CN112635146B - 一种高频应用的软磁混合粉末及其制备方法和用途 - Google Patents

一种高频应用的软磁混合粉末及其制备方法和用途 Download PDF

Info

Publication number
CN112635146B
CN112635146B CN202011448098.9A CN202011448098A CN112635146B CN 112635146 B CN112635146 B CN 112635146B CN 202011448098 A CN202011448098 A CN 202011448098A CN 112635146 B CN112635146 B CN 112635146B
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic
powder
soft magnetic
magnetic powder
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011448098.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112635146A (zh
Inventor
金志洪
胡江平
张丛
韩相华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Original Assignee
Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd filed Critical Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Priority to CN202011448098.9A priority Critical patent/CN112635146B/zh
Publication of CN112635146A publication Critical patent/CN112635146A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112635146B publication Critical patent/CN112635146B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14766—Fe-Si based alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14766—Fe-Si based alloys
    • H01F1/14791—Fe-Si-Al based alloys, e.g. Sendust
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0246—Manufacturing of magnetic circuits by moulding or by pressing powder

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

本发明提供了一种高频应用的软磁混合粉末及其制备方法和用途，特别是一种高频应用的具备高磁导率且高频低损耗的混合磁性粉末及其制备方法和用途。本发明通过将不同磁特性、不同粒度分布的磁性粉末进行表面氮氧化硅化处理，得到表面包覆有氮氧化硅薄膜的磁性粉末，并铜将不同的磁性粉末进行搭配堆积，在常规的压制压力下就能够达到高堆积密度和超高绝缘电阻，具有重要的应用价值。

Description

一种高频应用的软磁混合粉末及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于电感电子元件制造技术领域，尤其涉及一种高频应用的软磁混合粉末及其制备方法和用途。
背景技术
由于电子技术的进步和市场的发展趋势，促使电感元件朝向高频化、小型化和低功耗的目标发展。将不同的磁性粉末混合再通过压力成型制程形成磁性体或磁芯用于制造电感元件的技术已为人所熟知，其中使用的压粉磁芯可由软磁材料和含有粘着材料的软磁粉末混合物所制成，然后再将这种含有磁性粉末和粘着材料的混合物经由压力成型制程形成磁性体或磁芯。利用软磁粉末制成的磁芯部件可以用作具有高磁导率的磁性材料件，被应用于限制和引导电气、机电和磁性装置如升压电路、发电、变电设备中使用的电抗器、变压器、扼流线圈等电感器中，具备这样的压粉芯的电感器兼备磁导率高、铁损低和直流叠加特性优异等特性。
一般在电子应用，特别是交流电(AC)应用中，磁芯部件的两个关键特征为磁导率和磁芯损耗特征。材料的磁导率提供材料变得磁化的能力或材料携带磁通量的能力的指示。磁导率定义为诱发磁通量与磁化力或场强度的比。当磁性材料曝露于快速改变磁场时，磁芯的总能量因出现磁滞损耗和/或涡电流损耗而减少。磁滞损耗由所需能量消耗超过磁芯部件内的保留磁力所造成。涡电流损耗由磁芯部件中产生电流所造成且基本上产生电阻损耗。
