CN112735752A - 一种一体成型共烧电感及其制备方法与应用 - Google Patents

一种一体成型共烧电感及其制备方法与应用 Download PDF

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CN112735752A CN202011547525.9A CN202011547525A CN112735752A CN 112735752 A CN112735752 A CN 112735752A CN 202011547525 A CN202011547525 A CN 202011547525A CN 112735752 A CN112735752 A CN 112735752A
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张丛
韩相华
金志洪
王林科
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Abstract

本发明提供了一种一体成型共烧电感及其制备方法与应用，所述制备方法包括如下步骤：(1)导体穿设于改性磁粉中部，然后在1100‑2200MPa下进行模压成型；(2)保护气氛下对步骤(1)所述模压成型后所得产品进行热处理，得到所述一体成型共烧电感。电感由磁粉经过模压成型制备，提高了直流叠加特性；且导体与磁粉一体成型，所得一体式共烧电感的体积小，空间率用率高；导体与磁粉共同进行热处理，使所得电感的结构更加稳定，功耗更低。

Description

一种一体成型共烧电感及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于电磁技术领域，涉及一种电感，尤其涉及一种一体成型共烧电感及其制备方法与应用。
背景技术
一体成型电感包括座体和绕组本体，所述底座为将绕组本体埋入金属磁性粉末内部压铸而成，其结构特征满足电子产品不断小型化的发展要求，广泛应用于电脑主板、显卡、工控机、服务器、收集、平板电脑及汽车电子产品中；一体成型电感具有高饱和磁通密度，在电路中的主要作用是滤波、振荡、延迟、陷波等，还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波等干扰等作用，微型电感已经成为高端电子制造行业中的关键器件，随着自动化控制技术、智能终端等电子制造领域的进步，电子器件日益向小型化、高性能、高速化发展。
现有的一体成型电感包括座体和绕组本体，所述座体是将绕组本体埋入金属磁性粉末内部压铸而成，其绕组通常为单层或多层有漆包膜包覆的线圈,这种方法制备的电感器只能通过低温烘烤将磁粉中的胶水固化，提高电感强度，电感的成型时的内应力不能得到释放，其功耗较高，适用于低频条件。金属磁性粉末的损耗主要由磁滞损耗和涡流损耗组成，在减小涡流损耗的同时，会导致磁滞损耗增加，这个问题难以同时解决。
CN 104493162A公开了一种铁氧体电感一体成型工艺，所述铁氧体电感一体成型工艺先将铁氧体材料单独进行固相的烧结，然后打碎，进行混料处理后再与铜导体一起一体成型，形成毛坯，然后将毛坯进行低温烧结，最后进行后端处理工序，得到所需电感成品。但所述铁氧体电感一体成型工艺所得电感的抗饱和能力低，需要切割气隙进行改良，这就导致所得电感的体积比较大，不符合器件小型化的趋势，所得电感的实际应用。
CN 110718359A公开了一种表面贴装一体成型电感器的制造结构及方法，所述方法包括如下步骤：预卷制空芯的内置线圈；将磁性粉末和热固性数值的混合物预成型为两组完全相同的压板主体，压板主体具有压合面，压合面具体表现为两侧高，中间低；在成型模具中，将两组压板主体分别放置线圈的正上方和正下方，压板主体的压合面需朝向内置线圈，且内置线圈的两级需分别超出压板主体的两端部范围，而后采用加压和加热，使成型为坯体；成型后内置线圈的两级暴露在坯体外，去除两级的绝缘体后，在坯体两端形成外部电极。这样制成的电感绕组和磁体中间有气隙，整体不紧凑，不如一体成型体积利用率高。
对此，需要提供一种新的一体成型共烧电感及其制备方法，使一体成型共烧电感具有良好的直流叠加特性，且空间利用率高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体成型共烧电感及其制备方法与应用。所述一体成型共烧电感具有良好的直流叠加特性，可以用在大电流和低频情况；且制备方法简单，所得一体成型共烧电感的空间利用率高，效率较高。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种一体成型共烧电感的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)导体穿设于改性磁粉中部，然后在1100-2200MPa下进行模压成型；
