CN113096951A - 一种截面为圆形的环状金属软磁粉芯的制备方法 - Google Patents

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张华�
马剑
邹中秋
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Abstract

本发明涉及一种截面为圆形的环状金属软磁粉芯的制备方法的制备方法，属于金属软磁粉芯的制备技术领域。操作步骤如下：（1）将铁基粉末筛分为三级，按质量百分比取三种铁基粉末，得到粉料；将三种粉料均匀混合，得到混合粉料；（2）在混合粉料中加入环氧树脂和硬脂酸锌，搅拌均匀，得到泥料；（3）通过压机将泥料压入特制环状软磁粉芯模具中，得到软磁粉芯生胚；（4）将生胚放入真空干燥箱中干燥固化，得到圆形截面环状金属软磁粉芯；所述环状金属软磁粉芯的密度为5.69～6.65g/cm3。本发明利用低成型压强将磁粉成型为圆形截面环状软磁粉芯，既解决了普通软磁粉芯材料利用率不高、边缘易破损的问题，又降低了生产成本。有利于软磁粉芯产品的广泛应用。

Description

一种截面为圆形的环状金属软磁粉芯的制备方法
技术领域
本发明属于金属软磁粉芯的制备技术领域，具体涉及一种截面为圆形的环状金属软磁粉芯的制备方法。
背景技术
软磁材料自面世以来就一直受到人们的广泛关注，其凭借优异的磁电性能在电子电力、信息通信、交通运输等领域得到大范围地应用。目前，电力电子器件正快速向着小型化、高频化、大功率和高效化发展，这也对软磁材料提出了更高的要求。
目前，市面上的软磁材料主要以矩形截面磁环、磁性条块或者拼接条块的形式进行应用，而很少有异型的软磁材料，严重制约了软磁材料在小型、精密电子电力器械中的应用。这是因为对于熔炼的大块软磁合金来说，以切割配合精加工的方式生产异型软磁材料会造成大量的材料浪费，生产效率也会大幅降低。而对于软磁粉芯材料，目前较为成熟的生产常用粉芯的工艺为利用大型液压机在GPa级压制压强下高速成型，这对于异型软磁材料的制备是极其不利的，既不利于压强在异型模具中的均匀分布，也会严重增大模具负荷，产生安全隐患。
同时，粉芯常以外绕线圈的形式进行应用，而线圈内电流产生的磁场为圆形截面的环状区域，因此会在矩形截面的粉芯内形成大量的无效区域，既不利于节约原料、降低成本，也会导致粉芯成品的质量过重，制约其在微型器件领域的广泛应用。
因此，开发一种截面为圆形的环状金属软磁粉芯的制备工艺具有重要的意义。
发明内容
为了解决现有金属软磁粉芯存在的磁场泄露、材料浪费的问题，本发明提供一种截面为圆形的环状金属软磁粉芯的制备方法。
一种截面为圆形的环状金属软磁粉芯的制备操作步骤如下：
（1）配制混合粉料
将铁基粉末筛分为三级，一级过100～230目筛、二级过300～500目筛、三级过2000～10000目筛；按质量百分比取45%～60%质量的一级铁基粉末、15%～20%质量的二级铁基粉末和20%～40%质量的三级铁基粉末，均加入混料机中，混合20～30min，得到混合粉料；
（2）制备泥料
按混合粉料质量4～8%的量加入环氧树脂、按混合粉料质量4～5‰的量加入硬脂酸锌，使用搅拌器均匀搅拌40～45min，得到泥料；
（3）制备环状软磁粉芯生坯
在模具的环状空腔内壁上喷涂脱模剂，通过注射成型机将泥料挤入模具的环状空腔中，挤出压强100～200MPa、模具温度110～140℃、保压时间为2-6min，得到环状金属软磁粉芯生胚；
（4）制备金属软磁粉芯
将环状金属软磁粉芯生胚放入真空干燥箱中进行烘烤固化，固化温度180～220℃、时间为3～4h，得到环状金属软磁粉芯；
所述环状金属软磁粉芯的密度为5.69～6.65g/cm3。
进一步限定的技术方案如下：
步骤（1）中，所述铁基粉末为铁硅粉末或铁硅铝粉末或羰基铁粉或铁镍粉末或铁硅铬粉末中的一种以上。
步骤（3）中，所述模具为具有环状空腔的模具，且环状型腔的截面为圆形。
步骤（3）中，所述脱模剂为油性金属脱模剂。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
本发明利用级配粉末进行压制成型，通过粉末粒度配比在降低压制压强的条件下保持软磁粉芯的密度与磁性能，利用特制模具压制出圆形截面的环状软磁粉芯。所得产品既节避免了粉芯上对性能无效区域的材料浪费，又降低了粉芯生产对大型压机的依赖以节约成本，同时减少了粉芯尖锐边缘与外绕线圈的摩擦，提高粉芯的使用寿命，便于软磁粉芯应用领域的扩展。
附图说明
图1为实施例1获得的圆形截面的环状金属软磁粉芯三维模型图。