CN103415899B提供了一种压粉磁心用铁基软磁性粉末，其是在压粉磁心用铁基软磁性粉末的表面形成磷酸系化成被膜，并在此被膜表面形成有硅酮树脂被膜。通过上述的磷酸系和硅酮树脂，对粉末包覆形成绝缘被膜，达到提高粉末绝缘电阻、热稳定性及降低涡流损耗的目的。但是由于磷酸系韧性低，在增加了成型压力的情况下，有时涂层膜会破损，且在650℃以上的退火温度下不太稳定，进而会大幅度增加涡流损耗而恶化电感性能。
CN102543350A提供了一种磁通密度、铁损以及机械强度优越的压粉磁心，其通过将铁基软磁性粉末与多羟基羧酸酰胺等润滑剂混合制成混合物，并将该混合物压缩成型得到压粉成形体，达到高磁通密度的效果。该发明虽然通过优化润滑剂体系达到高的压制密度(高磁通密度)，但还不足以满足现有电感小型化后要求的高频低损耗且高磁导率的性能，还需要进一步地提高磁通密度。
上述方案中所述磁性粉末存在韧性较差、损耗较大及磁导率低等缺点，因此，开发一种用于制造电感电子元件的混合磁性粉末，特别是一种高频应用的具备高磁导率、高频低损耗且在常规的压制压力下就能够达到高堆积密度、超高绝缘电阻的混合磁性粉末，是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高频应用的软磁混合粉末及其制备方法和用途，特别是一种高频应用的具备高磁导率且高频低损耗的混合磁性粉末及其制备方法和用途。本发明通过将不同磁特性、不同粒度分布的磁性粉末进行表面氮氧化硅化处理，得到表面包覆有氮氧化硅薄膜的磁性粉末，再通过对不同的磁性粉末进行搭配堆积，在常规的压制压力下就能够达到高堆积密度和超高绝缘电阻。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种软磁混合粉末，所述软磁混合粉末包括第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末；
所述第二磁性粉末和第三磁性粉末的中位粒径均小于第一磁性粉末的中位粒径；所述第二磁性粉末和所述第三磁性粉末的磁特性不同；
所述第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末表面均包覆有氮氧化硅薄膜。
本发明所述磁性粉末表面包覆的氮氧化硅膜可以保护磁性粉末，避免出现磁滞损耗和/或涡电流损耗的问题。
优选地，所述第一磁性粉末表面的氮氧化硅薄膜的厚度为10～120nm，例如：10nm、20nm、30nm、40nm、70nm、90nm或120nm等，优选为20～100nm，进一步优选为30～50nm。
优选地，所述第二磁性粉末表面的氮氧化硅薄膜的厚度为8～40nm，例如：8nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm或40nm等，优选为15～25nm。
优选地，所述第三磁性粉末表面的氮氧化硅薄膜的厚度为15～70nm，例如：15nm、25nm、35nm、45nm、60nm或70nm等，优选为20～50nm。
本发明所述磁性粉末表面包覆的氮氧化硅膜厚度处在上述范围可以使粉末绝缘电阻较低、高频下涡流损耗较低、初始磁导率较高以及磁滞损耗较小。
优选地，所述第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末均各自独立的通过合金粉末表面包覆氮氧化硅薄膜得到。
优选地，制备所述第一磁性粉末的第一合金粉末包括Fe-Si-Al软磁合金、Fe-Ni软磁合金、Fe-Si软磁合金、Fe-Si-Cr软磁合金和Fe-Si-Ni软磁合金中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，制备所述第二磁性粉末的第二合金粉末包括Fe-Si-Al软磁合金、Fe-Ni软磁合金、Fe-Si软磁合金、Fe-Si-Cr软磁合金、Fe-Si-Ni软磁合金和羰基铁粉中任意一种或至少两种的组合。
优选地，制备所述第三磁性粉末的第三合金粉末为非晶合金，优选所述非晶合金包括Fe-Si-B类非晶合金、Fe-Si-Cr-B类非晶合金和羰基铁粉非晶合金中任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述第一磁性粉末的中值粒径D50为15～45μm，例如：15μm、20μm、25μm、30μm、35μm或45μm等，优选为21～30μm。
优选地，所述第二磁性粉末的中值粒径D50为1.5～10μm，例如：1.5μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等，优选为4～7μm。
