CN109979740A - 低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法 - Google Patents

低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法,制备方法依次经过制备金属软磁粉末、磷化处理、烘干、绝缘包覆、烘干过筛、压制成型、退火烧结。本发明的优点在于获得了磁导率为60‑70、低磁芯损耗270 mW/cm3(测试条件为50 kHz,100 mT)的性能。

Description

低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法
技术领域
本发明涉及金属软磁领域,特别涉及一种低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法。
背景技术
随着日新月异的科技发展,设备小型化、轻型化导致电子器件必须小型化和高功率密度化,因此必须使用具有高磁通密度、高直流偏置性能以及高频低损耗的磁粉芯材料。
Fe-Si-Al磁粉芯作为一种高频性能好、成本低的软磁材料,在输出电感线路滤波器和功率因素校正器等器件中得到了广泛应用,其市场需求日益增加。
功率损耗与绝缘剂的种类、添加量、成型压力和退火温度有着重要的关系。因此,如何改进其性能成为现今研究的一大挑战。发明CN107610871A公布的磁导率为60的Fe-Si磁粉芯的功率损耗为583.3 mW/cm3左右(测试条件为50 kHz,100 mT)。
发明内容
本发明的目的在于通过对铁硅铝磁粉的绝缘包覆,获得一种制备低磁芯损耗的磁粉芯的方法。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
本申请实施例公开了一种低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法,包括如下步骤:
S1 制备金属软磁粉末,将不同粒径的铁硅铝粉充分混合;
S2 磷化处理,将2wt%磷酸倒入丙酮中搅拌,然后将步骤S1中金属软磁粉末倒入磷酸丙酮溶液中搅拌均匀至丙酮挥发完全;
S3 烘干,将步骤S2反应后的粉末烘干;
S4 绝缘包覆,将云母、3.5wt%水玻璃倒入装有纯水的烧杯中,用玻璃棒搅拌均匀,倒入步骤S3中烘干后的粉末,搅拌均匀同时油浴加热将溶液蒸干,在蒸干后的粉末中加入0.6wt%硬脂酸锌,继续搅拌均匀;
S5 烘干过筛,将步骤S4得到的粉末烘干,研磨后过100目筛;
S6 压制成型,将步骤S5得到的粉末压制成型得到样品;
S7 退火烧结,将所述样品置于气氛炉中,于氩气气氛下烧结。
优选的,在上述低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法中,所述步骤S1中,不同粒径的铁硅铝粉的粒径分别为48μm、75μm、125μm。
优选的,在上述低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法中,所述步骤S1中,48μm、75μm、125μm粒径的铁硅铝粉的质量比为1:8:1。
优选的,在上述低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法中,所述步骤S2中,所述金属软磁粉末与磷酸溶液的质量比为2.5:1。
优选的,在上述低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法中,所述步骤S3中,粉末铺在瓷砖上放入烘箱50 ℃烘干30min。
优选的,在上述低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法中,所述步骤S4中,步骤S3烘干后的粉末、云母、水玻璃、硬脂酸锌的质量比为100:1:3.5:0.6。
优选的,在上述低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法中,所述步骤S6中,成型密度为28t/cm2
优选的,在上述低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法中,所述步骤S7中,烧结温度为600 ℃,保温时间1小时。
优选的,在上述低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法中,所述步骤S4中,云母浓度为0.5wt%~1wt%。
本发明的优点在于:获得了磁导率为60-70、磁芯损耗270 mW/cm3(测试条件为50kHz,100 mT)的性能。
本发明绝缘包覆方法获得的磁粉芯,是一种高频性能好、成本低的软磁材料,同时具有获得了高磁导率和低磁芯损耗,可以应用在输出电感线路滤波器和功率因素校正器等器件中。本发明制备过程清洁环保,性能良好。
具体实施方式
下面将结合实施例阐述低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法。
实施例1:
S1 制备金属软磁粉末,将粒径分别为48μm、75μm、125μm的铁硅铝粉按照质量比为1:8:1充分混合;
S2 磷化处理,将2wt%磷酸倒入丙酮中搅拌,然后将步骤S1中金属软磁粉末倒入磷酸丙酮溶液中搅拌均匀至丙酮挥发完全,金属软磁粉末与磷酸溶液的质量比为2.5:1,丙酮作为溶剂使用,其用量适量即可;
S3 烘干,将步骤S2反应后的粉末铺在瓷砖上放入烘箱50 ℃烘干30min;
S4 绝缘包覆,将1wt%云母、3.5wt%水玻璃倒入装有纯水的烧杯中,用玻璃棒搅拌均匀,倒入步骤S3中烘干后的粉末,搅拌均匀同时油浴加热将溶液蒸干,在蒸干后的粉末中加入0.6wt%硬脂酸锌,继续搅拌均匀,步骤S3烘干后的粉末、云母、水玻璃、硬脂酸锌的质量比为100:1:3.5:0.6;