(2)保护气氛下对步骤(1)所述模压成型后所得产品进行热处理，得到所述一体成型共烧电感。
本发明采用1100-2200MPa对穿设有导体的改性磁粉进行模压成型，提高了所得一体成型共烧电感的磁密度与功耗性能。压力过低则不利于提高磁密度与功耗性能，压力过高则存在导体短路的问题。而将模压成型后的产品进行热处理，能够有效消除模压成型产生的应力，使结构更加稳定，提高所得一体式共烧电感的磁导率和Q值，从而降低功耗。进一步的，由于导体与磁粉一体成型，所得一体成型电感的体积小，空间利用率高，便于一体式共烧电感的工业化应用。
优选地，步骤(1)所述模压成型的方法包括双向压制。
本发明采用双向压制的方法进行模压成型，使压制成型的磁体密度均匀，不易开裂，且导体居中度良好。
本发明所述模压成型的压力为1100-2200MPa，例如可以是1100MPa、1200MPa、1300MPa、1400MPa、1500MPa、1600MPa、1700MPa、1800MPa、1900MPa、2000MPa、2100MPa或2200MPa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述热处理的升温速率为3-8℃/min，例如可以是3℃/min、4℃/min、5℃/min、6℃/min、7℃/min或8℃/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述热处理的温度为300-900℃，例如可以是300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃或900℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述热处理的保温时间为20-40min，例如可以是20min、25min、30min、35min或40min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明通过热处理可以消除模压成型时产生的应力，从而提高所得一体式共烧电感的磁导率、Q值，并使其结构稳定，从而降低功耗。
优选地，步骤(2)所述保护气氛所用气体包括氮气、氩气、氦气或氢气中的任意一种或至少两种的组合；典型但非限制性的组合包括氮气与氩气的组合，氩气与氦气的组合，氮气与氢气的组合，氩气与氢气的组合，氦气与氢气的组合，或氮气、氩气、氦气与氢气的组合。
优选地，步骤(1)所述改性磁粉为经过绝缘包覆改性的软磁材料；
优选地，所述软磁材料包括金属软磁材料、非晶软磁材料或纳米晶软磁材料中的任意一种或至少两种的组合；典型但非限制性的组合包括金属软磁材料与非晶软磁材料的组合，非晶软磁材料与纳米晶软磁材料的组合，金属软磁材料与纳米晶软磁材料的组合，或金属软磁材料、非晶软磁材料与纳米晶软磁材料的组合。
优选地，所述金属软磁材料包括铁粉、硅铁粉、铁硅铬粉、铁硅铝粉、铁镍粉、铁镍钼粉或羟基铁粉中的任意一种或至少两种的组合；典型但非限制性的组合包括铁粉与硅铁粉的组合，硅铁粉与铁硅铬粉的组合，铁硅铬粉与铁硅铝粉的组合，铁硅铝粉与铁镍粉的组合，铁镍钼粉与羟基铁粉的组合，硅铁粉与羟基铁粉的组合，铁硅铬粉与羟基铁粉的组合。
本发明所述硅铁粉、铁硅铬粉、铁硅铝粉、铁镍粉以及铁镍钼粉均为本领域常规的金属软磁材料。本领域技术人员能够根据需要选择合适的牌号。
优选地，所述软磁材料的制备方法包括气雾化、水雾化或破碎中的任意一种。
本发明所述软磁材料既可以由气雾化制备，也可以由水雾化制备，也可以经过破碎制备，因此，本发明所述制备方法对软磁铁粉的形貌要求不高。
优选地，所述软磁材料包括超细软磁材料、细粉软磁材料或粗粉软磁材料中的至少两种的组合。
优选地，所述超细软磁材料的粒径D50为0.5-10μm，例如可以是0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述细粉软磁材料的粒径D50为12-30μm，例如可以是12μm、15μm、16μm、18μm、20μm、21μm、24μm、25μm、27μm、28μm或30μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述粗粉软磁材料的粒径D50为32-60μm，例如可以是32μm、35μm、40μm、50μm或60μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述软磁材料中超细软磁材料所占比例为0.5-99wt％，例如可以是0.5wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％、80wt％、90wt％或99wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明针对软磁材料的粒径对软磁材料进行了分级，使粒径较小的软磁材料能够填充到粒径较大的软磁材料的孔隙之中，从而提高了所得一体成型共烧电感的直流叠加特性。
