CN113539661B - 一种铁基合金磁粉芯的防锈处理方法 - Google Patents

一种铁基合金磁粉芯的防锈处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铁基合金磁粉芯的防锈处理方法，属于磁性材料技术领域。本发明将绝缘后的铁基合金粉放入防锈液中浸泡，防锈液可在绝缘后的磁粉表面成膜；起到防锈、改善磁粉表面绝缘质量从而防止损耗恶化，以及提高磁粉成形性从而提升粉芯机械强度的效果；接着压制成生坯，将生坯再放入防锈液中进行二次浸泡，可以有效修复生坯表面可能因压制而损坏的防锈膜层和绝缘包覆层，起到防锈和防止损耗显著恶化的效果。用本发明方法可以解决现有喷漆防锈工艺成本高、环境污染大，常规防锈液浸泡工艺不能长期和全面防锈，以及硅烷偶联剂防锈工艺损害粉芯磁性能的问题，有效防止铁基合金磁粉芯因环境湿度大、放置时间较长等因素引起的表面锈蚀。

Description

一种铁基合金磁粉芯的防锈处理方法
技术领域
本发明属于磁性材料技术领域，具体涉及一种铁基合金磁粉芯的防锈方法。
背景技术
常见的铁基合金磁粉芯有铁硅粉芯、铁硅铝粉芯、铁镍粉芯和纯铁粉芯，广泛应用于有源滤波器、逆变器、不间断电源等电力电子设备中。目前，磁粉芯大都是通过绝缘包覆、压制成形和退火热处理等粉末冶金工艺制备而成，具有易加工和磁性能优良的优点。
但因软磁粉芯大都以铁为主要组成元素，在空气潮湿或长期搁置的情况下容易生锈，其抗锈蚀能力较差。为防止铁基合金磁粉芯锈蚀，实际生产中常采用喷漆或防锈油浸泡的方法将磁芯与空气隔绝，防止锈蚀。但喷漆容易污染环境，且漆层外表皮在长时间使用后容易出现掉落的情况；而用防锈油浸泡磁芯，由于磁芯内部微小气隙内的空气很难完全排出，因此防锈油很难完全进入粉芯内部气隙，难以达到全面防锈和长期防锈的目的。此外，还有研究人员使用硅烷偶联剂对磁粉芯进行防锈处理，但该方法在防锈过程中需对磁芯进行酸洗或者碱洗，而酸和碱都会与磁粉发生反应，使其表面钝化，从而导致磁粉芯磁性能的恶化。所以，发展一种不影响粉芯磁性能，同时能实现长期和全面防锈的工艺方法，对优化铁基合金磁粉芯的综合物性具有重要意义。
发明内容
为了解决现有喷漆防锈工艺成本高、环境污染大、防锈液浸泡工艺不能长期和全面防锈，以及硅烷偶联剂防锈工艺损害粉芯磁性能等问题，实现在不影响铁基合金磁粉芯磁性能条件下，能增强磁粉芯抗锈蚀能力并提升磁粉芯机械强度，本发明提供一种铁基合金磁粉芯的防锈处理方法。
一种铁基合金磁粉芯的防锈处理操作步骤如下：
（1）将绝缘后的铁基合金粉末放入防锈液中进行浸泡，浸泡时间为20～80 min；烘干，烘干温度为60～160 ℃、烘干时间为60～80 min，得到防锈铁基合金粉末；
所述防锈液为丙烯酸乳液、环氧丙烯酸酯树脂和十二碳醇脂三者的混合溶液；
（2）在防锈铁基合金粉末中加入脱模剂均匀混合，脱模剂的加入量为防锈铁基合金粉末质量1‰～10‰的量，压制成生坯，成形压强为1600 MPa～2500 MPa；
（3）将生坯放入防锈液中进行二次浸泡，浸泡时间为60～180 min；在60～80℃进行生坯表面烘干；再低温烘烤，低温烘烤条件：温度130～300℃、时间30～100 min；得到浸泡生坯；
所述防锈液与步骤（1）中的防锈液相同；
（4）将浸泡生坯在氮气中进行退火处理，退火温度为700～900 ℃，保温时间为40～120 min，自然冷却，得到铁基合金磁粉芯；
所述铁基合金磁粉芯的相对磁导率为58～73，50kHz/100mT的损耗为267.3～501.2mW/cm3，拉断强度为479～643N。
进一步的具体技术方案如下：
步骤（1）中，所述铁基合金粉末为气雾化铁硅铝合金粉、球磨破碎铁硅铝合金粉、气雾化铁硅合金粉中的一种。
所述防锈液按体积比1:1:3～18由丙烯酸乳液、环氧丙烯酸酯树脂和十二碳醇脂三者混合均匀制成。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.本发明将绝缘后的铁基合金粉放入防锈液中浸泡，防锈液可在绝缘后的磁粉表面成膜，一方面可以弥补绝缘包覆的不均匀，另一方面形成的防锈液薄膜具有疏水和粘结的作用，因此可以起到防锈，隔断磁粉涡流通路防止损耗显著恶化，提高磁粉成形性从而提升粉芯机械强度的作用。
2.本发明将压制成形后的生坯再放入防锈液中进行二次浸泡，可以有效修复生坯表面可能因压制而损坏的防锈膜层和绝缘包覆层，因此可以起到防锈和防止损耗显著恶化的效果。
