CN112735797B - 一种一体式共烧电感及其制备方法与应用 - Google Patents

一种一体式共烧电感及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种一体式共烧电感及其制备方法与应用，所述制备方法包括：导体穿设于改性磁粉中部，然后在300‑1000MPa下进行模压成型；保护气氛下对所述模压成型后所得产品进行热处理，得到所述一体式共烧电感。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；更进一步的，本发明所述一体式共烧电感能够在300‑1000MPa下模压成型，所需压力较低。

Description

一种一体式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，需要提供一种能够适用于大电流与高频率使用条件下的电感，并使其具有较高的空间利用率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体式共烧电感及其制备方法与应用，所述一体式共烧电感能够在较低压力下进行制备，其制备得到的一体式共烧电感直流叠加特性优良，体积小、空间率用率高，且结构稳定，功耗低。
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式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300-1000MPa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，得到所述一体式共烧电感。
本发明采用300-1000MPa的低压对穿设有导体的改性磁粉进行模压成型，提高了磨具寿命，且能够有效防止导体破裂，有效避免了线圈之间短路的问题。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，所得一体式共烧电感的体积小，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300-1000MPa，例如可以是300MPa、400MPa、500MPa、600MPa、700MPa、800MPa、900MPa或1000MPa，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。
优选地，所述非晶软磁材料与纳米晶软磁材料的组成包括但不限于FeSiBCr、FeCuNbSiB或FeSiB中的任意一种。
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或至少两种的组合。
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、中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<3μm，例如可以是1μm、1.2μm、1.5μm、1.8μm、2μm、2.4μm、2.5μm、2.7μm或2.8μm，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D10>4μm，例如可以是4.2μm、4.5μm、4.8μm、5μm、5.2μm或5.5μm，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；且D90<8μm，例如可以是6.5μm、6.8μm、7μm、7.2μm、7.5μm、7.7μm或7.9μm，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，所述中粉软磁材料的粒径D10>8μm，且D90<19μm；
优选地，所述粗粉软磁材料的粒径D10>18μm，且D90<100μm。
作为优选地技术方案，所述超细软磁材料在软磁材料中所占比例为15-37wt％，例如可以是15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％、35wt％、36wt％或37wt％，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。
所述细粉软磁材料在软磁材料中所占比例为20-60wt％，例如可以是20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％或60wt％，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。
所述中粉软磁材料在软磁材料中所占比例为3-50wt％，例如可以是3wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％、40wt％或50wt％，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。
所述粗粉软磁材料在软磁材料中所占比例为10-30wt％，例如可以是10wt％、15wt％、20wt％、25wt％或30wt％，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，从而提高了磁密度；而磁导率与磁密度成正比，减少了软磁材料的空隙，使所得电感的磁导率得到了有效提高。且合理减少软磁材料的粒径能够有效减少涡流损耗。
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，所述绝缘剂包括氧化铝、高岭土、二氧化硅或氧化镁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氧化铝与二氧化硅的组合，二氧化硅与氧化镁的组合，氧化铝与氧化镁的组合，或氧化铝、高岭土、二氧化硅与氧化镁的组合。
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。
本发明所述粘结剂为本领域常规的粘结剂，粘结剂种类不同对所得一体式共烧电感的性能影响较小，本发明不做具体限定。
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。
优选地，所述绝缘包覆改性还包括步骤(iii)之后的步骤(iv)：造粒，得到所述改性磁粉。
优选地，所得造粒后的粒径为30-200目，例如可以是30目、40目、50目、80目、100目、120目、150目、160目、180目或200目，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。
本发明所述造粒后的粒径为30-200目是指所得改性磁粉的粒径为30-200目。
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，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％；造粒，得到粒径为30-200目的改性磁粉；
(1)导体穿设于改性磁粉中部，然后在300-1000MPa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，得到所述一体式共烧电感。
第二方面，本发明提供了如第一方面所述制备方法所得一体式共烧电感。
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形或方形。
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式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300-1000MPa的低压对穿设有导体的改性磁粉进行模压成型，提高了磨具寿命，且能够有效防止导体破裂，有效避免了线圈之间短路的问题。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式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1wt％；钝化处理的温度为120℃；
所述软磁材料为气雾化铁镍粉(FeNi50)；软磁材料中超细软磁材料所占比例为20wt％，细粉软磁材料所占比例为50wt％，中粉软磁材料所占比例为30wt％；