S5 烘干过筛,将步骤S4得到的粉末烘干,研磨后过100目筛;
S6 压制成型,将步骤S5得到的粉末压制成型得到样品,成型密度为28t/cm2
S7 退火烧结,将样品置于气氛炉中,于氩气气氛下烧结,烧结温度为600 ℃,保温时间1小时。
实施例2
S1 制备金属软磁粉末,将粒径分别为48μm、75μm、125μm的铁硅铝粉按照质量比为1:8:1充分混合;
S2 磷化处理,将2wt%磷酸倒入丙酮中搅拌,然后将步骤S1中金属软磁粉末倒入磷酸丙酮溶液中搅拌均匀至丙酮挥发完全,金属软磁粉末与磷酸溶液的质量比为2.5:1,丙酮作为溶剂使用,其用量适量即可;
S3 烘干,将步骤S2反应后的粉末铺在瓷砖上放入烘箱50 ℃烘干30min;
S4 绝缘包覆,将0.5wt%云母、3.5wt%水玻璃倒入装有纯水的烧杯中,用玻璃棒搅拌均匀,倒入步骤S3中烘干后的粉末,搅拌均匀同时油浴加热将溶液蒸干,在蒸干后的粉末中加入0.6wt%硬脂酸锌,继续搅拌均匀,步骤S3烘干后的粉末、云母、水玻璃、硬脂酸锌的质量比为100:1:3.5:0.6;
S5 烘干过筛,将步骤S4得到的粉末烘干,研磨后过100目筛;
S6 压制成型,将步骤S5得到的粉末压制成型得到样品,成型密度为28t/cm2
S7 退火烧结,将样品置于气氛炉中,于氩气气氛下烧结,烧结温度为600 ℃,保温时间1小时。
实施例1-2中,云母浓度分别为1wt%和0.5wt%,其磁导率及磁芯损耗见下表(测试条件为50 kHz,100 mT):
磁导率 磁芯损耗mW/cm<sup>3</sup>
实施例1 72.3 380
实施例2 57.5 270
云母硅酮绝缘包覆的Fe-Si-Al磁粉芯的磁导率在60~70左右,磁芯损耗在最低可270mW/cm3左右。
经过调控绝缘剂的加入量、成型压力和去应力退火条件等参数条件,获得了磁导率为60-70、磁芯损耗270 mW/cm3(测试条件为50 kHz,100 mT)的性能。
本发明绝缘包覆方法获得的磁粉芯,是一种高频性能好、成本低的软磁材料,同时具有获得了高磁导率和低磁芯损耗,可以应用在输出电感线路滤波器和功率因素校正器等器件中。本发明制备过程清洁环保,性能良好。
增大成型压力可以增大磁粉芯的密度,提高磁导率,提高机械强度,但压力不能过高,以免绝缘层遭到破坏。
退火热处理是影响磁性能的最重要的工艺,退火处理可提高样品的磁导率,降低涡流损耗,在保证绝缘层不被烧蚀的情况下,要尽可能提高热处理温度。此外,热处理时需要一定的保温时间,以使磁粉芯内部的应力释放完全。
本实施方式只是对本专利的示例性说明而并不限定它的保护范围,本领域人员还可以对其进行局部改变,只要没有超出本专利的精神实质,都视为对本专利的等同替换,都在本专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1 制备金属软磁粉末,将不同粒径的铁硅铝粉充分混合;
S2 磷化处理,将2wt%磷酸倒入丙酮中搅拌,然后将步骤S1中金属软磁粉末倒入磷酸丙酮溶液中搅拌均匀至丙酮挥发完全;
S3 烘干,将步骤S2反应后的粉末烘干;
S4 绝缘包覆,将云母、3.5wt%水玻璃倒入装有纯水的烧杯中,用玻璃棒搅拌均匀,倒入步骤S3中烘干后的粉末,搅拌均匀同时油浴加热将溶液蒸干,在蒸干后的粉末中加入0.6wt%硬脂酸锌,继续搅拌均匀;
S5 烘干过筛,将步骤S4得到的粉末烘干,研磨后过100目筛;
S6 压制成型,将步骤S5得到的粉末压制成型得到样品;
S7 退火烧结,将所述样品置于气氛炉中,于氩气气氛下烧结。
2.根据权利要求1所述的低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法,其特征在于,所述步骤S1中,不同粒径的铁硅铝粉的粒径分别为48μm、75μm、125μm。
3.根据权利要求1所述的低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法,其特征在于,所述步骤S1中,48μm、75μm、125μm粒径的铁硅铝粉的质量比为1:8:1。
4.根据权利要求1所述的低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述金属软磁粉末与磷酸溶液的质量比为2.5:1。
5.根据权利要求1所述的低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法,其特征在于,所述步骤S3中,粉末铺在瓷砖上放入烘箱50 ℃烘干30min。
6.根据权利要求1所述的低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法,其特征在于,所述步骤S4中,步骤S3烘干后的粉末、云母、水玻璃、硬脂酸锌的质量比为100:1:3.5:0.6。
7.根据权利要求1所述的低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法,其特征在于,所述步骤S6中,成型密度为28t/cm2。
8.根据权利要求1所述的低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法,其特征在于,所述步骤S7中,烧结温度为600 ℃,保温时间1小时。
9.根据权利要求1所述的低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法,其特征在于,所述步骤S4中,云母浓度为0.5wt%~1wt%。
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