3.以相对磁导率级别为60（±8%）的球磨破碎铁硅铝磁粉芯为例，1号为未经防锈处理的样品，2号为采用本发明工艺制备的样品。它们的磁性能和拉断强度对比如表1所示。可见，采用本发明防锈工艺处理后样品的磁导率及损耗均变化不大，但拉断强度显著增强。图1为两个样品经双85测试360小时后的外观照片。可见，采用本发明防锈工艺处理后，样品的表面未出现锈蚀现象，呈现了很好的防锈效果。
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附图说明
图1 （a）未经防锈处理和（b）采用本发明防锈工艺处理后的球磨破碎铁硅铝磁粉芯在双85测试360小时后样品的外观照片。
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
一种铁基合金磁粉芯的防锈处理操作步骤如下：
（1）取500g绝缘后的气雾化铁硅铝合金粉，放入到5kg防锈液中进行浸泡，浸泡时间为20 min；烘干，烘干温度为60 ℃、烘干时间为60 min，得到防锈铁基合金粉末。
所述防锈液按体积比1:1:3由丙烯酸乳液、环氧丙烯酸酯树脂和十二碳醇脂三者混合均匀制成。
（2）将500g防锈铁基合金粉末与0.5g的脱模剂均匀混合，压制成生坯，成形压强为1600 MPa。
（3）将生坯放入防锈液中进行二次浸泡，浸泡时间为60min。在60℃条件下进行生坯表面烘干，再在130℃条件下低温烘烤，烘烤时间为30min，得到浸泡生坯。
所用防锈液与步骤（1）中的防锈液相同。
（4）将浸泡生坯进行退火处理，退火温度为700 ℃，保温时间为40min，得到气雾化铁硅铝软磁粉芯。
本实施例1的气雾化铁硅铝软磁粉芯的相对磁导率为62、50kHz/100mT的损耗为267.3mW/cm3、拉断强度为479N。
实施例2
一种铁基合金磁粉芯的防锈处理操作步骤如下：
（1）取500g绝缘后的球磨破碎铁硅铝合金粉，放入到5kg防锈液中进行浸泡，浸泡时间为60 min，烘干，烘干温度为120℃、烘干时间为70 min，得到防锈球磨破碎铁硅铝合金粉末。
所述防锈液按体积比1:1:10由丙烯酸乳液、环氧丙烯酸酯树脂和十二碳醇脂三者混合均匀制成。
（2）将500g防锈球磨破碎铁硅铝合金粉末与2.5g的脱模剂均匀混合，压制成生坯，成形压强为1900 MPa。
（3）将生坯放入防锈液中进行二次浸泡，浸泡时间为120min。在70℃条件下进行生坯表面烘干，再在200℃条件下低温烘烤，烘烤时间为60min，得到浸泡生坯。
所用防锈液与步骤（1）中的防锈液相同。
（4）将浸泡生坯进行退火处理，退火温度为800 ℃，保温时间为80min，得到球磨破碎铁硅铝软磁粉芯。
本实施例2的球磨破碎铁硅铝软磁粉芯的相对磁导率为58、50kHz/100mT的损耗为329.3mW/cm3、拉断强度为643N。
参见图1，图1（a）为未经防锈处理的球磨破碎铁硅铝磁粉芯在双85测试360小时后样品的外观照片，可见球磨破碎铁硅铝磁粉芯表面存在锈斑。图1（b）为采用本发明防锈工艺处理后的球磨破碎铁硅铝磁粉芯在双85测试360小时后样品的外观照片，可见本发明防锈工艺处理后的球磨破碎铁硅铝磁粉芯表面没有锈斑。
实施例3
一种铁基合金磁粉芯的防锈处理操作步骤如下：
（1）取500g绝缘后的气雾化铁硅合金粉，放入到5kg防锈液中进行浸泡，浸泡时间为80 min；烘干，烘干温度为160 ℃、烘干时间为80 min，得到防锈气雾化铁硅合金粉末。
防锈液按体积比1:1:18由丙烯酸乳液、环氧丙烯酸酯树脂和十二碳醇脂三者混合均匀制成。
（2）将500g防锈气雾化铁硅合金粉末与5g的脱模剂均匀混合，压制成生坯，成形压强为2500 MPa。
（3）将生坯放入防锈液中进行二次浸泡，浸泡时间为180min。在80℃条件下进行生坯表面烘干，再在300℃条件下低温烘烤，烘烤时间为100min，得到浸泡生坯。
所用防锈液与步骤（1）中的防锈液相同。
（4）将浸泡生坯进行退火处理，退火温度为900 ℃，保温时间为120min，得到气雾化铁硅软磁粉芯。
本实施例3的气雾化铁硅软磁粉芯的相对磁导率为73、50kHz/100mT的损耗为501.2 mW/cm3、拉断强度为598N。
以上所述，仅是本发明的典型实施例，不对本发明做任何限制，依据本发明方法所做的任何修改及等同变化，仍属于本发明的保护涵盖范围。

