CN107492444A - 一种μ60复合磁粉芯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种μ60复合磁粉芯的制备方法,技术方案为:选用机械破碎铁硅铝、气雾化铁硅铝、气雾化铁硅、气雾化铁镍、气雾化铁镍钼中的2种或2种以上的粉末充分混合后,进行磷酸钝化处理并烘干,然后向经钝化处理烘干后的合金粉末中依次添加氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁中的一种或几种、硅酸钠、去离子水进行绝缘包覆,后经模压成型、热处理、表面涂层后制得μ60复合磁粉芯。本发明采用的合金粉末工艺成熟,性能稳定,且成本相对较低,制得的磁粉芯具有很高的性价比和稳定性,采用氧化硅、氧化铝、氧化镁等氧化物以及硅酸钠的等无机材料做包覆粘结,所得复合磁粉芯稳定可靠、成本低、安全性强、便于生产。
Description
技术领域
本发明涉及软磁材料及粉末冶金领域,特别是一种磁导率μ26复合磁粉芯的制备方法,这种软磁材料不仅适用于制作大电流功率电感、PFC电路电感、DC/DC转换器及光伏逆变器等。
背景技术
随着电力电子设备的高频化、小型化、高功率密度化,传统的硅钢片在逐渐失去优势,铁基磁粉芯是性价比相对比较合理的选择。其中,非晶磁粉芯是结合功耗优势和直流叠加特性的理想材料,但因在材料、粉心工艺、可靠性等多方面的原因,一直没有被大批量应用。
传统的磁粉芯由于无法平衡损耗和直流偏置特性、成本,但其工艺相对较为成熟,可靠性和稳定性也经过了时间的验证。因此,如果能在传统磁粉芯的基础上,对目前工艺较为成熟的传统磁粉芯进行研究,在保持较低成本、较高直流偏置能力的前提下,尽可能多的降低磁粉芯的高频损耗成了当前研究的热点和难点。
简单的机械复合,没有办法使得磁粉芯特性有较好的综合性能。通过对复合粉末材料特性的研究,适当的改变复合粉末中粉末的表面形貌,合理的包覆工艺,形成完整的包覆层,以及一定的热处理工艺,制备的复合磁粉芯,性能接近于非晶磁粉芯,同时成本低于非晶磁粉芯。
发明内容
本发明的目的是生产制备一种μ26复合磁粉芯,该合金磁心特别适合目前低压大电流、高功率密度、高频化的要求,可以替代部分铁粉心,铁硅铝粉磁芯,铁镍磁粉心、非晶磁粉芯等产品,使用本发明制备的的磁粉芯做成的电感器可以应用到逆变电源、电力有源功率因数补偿电路(PFC)、太阳光伏系统电源滤波;不间断电源(UPS),也可制作成高功率密度一体电感器,大量应用到负载点POL和VRM电源中。
本发明采取下述技术方案:
(a)合金粉末复合: 将机械破碎铁硅铝、气雾化铁硅铝、气雾化铁硅、气雾化铁镍、气雾化铁镍钼中的两种或两种以上合金粉末进行混合充分。
(b)钝化:针对不同合金粉末的复合,通过调整钝化工艺,在复合粉末中添加抗氧化材料,解决不同粉末钝化工艺要求不同的问题。磷化液加入的比例为0.1%~1%,并用5%~10%的去离子水稀释;
(c)绝缘包覆:向烘干的合金粉末中依次添加3.0%~8.0%的氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁中的一种或几种、0.5%~2%的硅酸钠,5%~10%去离子水。混合均匀并烘干,加入0.3%~0.8%的硬脂酸类作润滑剂;
(d)模压成型:磁粉芯的成型压力取1600~2100MPa,,成型后倒角;
(e)热处理:成型后的磁粉芯在600~800℃的氮气或氩气环境中保温30~90min;
(f)磁粉芯表面涂层。
进一步的,合金粉末中低成本粉末的比例≥50%。
进一步的,步骤(c)中的水玻璃(硅酸钠)的加入量根据包覆材料的剂量进行调整,保证包覆材料的成膜性和机械强度。
本发明的优点和积极效果:
(1)通过复合粉末选用机械破碎铁硅铝、气雾化铁硅铝、气雾化铁硅、气雾化铁镍、气雾化铁镍钼为制备原料,成本低廉、粉末光洁,球形度高,含氧量低,制得的磁粉芯具有很高的性价比和稳定性的适当处理;
(2)通过对复合粉末的抗氧化处理,合金颗粒表面易均匀包覆,所得磁粉芯具有较低的涡流损耗和良好的直流叠加特性。
(3)采用氧化硅、氧化铝、氧化镁等氧化物以及硅酸钠的等无机材料做包覆粘结,所得复合磁粉芯稳定、可靠、成本低、安全性强。
(4)本发明的磁导率μ60复合磁粉芯的物理性能和磁性能优良,100kHz,1V时,磁粉芯的磁导率μ=60;100kHz,25℃时,磁粉芯在100Oe下,初始磁导率的系数≥0.60;磁粉芯的功率损耗PCV(50kHz,1000Gs)≤400mW/cm3;较好的平衡了成本、功耗、直流偏置、稳定性、可靠性等经济及技术指标。