优选地，所述第三磁性粉末的中值粒径D50为3～10μm，例如：3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等，优选为5～8μm。
本发明所述三种磁性粉末的中值粒径D50在上述范围内能够实现不同种粉末有效地粒度搭配堆积，从而获得应用高频条件下良好的磁导率、降低磁芯损耗。
优选地，以所述混合磁性粉末的质量为100％计，所述第一磁性粉末的质量百分含量为50～80％，例如：50％、60％、65％、70％、75％或80％等。
优选地，所述第二磁性粉末占混合磁性粉末的质量百分含量为10～40％，例如：10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％等。
优选地，所述第三磁性粉末占混合磁性粉末的质量百分含量为5～15％，例如：5％、6％、7％、8％、9％、10％12％或15％等。
本发明所述混合磁性粉末质量占比需在上述范围内，以减少磁芯损耗、防止初始磁导率和大电流下叠加DCB100Oe性能偏低的风险。
第二方面，本发明提供了第一方面所述软磁混合粉末的制备方法，所述制备方法包括：将第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末进行均匀化处理，得到所述软磁混合粉末。
优选地，所述均匀化处理在三维混合机中进行。
优选地，所述均匀化处理的时间为1～2h，例如：1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h或2h等。
优选地，所述第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末的制备方法包括：在第一合金粉末、第二合金粉末及第三合金粉末表面分别沉积氮氧化硅膜，分别得到所述第一磁性粉末、所述第二磁性粉末及所述第三磁性粉末。
优选地，所述沉积氮氧化硅膜的方法包括常压气相化学沉积。
优选地，所述沉积氮氧化硅膜的装置包括连续管式退火炉。
优选地，所述沉积氮氧化硅膜的温度为350～850℃，例如：350℃、400℃、500℃、600℃、700℃或850℃等。
优选地，本发明所述第一磁性粉末沉积氮氧化硅膜的温度为550～850℃，所述第二磁性粉末沉积氮氧化硅膜的温度为350～550℃，所述第三磁性粉末沉积氮氧化硅膜的温度为400～650℃。
优选地，所述常压气相化学沉积的方法需在SiH4和/或NH3的气体氛围下进行，优选为SiH4和NH3的组合。
优选地，所述SiH4和NH3的流量比例为1:(15～20)，例如1:15、1:16、1:17、1:18、1:19或1:20等。
优选地，所述SiH4和NH3的总流量速率为0.5～1.0L/min，例如0.5L/min、0.6L/min、0.7L/min、0.8L/min、0.9L/min或1.0L/min等。
优选地，所述沉积的时间均为0.5～4h，例如：0.5h、1h、2h、3h或4h等。
本发明通过控制SiH4与NH3的流量比例、总流量速率以及反应时间，从而获得不同的粉末表面氮氧化硅膜厚度，进而控制粉末绝缘电阻、高频下涡流损耗、初始磁导率以及磁滞损耗。
第三方面，本发明提供了一种磁芯，所述磁芯的制备过程采用如第一方面所述的软磁混合粉末。
本发明所述的磁芯为柱状，所述磁芯可应用于500KHz～5MHz的高频。
第四方面，本发明还提供了一种如第三方面所述的磁芯的制备方法，所述制备方法包括：
将第一方面所述软磁混合粉末与粘结剂混合，经包覆、造粒、成型、退火，得到所述磁芯。
优选地，所述粘结剂包括硅酮有机树脂粘结剂。
优选地，所述粘结剂以溶液形式加入。
优选地，所述溶液的溶剂为质量分数为10％的丙酮。
优选地，以所述软磁混合粉末与粘结剂的质量之和为100％计，所述粘结剂的质量百分含量为0.5～2.0％，例如：0.5％、0.8％、1.0％、1.5％、1.7％或2.0％等。
优选地，所述成型的方法包括压制。
优选地，所述压制的压力为1500～2000Mpa，例如：1500Mpa、1600Mpa、1700Mpa、1800Mpa、1900Mpa或2000Mpa等。
优选地，所述退火的温度400～750℃，例如：400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃或750℃等。
优选地，所述退火的气氛为氮气、氢气和空气中的任意一种或至少两种的组合。
第五方面，本发明还提供了一种电子元件，所述电子元件包括如第三方面所述的磁芯。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(a)本发明提供的软磁混合粉末将不同磁特性和不同粒度分布的磁性粉末进行不同的表面绝缘处理及搭配堆积，在常规的压制压力下就能够达到高堆积密度和超高绝缘电阻。
(b)本发明提供的表面沉积氮氧化硅膜处理的软磁混合粉末，经压制并退火后的磁芯兼备磁导率高、高频损耗低和直流叠加特性优异等优势。