优选地，所述绝缘包覆改性包括如下步骤：
(i)对软磁材料进行钝化处理，得到钝化软磁材料；
(ii)对步骤(i)所得钝化软磁材料进行绝缘处理，得到绝缘软磁材料；
(iii)混合粘结剂、脱模剂与步骤(2)所得绝缘软磁材料，完成绝缘包覆改性。
优选地，步骤(i)所述钝化处理为：混合软磁材料与钝化剂。
优选地，所述钝化剂包括磷酸和/或磷酸二氢铝。
优选地，所述钝化剂的添加量为软磁材料的0.01-2wt％，例如可以是0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.5wt％、1wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.8wt％或2wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(i)所述钝化处理的温度为100-150℃，例如可以是100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(ii)所述绝缘处理为：混合绝缘剂与钝化软磁材料；
优选地，所述绝缘剂包括高岭土、云母粉、氧化镁、氧化硅或氧化铝中的任意一种或至少两种的组合；典型但非限制性的组合包括高岭土与云母粉的组合，云母粉与氧化镁的组合，氧化镁与氧化硅的组合，氧化硅与氧化铝的组合，高岭土、氧化镁与氧化硅的组合，云母粉、氧化硅与氧化铝的组合，或高岭土、云母粉、氧化镁、氧化硅与氧化铝的组合。
优选地，所述粘结剂包括干粉粘结剂、液体粘结剂、环氧树脂粘结剂或有机硅树脂粘结剂中的任意一种或至少两种的组合；典型但非限制性的组合包括干粉粘结剂与液体粘结剂的组合，液体粘结剂与环氧树脂粘结剂的组合，环氧树脂粘结剂与有机硅树脂粘结剂的组合，或干粉粘结剂、液体粘结剂、环氧树脂粘结剂与有机硅树脂粘结剂的组合。
本发明所述干粉粘结剂、液体粘结剂、环氧树脂粘结剂以及有机硅树脂粘结剂均为本领域常规的粘结剂，本领域技术人员能够根据需要选择合适的粘结剂牌号。
优选地，所述脱模剂包括滑石粉、脱模油或硬脂酸盐中的任意一种或至少两种的组合；典型但非限制性的组合包括滑石粉与脱模油的组合，脱模油与硬脂酸盐的组合，滑石粉与硬脂酸盐的组合，滑石粉、脱模油与硬脂酸盐的组合。
优选地，所述绝缘剂的添加量为钝化软磁材料的0.02-2.3wt％，例如可以是0.02wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.8wt％、1wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.8wt％、2wt％、2.1wt％或2.3wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的0.2-5wt％，例如可以是0.2wt％、0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％或5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的0.1-1.5wt％，例如可以是0.1wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.7wt％、0.8wt％、1wt％、1.2wt％或1.5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为进一步优选的技术方案，为了提高所得一体成型共烧电感的耐腐蚀性，可以在一体成型共烧电感的表面喷涂树脂。
作为本发明第一方面所述制备方法的优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
制备改性磁粉：
(i)对软磁材料进行钝化处理：混合软磁材料与钝化剂，得到钝化软磁材料；所述钝化剂包括磷酸和/或磷酸二氢铝；钝化剂的添加量为软磁材料的0.01-2wt％；钝化处理的温度为100-150℃；
(ii)对步骤(i)所得钝化软磁材料进行绝缘处理：混合绝缘剂与步骤(i)所得钝化软磁材料，得到绝缘软磁材料；所述绝缘剂的添加量为钝化软磁材料的0.02-2.3wt％；
(iii)混合粘结剂、脱模剂与步骤(2)所得绝缘软磁材料，得到改性磁粉；所述粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的0.2-5wt％；所述脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的0.1-1.5wt％；