附图说明
图1为本发明一种μ60复合磁粉芯的制备工艺流程图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解本发明,现结合说明书附图对本发明做进一步的说明。
实施例一:
如图1中μ60复合磁粉芯的制备工艺流程图,按照机械铁硅铝:铁硅:气雾化铁硅铝=1:2:1的质量比进行粉料配比,加入相当于合金粉末质量0.5%的磷化液进行钝化处理,在合金粉末表面形成包覆膜,依次向合金粉末中添加0.5%的氧化硅粉末、0.5%氧化铝(或云母粉)、2%的硅酸钠,4%去离子水混合均匀并烘干过筛,加入0.5%的硬脂酸锌,用φ27.00×φ14.70×11.20(即外径为27.00mm、内径为14.70mm、厚度为11.20mm的环状磁芯)的模具中用1900MPa(19T/cm2)的压力压制成型,成型后的磁粉芯在720℃的氮气或氩气环境中保温60min进行去应力热处理,最后用环氧树脂粉末涂覆在磁粉芯的表面即可。所得磁粉芯的物理特性及磁性能:
1.100kHz,1V时,磁粉芯的磁导率μ=60.5;
2.直流叠加特性:100kHz, 25℃时,磁粉芯在100Oe磁场强度下,初始磁导率的系数=0.645
3.磁粉芯的功率损耗PCV(50kHz,1000Gs)=365mW/cm3
实施例二
如图1中μ60复合磁粉芯的制备工艺流程图,合金粉末比例按照机械铁硅铝:气雾化铁硅=4:6的质量比进行粉料配比,加入相当于合金粉末质量1.0%的磷化液进行钝化处理,在合金粉末表面形成包覆膜,依次向合金粉末中添加5%的氧化硅粉末、1%氧化铝(或云母粉)、2%的硅酸钠,4%去离子水混合均匀并烘干过筛,加入0.5%的硬脂酸锌,后续工艺步骤按照实施例一进行。所得磁粉芯的物理特性及磁性能:
1.100kHz时,磁粉芯的磁导率μ=58.1;
2.直流叠加特性:100kHz, 25℃时,磁粉芯在100Oe磁场强度下,初始磁导率的系数=0.63
3.磁粉芯的功率损耗PCV(50kHz,1000Gs)=391mW/cm3
实施例三:
如图1中μ60复合磁粉芯的制备工艺流程图,合金粉末比例按照气雾化铁硅铝:气雾化铁硅=6:4的质量比进行粉料配比,加入相当于合金粉末质量0.8%的磷化液进行钝化处理,在合金粉末表面形成包覆膜,依次向合金粉末中添加0.8%的氧化硅粉末、0.3%氧化铝(或云母粉)、1.5%的硅酸钠,4%去离子水混合均匀并烘干过筛,加入0.5%的硬脂酸锌,后续工艺步骤按照实施例一进行。所得磁粉芯的物理特性及磁性能:
1.100kHz,1V时,磁粉芯的磁导率μ=59.6;
2.直流叠加特性:100kHz, 25℃时,磁粉芯在100Oe磁场强度下,初始磁导率的系数=0.62
3.磁粉芯的功率损耗PCV(50kHz,1000Gs)=371mW/cm3。
本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进,或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种μ60复合磁粉芯的的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(a)合金粉末复合: 将机械破碎铁硅铝、气雾化铁硅铝、气雾化铁硅、气雾化铁镍、气雾化铁镍钼中的两种或两种以上合金粉末进行混合充分。
(b)钝化:针对不同合金粉末的复合,通过调整钝化工艺,在复合粉末中添加抗氧化材料,解决不同粉末钝化工艺要求不同的问题。磷化液加入的比例为0.1%~1%,并用5%~10%的去离子水稀释;
(c)绝缘包覆:向烘干的合金粉末中依次添加0.5%~1.0%的氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁中的一种或几种、0.5%~2%的硅酸钠,5%~10%去离子水,混合均匀并烘干后,加入0.3%~0.8%的硬脂酸类作润滑剂;
(d)模压成型:磁粉芯的成型压力取1600~2100MPa,成型后倒角;
(e) 热处理:成型后的磁粉芯在600~800℃的氮气或氩气环境中保温30~90min;
(f)磁粉芯表面涂层。
2.根据权利要求1所述一种μ26复合磁粉芯的制备方法,其特征在于,合金粉末中低成本粉末的比例≥50%。
3.根据权利要求1所述 一种μ60复合磁粉芯的制备方法,其特征在于,步骤(c)中的水玻璃(硅酸钠)的加入量根据包覆材料的剂量进行调整,保证包覆材料的成膜性和机械强度。
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