(c)使用本发明所述软磁混合粉末制备的磁芯在大电流下100Oe磁导率性能在37.3以上，同时磁芯损耗Pcv保持在3500mW/cm3以下，通过调节软磁粉末的氮氧化硅膜厚度可以进一步将磁芯性能提高，使其在大电流下100Oe磁导率性能达到39.8以上，同时磁芯损耗Pcv保持在3500mW/cm3以下。
附图说明
图1是本发明实施例1所提供磁芯的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种高频应用的磁芯的制备方法，包括如下步骤：
(1)将D50为25.6μm的Fe-Si-Al软磁合金在700℃连续管式退火炉内通入以SiH4和NH3作为反应气体的气氛中，其中SiH4与NH3的流量比例控制在1:20，总流量速率为0.8L/min，反应3h，获得表面包覆有58nm氮氧化硅膜的第一软磁粉末；将D50为5.8μm的Fe-Ni软磁合金在500℃连续管式退火炉内通入以SiH4和NH3作为反应气体的气氛中，其中SiH4与NH3的流量比例控制在1:15，总流量速率为0.5L/min，反应1h，获得表面包覆有26nm氮氧化硅膜的第二软磁粉末；将D50为3.8μm的羰基铁粉软磁合金在420℃连续管式退火炉内通入以SiH4和NH3作为反应气体的气氛中，其中SiH4与NH3的流量比例控制在1:15，总流量速率为0.5L/min，反应1h，获得表面包覆有22nm氮氧化硅膜的第三软磁粉末；
(2)取步骤(1)制备得到的140kg第一软磁粉末、50kg第二软磁粉末和10kg第三软磁粉末混合置于包覆机内，缓慢地加入1.0wt％的硅酮有机树脂粘结剂(其溶剂为10wt％的丙酮溶液)，在半干的状态时通过造粒机，制成一定圆度的柱状软磁粉料；
(3)将步骤(2)得到的柱状软磁粉料在1700MPa的压制力下压制成型，得到Φ26.92*Φ14.73*11.18的半成品磁芯，通过660℃温度下退火，退火气氛为氮气，以去除磁芯的压制应力，得到所述磁芯。
实施例2
本实施例提供了一种高频应用的磁芯的制备方法，包括如下步骤：
(1)将D50为25.6μm的Fe-Si-Al软磁合金在700℃连续管式退火炉内通入以SiH4和NH3作为反应气体的气氛中，其中SiH4与NH3的流量比例控制在1:20，总流量速率为0.8L/min，反应3h，获得表面包覆有58nm氮氧化硅膜的第一软磁粉末；将D50为5.8μm的Fe-Ni软磁合金在500℃连续管式退火炉内通入以SiH4和NH3作为反应气体的气氛中，其中SiH4与NH3的流量比例控制在1:15，总流量速率为0.5L/min，反应1h，获得表面包覆有26nm氮氧化硅膜的第二软磁粉末；将D50为7.2μm的Fe-Si-Cr-B软磁合金在420℃连续管式退火炉内通入以SiH4和NH3作为反应气体的气氛中，其中SiH4与NH3的流量比例控制在1:15，总流量速率为0.5L/min，反应3h，获得表面包覆有28nm氮氧化硅膜的第三软磁粉末；
(2)取步骤(1)制备得到的140kg第一软磁粉末、50kg第二软磁粉末和10kg第三软磁粉末混合置于包覆机内，缓慢地加入1.0wt.％的硅酮有机树脂粘结剂(其溶剂为10wt.％的丙酮溶液)，在半干的状态时通过造粒机，制成一定圆度的柱状软磁粉料；
(3)将步骤(2)得到的柱状软磁粉料在1700MPa的压制力下压制成型，得到Φ26.92*Φ14.73*11.18的半成品磁芯，通过660℃温度下退火，退火气氛为氮气，以去除磁芯的压制应力，得到所述磁芯。
实施例3
本实施例与实施例1区别仅在于第一软磁粉末制备过程中反应时间为0.5h，获得表面包覆有8nm氮氧化硅膜的第一软磁粉末，其他条件与参数与实施例1完全形同。
实施例4
本实施例与实施例1区别仅在于第一软磁粉末制备过程中反应时间为5h，获得表面包覆有158nm氮氧化硅膜的第一软磁粉末，其他条件与参数与实施例1完全形同。
实施例5
本实施例与实施例1区别仅在于第二软磁粉末制备过程中反应时间为0.5h，获得表面包覆有7nm氮氧化硅膜的第二软磁粉末，其他条件与参数与实施例1完全形同。
实施例6
本实施例与实施例1区别仅在于第二软磁粉末制备过程中反应时间为1.5h，获得表面包覆有55nm氮氧化硅膜的第二软磁粉末，其他条件与参数与实施例1完全形同。
实施例7
本实施例与实施例1区别仅在于第三软磁粉末制备过程中反应时间为0.4h，获得表面包覆有12nm氮氧化硅膜的第三软磁粉末，其他条件与参数与实施例1完全形同。
实施例8
本实施例与实施例1区别仅在于第一软磁粉末制备过程中反应时间为1.5h，获得表面包覆有73nm氮氧化硅膜的第一软磁粉末，其他条件与参数与实施例1完全形同。
对比例1
本对比例与实施例1区别仅在于调整第一软磁粉末为200kg、第二软磁粉末为0kg、第三软磁粉末为0kg，即，不含有第二软磁粉末和第三软磁粉末，其他参数和条件与实施例1中完全相同。
对比例2
本对比例与实施例1区别仅在于调整第一软磁粉末为150kg、第二软磁粉末为50kg、第三软磁粉末为0kg，即，不含有第三软磁粉末，其他参数和条件与实施例1中完全相同。