(1)导体穿设于改性磁粉中部，然后在1100-2200MPa下进行双向压制；
(2)保护气氛下，将步骤(1)所述双向压制后所得产品以3-8℃/min的升温速率升温至300-900℃，并保温20-40min，得到所述一体成型共烧电感。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述制备方法所得一体成型共烧电感。
优选地，所述导体包括铜导体、铝导体或银导体中的任意一种；
优选地，所述导体的形状包括圆柱体或方体。
本发明所述一体式共烧电感的导体位于一体式共烧电感的中部，导体通电时产生磁场。磁场和电流的大小与方向决定了电感值的大小，因此，本领域技术人员能够根据实际需要合理地选择导体的材料与横截面。
第三方面，本发明提供了一种如第二方面所述的一体成型共烧电感作为磁性元件的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明采用1100-2200MPa的压力对穿设有导体的改性磁粉进行模压成型，提高了一体成型共烧电感的直流叠加特性。而将模压成型后的产品进行热处理，能够有效消除模压成型产生的应力，使结构更加稳定，提高所得一体式共烧电感的磁导率和Q值，从而降低功耗。进一步的，由于导体与磁粉一体成型，所得一体式共烧电感的体积小，空间率用率高，便于一体式共烧电感的工业化应用。
附图说明
图1为本发明所得一体式共烧电感的结构示意图。
其中：1，磁体；2，导体。
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一体成型共烧电感的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
制备改性磁粉：
(i)对软磁材料进行钝化处理：混合软磁材料与钝化剂，得到钝化软磁材料；所述钝化剂为磷酸；钝化剂的添加量为软磁材料的0.1wt％；钝化处理的温度为120℃；
所述软磁材料为气雾化铁镍粉(FeNi50)，粒径D50为40μm；
(ii)对步骤(i)所得钝化软磁材料进行绝缘处理：混合绝缘剂与步骤(i)所得钝化软磁材料，得到绝缘软磁材料；所述绝缘剂的添加量为钝化软磁材料的0.4wt％；所述绝缘剂为质量比1:1的云母粉和二氧化硅；
(iii)混合粘结剂、脱模剂与步骤(2)所得绝缘软磁材料，得到改性磁粉；所述粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的2wt％；所述脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的0.2wt％；所述粘结剂为常规的有机硅粘结剂(KX605)；所述脱模剂为硬脂酸锌；
(1)导体2穿设于改性磁粉中部，然后在1600MPa下进行双向压制；所述导体2为长方体铜片，长×宽×高为20×2.2×0.35mm；冲压所得的磁体1尺寸为14×5×3mm；
(2)氢气气氛下，将步骤(1)所述双向压制后所得产品以5℃/min的升温速率升温至730℃，并保温30min，得到如图1所示一体成型共烧电感。
实施例2
本实施例提供了一种一体成型共烧电感的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
制备改性磁粉：
(i)对软磁材料进行钝化处理：混合软磁材料与钝化剂，得到钝化软磁材料；所述钝化剂为磷酸；钝化剂的添加量为软磁材料的0.3wt％；钝化处理的温度为140℃；
所述软磁材料为气雾化铁镍粉(FeNi50)，粒径D50为30μm；
(ii)对步骤(i)所得钝化软磁材料进行绝缘处理：混合绝缘剂与步骤(i)所得钝化软磁材料，得到绝缘软磁材料；所述绝缘剂的添加量为钝化软磁材料的0.8wt％；所述绝缘剂为质量比1:1的高岭土和氧化镁；
(iii)混合粘结剂、脱模剂与步骤(2)所得绝缘软磁材料，得到改性磁粉；所述粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的1.3wt％；所述脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的0.3wt％；所述粘结剂为常规的有机硅粘结剂(HJY686)；所述脱模剂为滑石粉；
(1)导体2穿设于改性磁粉中部，然后在1500MPa下进行双向压制；所述导体2为长方体铜片，长×宽×高为20×2.2×0.35mm；冲压所得的磁体1尺寸为14×5×3mm；
(2)氮气气氛下，将步骤(1)所述双向压制后所得产品以6℃/min的升温速率升温至780℃，并保温25min，得到如图1所示一体成型共烧电感。
实施例3
本实施例提供了一种一体成型共烧电感的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
制备改性磁粉：