Claims (3)

1.一种铁基合金磁粉芯的防锈处理方法，其特征在于操作步骤如下：
（1）将绝缘后的铁基合金粉末放入防锈液中进行浸泡，浸泡时间为20～80 min；烘干，烘干温度为60～160 ℃、烘干时间为60～80 min，得到防锈铁基合金粉末；
所述防锈液为丙烯酸乳液、环氧丙烯酸酯树脂和十二碳醇脂三者的混合溶液；
（2）在防锈铁基合金粉末中加入脱模剂均匀混合，脱模剂的加入量为防锈铁基合金粉末质量1‰～10‰的量，压制成生坯，成形压强为1600 MPa～2500 MPa；
（3）将生坯放入防锈液中进行二次浸泡，浸泡时间为60～180 min；在60～80℃进行生坯表面烘干；再低温烘烤，低温烘烤条件：温度130～300℃、时间30～100 min；得到浸泡生坯；
所述防锈液与步骤（1）中的防锈液相同；
（4）将浸泡生坯在氮气中进行退火处理，退火温度为700～900 ℃，保温时间为40～120min，自然冷却，得到铁基合金磁粉芯；
所述铁基合金磁粉芯的相对磁导率为58～73，50kHz/100mT的损耗为267.3～501.2mW/cm3，拉断强度为479～643N。
2.根据权利要求1所述的一种铁基合金磁粉芯的防锈处理方法，其特征在于：步骤（1）中，所述铁基合金粉末为气雾化铁硅铝合金粉、球磨破碎铁硅铝合金粉、气雾化铁硅合金粉中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种铁基合金磁粉芯的防锈处理方法，其特征在于：步骤（1）中，所述防锈液按体积比1:1:3～18由丙烯酸乳液、环氧丙烯酸酯树脂和十二碳醇脂三者混合均匀制成。
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