对比例3
本对比例与实施例1区别仅在于所述三种磁性粉末均未包覆氮氧化硅膜，即，不包含步骤(1)，其他参数和条件与实施例1中完全相同。
性能测试：
将上述实施例1-8和对比例1-3所得退火后的磁芯，将线圈的卷绕数设为30匝，利用英国稳科WK3260B精密磁性元件分析仪测评磁芯的初始磁导率μi及大电流下叠加DCB100Oe性能；将线圈的卷绕数设为30*5匝，利用日本岩崎SY-8218软磁B-H分析仪测评磁芯在不同频率、外磁场下的磁芯损耗，在本发明主要测评高频1M、外磁场50mT下的条件为特征值。其中，大电流下100Oe磁导率性能为初始磁导率μi与叠加DCB100Oe的乘积，能够更好地解释所述磁芯的性能，测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002825577390000111
由上表可知，使用本发明所述软磁混合粉末制备的磁芯在大电流下100Oe磁导率性能在37.3以上，同时磁芯损耗Pcv保持在3500mW/cm3以下，其中由实施例1-2可得，本发明制备的磁芯大电流下100Oe磁导率性能可达到39.8以上，同时磁芯损耗Pcv可保持在2965mW/cm3以下。
由实施例1和实施例3-8对比可得，磁性粉末Ⅰ表面的氮氧化硅-Si-O-N-薄膜厚度需控制在10-120nm，磁性粉末Ⅱ表面的氮氧化硅-Si-O-N-薄膜厚度需控制在8-40nm，磁性粉末Ⅲ表面的氮氧化硅-Si-O-N-薄膜厚度需控制在15-70nm，若不在上述范围内，可能会无法形成稳定高效的氮氧化硅膜，造成磁芯损耗严重恶化或初始磁导率偏低、大电流下叠加DCB100Oe性能偏低、磁芯损耗严重恶化等风险。
对比实施例1和对比例1和2可得，将三种磁性粉末混合，由于非晶合金的高电阻绝缘性，能够很好地降低高频下的涡流损耗，从而降低了磁芯的磁芯损耗；将不同磁特性的不同粒度的磁性粉末进行合理的搭配堆积，从而优化磁芯初始磁导率μi，特别是大电流下叠加DCB100Oe性能大幅度地提高，以满足现在电感小型化的发展趋势。
由实施例1和对比例3对比可得，当磁性粉末表面没有包覆氮氧化硅膜，绝缘电阻过小，高频下涡流损耗过高。
综上所述，使用本发明所述软磁粉末制备的磁芯，其损耗Pcv保持在3500mW/cm3以下，同时保证大电流下100Oe磁导率维持在39左右。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (37)

1.一种软磁混合粉末，其特征在于，所述软磁混合粉末包括第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末；
所述第二磁性粉末和第三磁性粉末的中位粒径均小于第一磁性粉末的中位粒径；所述第二磁性粉末和所述第三磁性粉末的磁特性不同；
所述第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末表面均包覆有氮氧化硅薄膜；
所述第一磁性粉末表面的氮氧化硅薄膜的厚度为10～120nm，所述第二磁性粉末表面的氮氧化硅薄膜的厚度为15～25nm，所述第三磁性粉末表面的氮氧化硅薄膜的厚度为15～70nm；
制备所述第一磁性粉末的第一合金粉末包括Fe-Si-Al软磁合金、Fe-Ni软磁合金、Fe-Si软磁合金、Fe-Si-Cr软磁合金和Fe-Si-Ni软磁合金中的任意一种或至少两种的组合，制备所述第二磁性粉末的第二合金粉末包括Fe-Si-Al软磁合金、Fe-Ni软磁合金、Fe-Si软磁合金、Fe-Si-Cr软磁合金、Fe-Si-Ni软磁合金和羰基铁粉中的任意一种或至少两种的组合，制备所述第三磁性粉末的第三合金粉末为非晶合金，所述非晶合金包括Fe-Si-B类非晶合金、Fe-Si-Cr-B类非晶合金和羰基铁粉非晶合金中的任意一种或至少两种的组合。
2.如权利要求1所述的软磁混合粉末，其特征在于，所述第一磁性粉末表面的氮氧化硅薄膜的厚度为20～100nm。
3.如权利要求2所述的软磁混合粉末，其特征在于，所述第一磁性粉末表面的氮氧化硅薄膜的厚度为30～50nm。
4.如权利要求1所述的软磁混合粉末，其特征在于，所述第三磁性粉末表面的氮氧化硅薄膜的厚度为20～50nm。
5.如权利要求1所述的软磁混合粉末，其特征在于，所述第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末均各自独立地通过合金粉末表面包覆氮氧化硅薄膜得到。
6.如权利要求1所述的软磁混合粉末，其特征在于，所述第一磁性粉末的中值粒径D50为15～45μm。
7.如权利要求6所述的软磁混合粉末，其特征在于，所述第一磁性粉末的中值粒径D50为21～30μm。
8.如权利要求1所述的软磁混合粉末，其特征在于，所述第二磁性粉末的中值粒径D50为1.5～10μm。
9.如权利要求8所述的软磁混合粉末，其特征在于，所述第二磁性粉末的中值粒径D50为4～7μm。