(i)对软磁材料进行钝化处理：混合软磁材料与钝化剂，得到钝化软磁材料；所述钝化剂为磷酸二氢铝；钝化剂的添加量为软磁材料的1.6wt％；钝化处理的温度为110℃；
所述软磁材料为气雾化铁硅铝粉与气雾化纳米晶粉(FeSiBCr)，粒径D50为20μm的气雾化铁硅铝粉占50wt％，粒径D50为10μm的气雾化纳米晶粉占50wt％；
(ii)对步骤(i)所得钝化软磁材料进行绝缘处理：混合绝缘剂与步骤(i)所得钝化软磁材料，得到绝缘软磁材料；所述绝缘剂的添加量为钝化软磁材料的0.1wt％；所述绝缘剂为质量比1:1的高岭土和氧化镁；
(iii)混合粘结剂、脱模剂与步骤(2)所得绝缘软磁材料，得到改性磁粉；所述粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的0.3wt％；所述脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的0.1wt％；所述粘结剂为常规的有机硅粘结剂(KX605)；所述脱模剂为脱模油；
(1)导体2穿设于改性磁粉中部，然后在2000MPa下进行双向压制；所述导体2为长方体铜片，长×宽×高为20×1×0.8mm；冲压所得的磁体1尺寸为7×5×4mm；
(2)氮气气氛下，将步骤(1)所述双向压制后所得产品以4℃/min的升温速率升温至680℃，并保温35min，得到如图1所示一体成型共烧电感。
实施例4
本实施例提供了一种一体成型共烧电感的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
制备改性磁粉：
(i)对软磁材料进行钝化处理：混合软磁材料与钝化剂，得到钝化软磁材料；所述钝化剂为磷酸二氢铝；钝化剂的添加量为软磁材料的0.01wt％；钝化处理的温度为100℃；
所述软磁材料为气雾化铁硅粉与气雾化纳米晶粉(FeSiBCr)，粒径D50为32μm的气雾化铁硅粉占70wt％，粒径D50为12μm的气雾化纳米晶粉占70wt％；
(ii)对步骤(i)所得钝化软磁材料进行绝缘处理：混合绝缘剂与步骤(i)所得钝化软磁材料，得到绝缘软磁材料；所述绝缘剂的添加量为钝化软磁材料的2.3wt％；所述绝缘剂为质量比1:1的高岭土和氧化镁；
(iii)混合粘结剂、脱模剂与步骤(2)所得绝缘软磁材料，得到改性磁粉；所述粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的5wt％；所述脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的1wt％；所述粘结剂为常规的有机硅粘结剂(HJY686)；所述脱模剂为滑石粉；
(1)导体2穿设于改性磁粉中部，然后在1100MPa下进行双向压制；所述导体2为长方体铜片，长×宽×高为20×1×0.8mm；冲压所得的磁体1尺寸为7×5×4mm；
(2)氩气气氛下，将步骤(1)所述双向压制后所得产品以3℃/min的升温速率升温至600℃，并保温40min，得到如图1所示一体成型共烧电感。
实施例5
本实施例提供了一种一体成型共烧电感的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
制备改性磁粉：
(i)对软磁材料进行钝化处理：混合软磁材料与钝化剂，得到钝化软磁材料；所述钝化剂为磷酸二氢铝；钝化剂的添加量为软磁材料的2wt％；钝化处理的温度为150℃；
所述软磁材料为气雾化铁镍粉(FeNi50)，粒径D50为0.5μm的气雾化铁镍粉占50wt％，粒径D50为20μm的气雾化铁镍粉占30wt％；粒径D50为60μm的气雾化铁镍粉占20wt％；
(ii)对步骤(i)所得钝化软磁材料进行绝缘处理：混合绝缘剂与步骤(i)所得钝化软磁材料，得到绝缘软磁材料；所述绝缘剂的添加量为钝化软磁材料的0.02wt％；所述绝缘剂为氧化铝；
(iii)混合粘结剂、脱模剂与步骤(2)所得绝缘软磁材料，得到改性磁粉；所述粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的0.2wt％；所述脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的1.5wt％；所述粘结剂为常规的有机硅粘结剂(KX605)；所述脱模剂为滑石粉；
(1)导体2穿设于改性磁粉中部，然后在2200MPa下进行双向压制；所述导体2为长方体铜片，长×宽×高为20×1×0.8mm；冲压所得的磁体1尺寸为7×5×4mm；
(2)氦气气氛下，将步骤(1)所述双向压制后所得产品以8℃/min的升温速率升温至900℃，并保温20min，得到如图1所示一体成型共烧电感。
实施例6
