2％，水玻璃的量为铁镍磁粉重量的0.5％，高岭土的量为铁镍磁粉重量的0.5％；压制成型前加入铁镍磁粉重量的0.8％的硬脂酸盐作为脱模剂，混合均匀后，压制成27mm*14.6mm*11.2mm的磁环，成型压力位25吨/cm2；将成型后的磁芯在氮气气氛下，750℃保温60min进行热处理；冷却后在磁芯表面喷涂环氧树脂，固化后得到μ＝60铁镍磁粉芯。经检测，得到的铁镍磁粉芯的磁性能如表1所示。
实施例3
取气雾化FeNi粉末，其中镍的含量为42％，余量为铁，用超声振动筛将其按+45μm和-45μm两种粒度进行分级，然后按+45μm∶-45μm＝2∶3的比例混合均匀；放入退火炉中，通氮气和氢气的混合气体，850℃保温3h；把磁粉加入到磷酸二氢铝溶液中加热至120℃焙炒至干燥，冷却后，再把磁粉加入到水玻璃和高岭土混合溶液中加热到120℃焙炒至干燥，其中磷酸二氢铝的量为铁镍磁粉重量的0.5％，水玻璃的量为铁镍磁粉重量的2％，高岭土的量为铁镍磁粉重量的1％；压制成型前加入铁镍磁粉重量的0.3％的硬脂酸盐和滑石粉的混合物作为脱模剂，混合均匀后，压制成 27mm*14.6mm*11.2mm的磁环，成型压力位15吨/cm2；将成型后的磁芯在氮气气氛下，800℃保温40min进行热处理；冷却后在磁芯表面喷涂环氧树脂，固化后得到μ＝60铁镍磁粉芯。经检测，得到的铁镍磁粉芯的磁性能如表1 所示。
表1实施例磁粉芯性能
由表1可知，使用本方法制备得到的铁镍软磁磁粉芯的直流叠加性能在 85％以上(100Oe)，在25℃时该磁粉芯的功率损耗在700kW/m3以下(测试条件：100kHz/100mT)，达到行业领先水平。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种μ=60铁镍软磁磁粉芯的制备方法，其特征是，利用气雾化FeNi粉末，通过铁镍粉末的粒度配比、粉末退火处理、绝缘包覆、压制成型、磁芯热处理及表面涂层工艺，来实现μ=60铁镍软磁磁粉芯的制备，具体操作步骤如下：
（1）粉末粒度配比：将气雾化FeNi粉末按﹢45μm和﹣45μm两种粒度进行分级，然后按﹢45μm:﹣45μm=2:3的比例混合均匀，其中气雾化FeNi粉末中镍的含量为42-50%，余量为铁；
（2）粉末退火：将步骤（1）得到的混合磁粉，放入退火炉中，并通入氢气和氮气中的一种或两种，温度控制在800℃~900℃，热处理时间1~6h；
（3）绝缘包覆：把退火后的铁镍磁粉加入到磷酸二氢铝溶液中，焙炒至干燥后，再加入到水玻璃和高岭土的混合溶液中，继续焙炒至干燥；
（4）压制成型：成型压力为15~25吨/cm2；
（5）磁芯热处理：在氮气的保护气氛下，温度控制在750℃~850℃，保温时间40~60min；
（6）表面涂层：磁粉芯表面用环氧树脂喷涂。
2.根据权利要求1所述的一种μ=60铁镍软磁磁粉芯的制备方法，其特征是，在步骤（3）中，磷酸二氢铝的量为铁镍磁粉重量的0.5%~2%，水玻璃的量为铁镍磁粉重量的0.5%~2%，高岭土的量为铁镍磁粉重量的0.5%~1%，焙炒温度为120℃~180℃。
3.根据权利要求1所述的一种μ=60铁镍软磁磁粉芯的制备方法，其特征是，在步骤（4）中，压制成型时加入脱模剂，所述脱模剂为硬脂酸盐、滑石粉、二硫化钼中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的一种μ=60铁镍软磁磁粉芯的制备方法，其特征是，所述脱模剂的量为铁镍磁粉重量的0.3%~1%。
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