CN107492444A

CN107492444A - 一种μ60复合磁粉芯的制备方法

Info

Publication number: CN107492444A
Application number: CN201710593949.0A
Authority: CN
Inventors: 潘晓强; 柏海明; 王璨
Original assignee: Tiantong (lu'an) New Material Co Ltd
Current assignee: Tiantong (lu'an) New Material Co Ltd
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2017-12-19

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

一种μ60复合磁粉芯的制备方法

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P_CV（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

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：

（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；

（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。