(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％；所述绝缘剂为高岭土；
(iii)混合粘结剂、脱模剂与步骤(2)所得绝缘软磁材料；所述粘结剂为有机硅树脂(KX605)，粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的1.5wt％；所述脱模剂为硬脂酸钙，脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的0.3wt％；造粒，得到粒径为100目的改性磁粉；
(1)导体2穿设于改性磁粉中部，然后在800MPa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13.5×4.9×3mm；
(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所示一体式共烧电感。
实施例2
本实施例提供了一种一体式共烧电感的制备方法，除步骤(1)所述双向压制的压力为300MPa外，其余均与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供了一种一体式共烧电感的制备方法，除步骤(1)所述双向压制的压力为1000MPa外，其余均与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供了一种一体式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轻铝；钝化剂的添加量为软磁材料的0.01wt％；钝化处理的温度为150℃；
所述软磁材料的组成与实施例1相同；
(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％；所述绝缘剂为高岭土；
(iii)混合粘结剂、脱模剂与步骤(2)所得绝缘软磁材料；所述粘结剂为有机硅树脂(KX605)，粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的0.2wt％；所述脱模剂为硬脂酸钙，脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的0.1wt％；造粒，得到粒径为200目的改性磁粉；
(1)导体2穿设于改性磁粉中部，然后在600MPa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13.5×4.9×3mm；
(2)氢气气氛下，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所示一体式共烧电感。
实施例5
本实施例提供了一种一体式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轻铝；钝化剂的添加量为软磁材料的2wt％；钝化处理的温度为100℃；
所述软磁材料的组成与实施例1相同；
(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％；所述绝缘剂为高岭土；
(iii)混合粘结剂、脱模剂与步骤(2)所得绝缘软磁材料；所述粘结剂为有机硅树脂(HJY686)，粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的5wt％；所述脱模剂为硬脂酸钙，脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的1.5wt％；造粒，得到粒径为30目的改性磁粉；
(1)导体2穿设于改性磁粉中部，然后在400MPa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13.5×4.9×3mm；
(2)氢气气氛下，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所示一体式共烧电感。
实施例6
本实施例提供了一种一体式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120℃；
所述软磁材料为气雾化铁硅铝粉(sendust)以及气雾化铁镍粉(FeNi50)；软磁材料中超细气雾化铁镍粉所占比例为15wt％，细粉气雾化铁镍粉所占比例为25wt％，中粉气雾化铁硅铝粉所占比例为50wt％；粗粉气雾化铁硅铝粉所占比例为10wt％；
(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(HJY686)，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％；所述绝缘剂由质量比1:1的高岭土与氧化镁组成；
(iii)混合粘结剂、脱模剂与步骤(2)所得绝缘软磁材料；所述粘结剂为有机硅树脂，粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的0.3wt％；所述脱模剂为硬脂酸钙，脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的0.3wt％；造粒，得到粒径为100目的改性磁粉；
(1)导体2穿设于改性磁粉中部，然后在600MPa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13.5×4.9×3mm；
(2)氮气气氛下，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700℃，并保温35min，得到如图1所示一体式共烧电感。
实施例7
本实施例提供了一种一体式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120℃；
所述软磁材料为气雾化铁硅铝粉(sendust)、气雾化硅铁粉(72硅铁粉)以及气雾化铁镍粉(FeNi50)；软磁材料中超细气雾化铁硅粉所占比例为25wt％，细粉气雾化铁硅铝粉所占比例为20wt％，中粉气雾化铁硅铝粉所占比例为40wt％；粗粉气雾化铁镍粉所占比例为15wt％；
(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0.3wt％；所述绝缘剂由质量比1:1的高岭土与氧化铝组成；
(iii)混合粘结剂、脱模剂与步骤(2)所得绝缘软磁材料；所述粘结剂为有机硅树脂(KX605)，粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的1.8wt％；所述脱模剂为滑石粉，脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的0.3wt％；造粒，得到粒径为100目的改性磁粉；
(1)导体2穿设于改性磁粉中部，然后在600MPa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13.5×4.9×3mm；
(2)氩气气氛下，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700℃，并保温35min，得到如图1所示一体式共烧电感。
实施例8
本实施例提供了一种一体式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1wt％；钝化处理的温度为120℃；
所述软磁材料为气雾化铁硅铬粉、气雾化羟基铁粉以及气雾化非晶FeCuNbSiB粉。软磁材料中超细气雾化羟基铁粉所占比例为20wt％，细粉气雾化铁硅铬粉所占比例为20wt％，中粉气雾化非晶FeCuNbSiB粉所占比例为30wt％，粗粉气雾化非晶FeCuNbSiB粉所占比例为30wt％；
(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％；所述绝缘剂为高岭土；
(iii)混合粘结剂、脱模剂与步骤(2)所得绝缘软磁材料；所述粘结剂为有机硅树脂(KX605)，粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的1.5wt％；所述脱模剂为硬脂酸钙，脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的0.3wt％；造粒，得到粒径为100目的改性磁粉；