图2为实施例1获得的圆形截面的环状金属软磁粉芯外貌照片。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
实施例1
一种截面为圆形的环状金属软磁粉芯的制备方法操作步骤如下：
（1）配制混合粉料
将铁硅粉末筛分为三级，一级铁硅粉末过120～200目筛、二级铁硅粉末过300～450目筛、三级铁硅粉末过2000～9500目筛；取100g一级铁硅粉末、40g二级铁硅粉末和60g三级铁硅粉末，得到200g粉料。
将200g粉料倒入混料机中，混合20min，得到混合粉料。
（2）制备泥料
在200g混合粉料中分别加入8g环氧树脂、0.8g硬脂酸锌，搅拌器均匀搅拌40min，得到泥料。
（3）制备环状软磁粉芯生坯
在模具的环状空腔壁上喷涂脱模剂，脱模剂为油性金属脱模剂，防止磁环粘粘，然后通过注射成型机将泥料挤出到模具的环状空腔中，挤出压强为140MPa，模具温度120℃，保压时间为4min，得到截面为圆形的环状金属软磁粉芯生胚。
（4）制备环状金属软磁粉芯
将环状金属软磁粉芯生胚放入真空干燥箱中进行烘烤固化，固化温度为180℃、时间为4h。固化后得到截面为圆形的环装金属软磁粉芯。本实施例1的环状金属软磁粉芯密度为6.65g/cm。由图1可见，本实施例获得的圆形截面的环装金属软磁粉芯实品与所设计模型基本相符，环状金属软磁粉芯完整程度高，表面密实且较为光滑，无明显缺陷与破损。由图2可见，铜线圈绕设有环状金属软磁粉芯上。
实施例2：
一种截面为圆形的环状金属软磁粉芯的制备方法操作步骤如下：
（1）配制混合粉料
将铁硅铝粉末筛分为二级，一级铁硅铝粉末过150目～200目筛、二级铁硅铝粉末过300目～400目筛；取第三级粉末为羰基铁粉，过2500目～8500目筛；取110g一级铁硅铝粉末、30g二级铁硅铝粉末和60g三级羰基铁粉，得到200g粉料。
将200g粉料加入混料机中混合25min，得到混合粉料。
（2）制备泥料
在200g混合粉料中分别加入11g环氧树脂、0.9g硬脂酸锌，搅拌器均匀搅拌40min，得到泥料。
（3）制备环状软磁粉芯生坯
在模具的环状空腔壁上喷涂脱模剂，脱模剂为油性金属脱模剂，防止磁环粘粘，然后通过注射成型机将泥料挤出到模具的环状空腔中，挤出压强为140MPa、模具温度130℃、保压时间为3min，得到截面为圆形的环状金属软磁粉芯生胚。
（4）制备环状金属软磁粉芯
将环状金属软磁粉芯生胚放入真空干燥箱中行烘烤固化，固化温度为210℃、时间为3h。固化后得到截面为圆形的环装金属软磁粉芯。本实施例2的环状金属软磁粉芯的密度为5.69g/cm。
本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种截面为圆形的环状金属软磁粉芯的制备方法，其特征在于操作步骤如下：
（1）配制混合粉料
将铁基粉末筛分为三级，一级过100～230目筛、二级过300～500目筛、三级过2000～10000目筛；按质量百分比取45%～60%质量的一级铁基粉末、15%～20%质量的二级铁基粉末和20%～40%质量的三级铁基粉末，均加入混料机中，混合20～30min，得到混合粉料；
（2）制备泥料
按混合粉料质量4～8%的量加入环氧树脂、按混合粉料质量4～5‰的量加入硬脂酸锌，使用搅拌器均匀搅拌40～45min，得到泥料；
（3）制备环状软磁粉芯生坯
在模具的环状空腔内壁上喷涂脱模剂，通过注射成型机将泥料挤入模具的环状空腔中，挤出压强100～200MPa、模具温度110～140℃、保压时间为2-6min，得到截面为圆形的环状金属软磁粉芯生胚；
（4）制备环状金属软磁粉芯
将环状金属软磁粉芯生胚放入真空干燥箱中进行烘烤固化，固化温度180～220℃、时间为3～4h，得到环状金属软磁粉芯；
所述环状金属软磁粉芯的密度为5.69～6.65g/cm3。
2.根据权利要求1所述一种截面为圆形的环状金属软磁粉芯的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述铁基粉末为铁硅粉末或铁硅铝粉末或羰基铁粉或铁镍粉末或铁硅铬粉末中的一种以上。
3.根据权利要求1所述一种截面为圆形的环状金属软磁粉芯的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述模具为具有环状空腔的模具，且环状型腔的截面为圆形。
4.根据权利要求1所述一种截面为圆形的环状金属软磁粉芯的制备方法，其特征在于：
步骤（3）中，所述脱模剂为油性金属脱模剂。
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