本实施例提供了一种一体成型共烧电感的制备方法，除将导体2由长方体铜片替换为同样尺寸的长方体铝片外，其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种一体成型共烧电感的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
制备改性磁粉：
(i)对软磁材料进行钝化处理：混合软磁材料与钝化剂，得到钝化软磁材料；所述钝化剂为磷酸；钝化剂的添加量为软磁材料的0.3wt％；钝化处理的温度为140℃；
所述软磁材料为气雾化非晶软磁材料(FeCuNbSiB)与气雾化羟基铁粉；所述气雾化非晶软磁材料的粒径D50为15μm，占软磁材料的60wt％；所述气雾化羟基铁粉的粒径D50为2μm，占软磁材料的40wt％；
(ii)对步骤(i)所得钝化软磁材料进行绝缘处理：混合绝缘剂与步骤(i)所得钝化软磁材料，得到绝缘软磁材料；所述绝缘剂的添加量为钝化软磁材料的0.8wt％；所述绝缘剂为质量比1:1的高岭土和氧化镁；
(iii)混合粘结剂、脱模剂与步骤(2)所得绝缘软磁材料，得到改性磁粉；所述粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的1.3wt％；所述脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的0.3wt％；所述粘结剂为常规的有机硅粘结剂(KX605)；所述脱模剂为滑石粉；
(1)导体2穿设于改性磁粉中部，然后在1500MPa下进行双向压制；所述导体2为长方体铜片，长×宽×高为20×2.2×0.35mm；冲压所得的磁体1尺寸为14×5×3mm；
(2)氮气气氛下，将步骤(1)所述双向压制后所得产品以6℃/min的升温速率升温至780℃，并保温25min，得到如图1所示一体成型共烧电感。
实施例8
本实施例提供了一种一体成型共烧电感的制备方法，除升温速率为2℃/min外，其余均与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供了一种一体成型共烧电感的制备方法，除升温速率为9℃/min外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种一体成型共烧电感的制备方法，除模压成型的压力为1000MPa外，其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种一体成型共烧电感的制备方法，除模压成型的压力为2400MPa外，其余均与实施例1相同。
使用WK3260B电感测试仪对实施例1-9以及对比例1-2提供的一体成型共烧电感的电感与效率进行测试。电感测试时，测试频率为100kHz，测试电压为1V，直流叠加分别为0A、40A与60A；效率测试时的频率分别为500kHz、1MHz与1MHz，对应的负载分别为5A、5A与40A。所得结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002856845470000151
Figure BDA0002856845470000161
由表1可知，在电感体积相同的情况下，铁镍材料初始电感量相对较高，且直流叠加特性好，可以用在大电流和低频情况下；铁硅铝与铁镍复合粉制备的电感值不突出，但是其效率高，这取决于铁硅铝的本身损耗低，可以用在相对高频的条件下；缩小导体的宽厚比可以提高电感值，这取决于对电感内部磁路优化，增大了有效磁路面积，但是导体太厚不易连接电路，需要在电感端部上锡；通过铝导体与铜导体对比，再大电流情况下，导体的电阻率严重影响电感的效率；非晶和纳米晶材料的电感虽然低，但是其高频特性好，适合用在高频和大电流情况下。
综上所述，本发明采用1100-2200MPa的压力对穿设有导体的改性磁粉进行模压成型，提高了一体成型共烧电感的直流叠加特性。而将模压成型后的产品进行热处理，能够有效消除模压成型产生的应力，使结构更加稳定，提高所得一体式共烧电感的磁导率和Q值，从而降低功耗。进一步的，由于导体与磁粉一体成型，所得一体式共烧电感的体积小，空间率用率高，便于一体式共烧电感的工业化应用。
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 (10)

1.一种一体成型共烧电感的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)导体穿设于改性磁粉中部，然后在1100-2200MPa下进行模压成型；
(2)保护气氛下对步骤(1)所述模压成型后所得产品进行热处理，得到所述一体成型共烧电感。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述模压成型的方法包括双向压制。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述热处理的升温速率为3-8℃/min；