(1)导体2穿设于改性磁粉中部，然后在600MPa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13.5×4.9×3mm；
(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450℃，并保温30min，得到如图1所示一体式共烧电感。
实施例9
本实施例提供了一种一体式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1wt％；钝化处理的温度为120℃；
所述软磁材料为气雾化铁硅铬粉以及气雾化纳米晶FeSiB粉。软磁材料中超细气雾化铁硅铬所占比例为37wt％，细粉气雾化纳米晶FeSiB粉所占比例为60wt％，中粉气雾化纳米晶FeSiB粉所占比例为3wt％，粗粉气雾化非晶FeCuNbSiB粉所占比例为30wt％；
(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；所述粘结剂为有机硅树脂(KX605)，粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的1.5wt％；所述脱模剂为硬脂酸钙，脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的0.3wt％；造粒，得到粒径为100目的改性磁粉；
(1)导体2穿设于改性磁粉中部，然后在600MPa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13.5×4.9×3mm；
(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450℃，并保温30min，得到如图1所示一体式共烧电感。
实施例10
本实施例提供了一种一体式共烧电感的制备方法，除将铜片替换为相同尺寸的铝片外，其余均与实施例1相同。
使用WK3260B电感测试仪对实施例1-10提供的一体式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 BDA0002858012040000161
Figure BDA0002858012040000171
由表1可知，铁镍材料初始电感量高，且直流叠加特性好，可以和其他的粉复合使用，提高电感量，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略低，细粉和超细粉选用铁镍可以在保证直流叠加特性情况下提高工作频率，这取决于铁硅铝的本身损耗低、超细铁镍涡流损耗小；双向压制控制压强在800Mpa以下，也可以得到较高的磁性能，电感效率甚至优于现有技术；通过铝导体与铜导体对比，再大电流情况下，导体2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300-1000MPa的低压对穿设有导体的改性磁粉进行模压成型，提高了磨具寿命，且能够有效防止导体破裂，有效避免了线圈之间短路的问题。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 (24)

1.一种适用于大至40A电流与高达5MHz频率使用的一体式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300-1000MPa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，得到所述一体式共烧电感；
步骤(1)所述改性磁粉为经过绝缘包覆改性的软磁材料；
所述软磁材料包括超细软磁材料、细粉软磁材料、中粉软磁材料和粗粉软磁材料；
所述超细软磁材料的粒径D50<3μm；
所述细粉软磁材料的粒径D10>4μm，且D90<8μm；
所述中粉软磁材料的粒径D10>8μm，且D90<19μm；
所述粗粉软磁材料的粒径D10>18μm，且D90<100μm；
所述软磁材料包括非晶软磁材料和/或纳米晶软磁材料；
所述导体的形状包括圆柱形或方形。
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。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述热处理的温度为300-900℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述热处理的保温时间为20-40min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，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。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，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。
8.根据权利要求1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(ii)所得绝缘软磁材料，完成绝缘包覆改性。
9.根据权利要求8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。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述钝化剂包括磷酸和/或磷酸二氢铝。
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述钝化剂的添加量为软磁材料的0.01-2wt％。
12.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(i)所述钝化处理的温度为100-150℃。
13.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(ii)所述绝缘处理为：混合绝缘剂与钝化软磁材料。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘剂包括氧化铝、高岭土、二氧化硅或氧化镁中的任意一种或至少两种的组合。
15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘剂的添加量为钝化软磁材料的0.02-2.3wt％。
16.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂的添加量为绝缘软磁材料的0.2-5wt％。
17.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述脱模剂的添加量为绝缘软磁材料的0.1-1.5wt％。
18.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘包覆改性还包括步骤(iii)之后的步骤(iv)：造粒，得到所述改性磁粉。
19.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述造粒后的粒径为30-200目。
20.根据权利要求1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(ii)所得绝缘软磁材料，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％；造粒，得到粒径为30-200目的改性磁粉；
(1)导体穿设于改性磁粉中部，然后在300-1000MPa下进行模压成型；
所述模压成型的方法包括双向压制；
(2)保护气氛下，将步骤(1)所述模压成型后所得产品进行热处理，得到所述一体式共烧电感；
所述热处理的升温速率为3-8℃/min，温度为300-900℃，保温时间为20-40min。
21.一种权利要求1-20任一项所述制备方法所得一体式共烧电感。
22.根据权利要求21所述的一体式共烧电感，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。
23.根据权利要求22所述的一体式共烧电感，其特征在于，所述导体的形状包括圆柱形或方形。
24.一种如权利要求21-23任一项所述的一体式共烧电感作为磁性元件的应用。
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