10.如权利要求1所述的软磁混合粉末，其特征在于，所述第三磁性粉末的中值粒径D50为3～10μm。
11.如权利要求10所述的软磁混合粉末，其特征在于，所述第三磁性粉末的中值粒径D50为5～8μm。
12.如权利要求1所述的软磁混合粉末，其特征在于，以所述软磁混合粉末的质量为100％计，所述第一磁性粉末的质量百分含量为50～80％。
13.如权利要求1所述的软磁混合粉末，其特征在于，以所述软磁混合粉末的质量为100％计，所述第二磁性粉末占软磁混合粉末的质量百分含量为10～40％。
14.如权利要求1所述的软磁混合粉末，其特征在于，以所述软磁混合粉末的质量为100％计，所述第三磁性粉末占软磁混合粉末的质量百分含量为5～15％。
15.如权利要求1-14任一项所述的软磁混合粉末的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末进行均匀化处理，得到所述软磁混合粉末。
16.如权利要求15所述的软磁混合粉末的制备方法，其特征在于，所述均匀化处理在三维混合机中进行。
17.如权利要求15所述的软磁混合粉末的制备方法，其特征在于，所述均匀化处理的时间为1～2h。
18.如权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末的制备方法包括：在第一合金粉末、第二合金粉末及第三合金粉末表面分别沉积氮氧化硅膜，分别得到所述第一磁性粉末、所述第二磁性粉末及所述第三磁性粉末。
19.如权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述沉积氮氧化硅膜的方法包括常压气相化学沉积。
20.如权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述沉积氮氧化硅膜的装置包括连续管式退火炉。
21.如权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述沉积氮氧化硅膜的温度为350～850℃。
22.如权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述常压气相化学沉积需在SiH4和/或NH3的气体氛围下进行。
23.如权利要求22所述的制备方法，其特征在于，所述常压气相化学沉积需在SiH4和NH3的组合气体氛围下进行。
24.如权利要求23所述的制备方法，其特征在于，所述SiH4和NH3的流量比例为1:(15～20)。
25.如权利要求23所述的制备方法，其特征在于，所述SiH4和NH3的总流量速率为0.5～1.0L/min。
26.如权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述沉积的时间均为0.5～4h。
27.一种磁芯，其特征在于，所述磁芯含有如权利要求1-14任一项所述的软磁混合粉末。
28.一种如权利要求27所述的磁芯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将权利要求1-14任一项所述的软磁混合粉末与粘结剂混合，经包覆、造粒、成型、退火，得到所述磁芯。
29.如权利要求28所述的磁芯的制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括硅酮有机树脂粘结剂。
30.如权利要求28所述的磁芯的制备方法，其特征在于，所述粘结剂以溶液形式加入。
31.如权利要求30所述的磁芯的制备方法，其特征在于，所述溶液的溶剂为质量分数为10％的丙酮。
32.如权利要求28所述的磁芯的制备方法，其特征在于，以所述软磁混合粉末与粘结剂的质量之和为100％计，所述粘结剂的质量百分含量为0.5～2.0％。
33.如权利要求28所述的磁芯的制备方法，其特征在于，所述成型的方法包括压制。
34.如权利要求33所述的磁芯的制备方法，其特征在于，所述压制的压力为1500～2000Mpa。
35.如权利要求28所述的磁芯的制备方法，其特征在于，所述退火的温度400～750℃。
36.如权利要求28所述的磁芯的制备方法，其特征在于，所述退火的气氛为氮气、氢气和空气中的任意一种或至少两种的组合。
37.一种电子元件，其特征在于，所述电子元件包括如权利要求27-36任一项所述的磁芯。
CN202011448098.9A 2020-12-09 2020-12-09 一种高频应用的软磁混合粉末及其制备方法和用途 Active CN112635146B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011448098.9A CN112635146B (zh) 2020-12-09 2020-12-09 一种高频应用的软磁混合粉末及其制备方法和用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011448098.9A CN112635146B (zh) 2020-12-09 2020-12-09 一种高频应用的软磁混合粉末及其制备方法和用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112635146A CN112635146A (zh) 2021-04-09