优选地，步骤(2)所述热处理的温度为300-900℃；
优选地，步骤(2)所述热处理的保温时间为20-40min；
优选地，步骤(2)所述保护气氛所用气体包括氮气、氩气、氦气或氢气中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述改性磁粉为经过绝缘包覆改性的软磁材料；
优选地，所述软磁材料包括金属软磁材料、非晶软磁材料或纳米晶软磁材料中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述金属软磁材料包括铁粉、硅铁粉、铁硅铬粉、铁硅铝粉、铁镍粉、铁镍钼粉或羟基铁粉中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述软磁材料的制备方法包括气雾化、水雾化或破碎中的任意一种；
优选地，所述软磁材料包括超细软磁材料、细粉软磁材料或粗粉软磁材料中的至少两种的组合；
优选地，所述超细软磁材料的粒径D50为0.5-10μm；
优选地，所述细粉软磁材料的粒径D50为12-30μm；
优选地，所述粗粉软磁材料的粒径D50为32-60μm；
优选地，所述软磁材料中超细软磁材料所占比例为0.5-99wt％。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘包覆改性包括如下步骤：
(i)对软磁材料进行钝化处理，得到钝化软磁材料；
(ii)对步骤(i)所得钝化软磁材料进行绝缘处理，得到绝缘软磁材料；
(iii)混合粘结剂、脱模剂与步骤(2)所得绝缘软磁材料，完成绝缘包覆改性。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(i)所述钝化处理为：混合软磁材料与钝化剂；
优选地，所述钝化剂包括磷酸和/或磷酸二氢铝；
优选地，所述钝化剂的添加量为软磁材料的0.01-2wt％；
优选地，步骤(i)所述钝化处理的温度为100-150℃；
优选地，步骤(ii)所述绝缘处理为：混合绝缘剂与钝化软磁材料；
优选地，所述绝缘剂包括高岭土、云母粉、氧化镁、氧化硅或氧化铝中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述粘结剂包括干粉粘结剂、液体粘结剂、环氧树脂粘结剂或有机硅树脂粘结剂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述脱模剂包括滑石粉、脱模油或硬脂酸盐中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述绝缘剂的添加量为钝化软磁材料的0.02-2.3wt％；
优选地，所述粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的0.2-5wt％；
优选地，所述脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的0.1-1.5wt％。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
制备改性磁粉：
(i)对软磁材料进行钝化处理：混合软磁材料与钝化剂，得到钝化软磁材料；所述钝化剂包括磷酸和/或磷酸二氢铝；钝化剂的添加量为软磁材料的0.01-2wt％；钝化处理的温度为100-150℃；
(ii)对步骤(i)所得钝化软磁材料进行绝缘处理：混合绝缘剂与步骤(i)所得钝化软磁材料，得到绝缘软磁材料；所述绝缘剂的添加量为钝化软磁材料的0.02-2.3wt％；
(iii)混合粘结剂、脱模剂与步骤(2)所得绝缘软磁材料，得到改性磁粉；所述粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的0.2-5wt％；所述脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的0.1-1.5wt％；
(1)导体穿设于改性磁粉中部，然后在1100-2200MPa下进行双向压制；
(2)保护气氛下，将步骤(1)所述双向压制后所得产品以3-8℃/min的升温速率升温至300-900℃，并保温20-40min，得到所述一体成型共烧电感。
8.一种权利要求1-7任一项所述制备方法所得一体成型共烧电感。
9.根据权利要求8所述的一体成型共烧电感，其特征在于，所述导体包括铜导体、铝导体或银导体中的任意一种；
优选地，所述导体的形状包括圆柱体或方体。
10.一种如权利要求8或9所述的一体成型共烧电感作为磁性元件的应用。
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