CN112635146B true CN112635146B (zh) 2022-06-07

Family

ID=75310314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011448098.9A Active CN112635146B (zh) 2020-12-09 2020-12-09 一种高频应用的软磁混合粉末及其制备方法和用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112635146B (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104008844B (zh) * 2014-01-20 2017-05-10 横店集团东磁股份有限公司 一种软磁合金材料的制备加工方法
CN104498895B (zh) * 2014-12-23 2017-02-22 国家纳米科学中心 一种超薄氮氧化硅膜材料及其制备方法和用途
US10593449B2 (en) * 2017-03-30 2020-03-17 International Business Machines Corporation Magnetic inductor with multiple magnetic layer thicknesses
JP7222220B2 (ja) * 2018-10-31 2023-02-15 Tdk株式会社 磁性体コアおよびコイル部品
CN110310794A (zh) * 2019-07-04 2019-10-08 三积瑞科技（苏州）有限公司 一种混合软磁材料及其制备的一体成型电感

Also Published As

Publication number Publication date
CN112635146A (zh) 2021-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8810353B2 (en) Reactor and method for manufacturing same
JP5924480B2 (ja) 磁性粉末材料、その磁性粉末材料を含む低損失複合磁性材料、及びその低損失複合磁性材料を含む磁性素子
CN102637518B (zh) 一种铁基复合磁粉芯的制备方法
EP1077454B1 (en) Composite magnetic material
JP5522173B2 (ja) 複合磁性体及びその製造方法
JP5063861B2 (ja) 複合圧粉磁心及びその製造法
JP5053195B2 (ja) 圧粉磁心及びその製造方法
JP2007126696A (ja) 表面高Ｓｉ層被覆鉄粉末の製造方法
JP2003217919A (ja) 圧粉磁芯及びこれを用いた高周波リアクトル
JP2012204744A (ja) 軟磁性金属粉末及びその製造方法、圧粉磁心及びその製造方法
CN112635146B (zh) 一种高频应用的软磁混合粉末及其制备方法和用途
WO2003060930A1 (fr) Noyau magnetique de poudre et reacteur haute frequence utilisant ce noyau
CN112635147A (zh) 一种软磁性粉末及其制备方法和用途
CN110537233B (zh) 复合磁性体的制造方法
JP6742674B2 (ja) 金属粉末
JP4568691B2 (ja) 圧粉磁芯用マグネタイト−鉄−コバルト複合粉末、その製造方法およびこれを用いた圧粉磁芯
JP7148734B2 (ja) 金属粉末及びその圧粉体並びにそれらの製造方法
CN108292549B (zh) 软磁合金
JPH11260617A (ja) 圧粉磁芯、その製造方法、および巻線部品
KR102149296B1 (ko) 직류중첩특성이 우수한 연자성 코어 및 그 제조방법
JP2022022988A (ja) 金属粉末
WO2022070786A1 (ja) 圧粉磁心
JP2001057307A (ja) 複合磁性材料
CN114373595A (zh) 一种高性能磁性材料及其制备方法
CN114373596A (zh) 一种磁性材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant