CN113960419A - 一种用于检测软磁金属粉末表面绝缘特性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于检测软磁金属粉末表面绝缘特性的方法。该方法将表面绝缘处理后的金属粉末填充入绝缘的腔体中，然后用可以导电的上下压头逐渐将粉末压实，上下压头分别与测试仪表的“输入”端和“输出”端有效连接。测试仪表在此过程中连续测试负载的电阻或阻抗，压实密度越高电阻或阻抗越小，因此可以有效甄别软磁金属粉末表面绝缘层的绝缘性质，从而区别具有不同绝缘特性的软磁金属粉末材料或同一软磁金属粉末材料不同绝缘层之间的差异。通过本发明方法可以实现软磁金属粉末绝缘性的判断以及软磁金属粉末的表面绝缘层的绝缘特性。
Description
技术领域
本发明属于电子信息领域或粉末冶金领域，涉及一种用于检测软磁金属粉末表面绝缘特性的方法。
背景技术
随着现代集成电路设计及制造工艺、芯片设计及制造工艺、机器人自动化制造技术、电子元器件技术以及互联网应用的发展，智能化已经成为信息社会乃至下一代工业技术革命的主流技术趋势。当前，各种具有智能运算功能的负载（包含传感器）在快速地改造着传统行业及人类的生存状态，把人与人、物与物、人与物相互连接起来。
电感作为现代电力电子领域的关键器件之一被广泛应用在以上领域中，其中功率电感因其具有高储能密度而被广泛应用于各种电力变换中，如交流到直流转换、直流到直流转换，因此也形成了形式多样的电感，例如功率因数校正电感、扼流圈电感、模压电感等等。
在各种电子、电力电子设备中的各种电感器件必须在具有高储能的同时具有良好的绝缘性以及抗EMI（电磁干扰）特性，因此利用软磁金属粉末制作的该类器件需要对粉末进行表面绝缘处理。常规的应用对金属粉末粒度的要求通常在5.0-100um之间，该类粉末常采用水雾化、气雾化或机械球磨法生产，粉末的绝缘处理采用常规的机械混合并干燥即可实现。且随着电动汽车、物联网、云端服务器、智能化技术及新一代半导体材料的普及应用，器件的稳定性要求越来越高，且器件的使用工况却越来越苛刻，因此要求相关的具有高储能密度的金属粉末器件的热稳定性及时效特性越来越高，因此提高金属粉末表面的绝缘特性是该类产品技术开发中的核心问题，也因此找到一种用于检测软磁金属粉末表面绝缘特性的方法可以有效提高技术开发的准确性及开发效率。
本发明提供了一种用于检测软磁金属粉末表面绝缘特性的方法，该方法将表面绝缘处理后的金属粉末填充入绝缘的腔体中，然后用可以导电的上下压头逐渐将粉末压实，上下压头分别与测试仪表的“输入”端和“输出”端有效连接。测试仪表在此过程中连续测试负载的电阻或阻抗，压实密度越高电阻或阻抗越小，因此可以有效甄别软磁金属粉末表面绝缘层的绝缘性质，从而区别具有不同绝缘特性的软磁金属粉末材料或同一软磁金属粉末材料不同绝缘层之间的差异。通过本发明方法可以实现软磁金属粉末绝缘性的判断以及软磁金属粉末的表面绝缘层的绝缘特性。
发明内容
本发明提供了一种用于检测软磁金属粉末表面绝缘特性的方法。该方法将表面绝缘处理后的金属粉末填充入绝缘的腔体中，然后用可以导电的上下压头逐渐将粉末压实，上下压头分别与测试仪表的“输入”端和“输出”端有效连接。测试仪表在此过程中连续测试负载的电阻或阻抗，压实密度越高电阻或阻抗越小，因此可以有效甄别软磁金属粉末表面绝缘层的绝缘性质，从而区别具有不同绝缘特性的软磁金属粉末材料或同一软磁金属粉末材料不同绝缘层之间的差异,具体发明内容如下：
一、本发明适用的软磁金属粉末可以是铁粉、铁硅系列粉末、铁硅铬系列粉末、铁硅铝粉末、铁镍基粉末、软磁非晶粉末、软磁纳米晶粉末，也可以是以上粉末或以上粉末混合物绝缘包覆后的具有绝缘层的粉末，另外以上粉末的制备方法可以是羰基还原法、水雾化、气雾化、机械球磨法、机械合金化法、超声雾化法等，粉末粒度在0.01-1000.0um之间。具有绝缘层的以上软磁金属绝缘包覆粉末，其绝缘层厚度在0.005-1.0um之间，该绝缘层材质可以是磷酸盐、硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、硫酸盐、锰酸盐、钛酸盐、铬酸盐、硝酸盐、碳酸盐一种或一种以上的混合物构成的绝缘层，也可以是各种有机高分子材料的绝缘层，也可以是有机高分子改性材料的绝缘层。
二、粉末电阻或阻抗的测试方法。该方法由软磁金属粉末及其绝缘包覆粉末、绝缘腔体、可在该绝缘腔体内上下移动的导电上压头和下压头、控制压头上下移动的压力机构、测试电阻或阻抗的仪器以及仪器与两个压头的连接线构成。该绝缘腔体形状具有一中心线，其形状可由各种截面绕该中心线旋转360°形成，例如圆柱体、长方体、正方体等。该上压头和下压头都是导电材料构成，且该压头整体的电阻或阻抗值小于等于被测材料电阻或阻抗值的5.0%，根据实际测试需要可以是铜及铜合金、铝及铝合金、铁或铁合金等。该上压头和下压头截面形状与绝缘腔体形状一致以保证被测材料被密封在有腔体和压头形成的内部空间，并可以在腔体内上下移动。该测试仪器具有测试电阻的功能，也可以是具有测试阻抗的功能或是既可测试电阻也可测试阻抗的功能。
附图说明
附图1为设备结构图，包括绝缘腔体、金属粉末、上下压头、连接线、测试仪器、压力机构。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
本实施例采用水雾化制备的成分为Fe92Cr4.5Si3.5的金属粉末作为原材料，其平均粒径（D50）为10um，形状基本为长条形。
钝化剂选择占粉末重量分别为0%、0.2%、0.5%、1.0%的磷酸，溶剂选用乙醇，乙醇的重量为金属粉末的5%，之后在搅拌机中将铁基软磁粉末与钝化剂搅拌均匀并加热将乙醇去除完全，加热温度一般80℃之间，从而形成金属粉末的绝缘层。
测试装置的绝缘腔体选择直径20mm的圆柱形该腔体高度60mm，上下压头的外径是直径19.8mm的圆柱形且该上下压头长度为60mm。测试仪器采用量程为1000欧姆到1000000欧姆的电阻测试仪，压头采用纯铜材料，绝缘腔体采用石英管，壁厚15mm，连接线与压头通过连接器稳定连接且保证整个测试过程中连接线不受力；首先，将下压头从绝缘腔体的下方装入腔体中10mm，然后将10g粉末装入绝缘腔体，并将上压头从绝缘腔体上方装入，启动压力机构将上压头和下压头之间的距离缩短，并实时记录电阻值。
通过数据可知，磷酸含量越高电阻值越高。
实施例2
本实施例采用水雾化制备的成分为Fe92Cr4.5Si3.5的金属粉末作为原材料，其平均粒径（D50）为10um，形状基本为长条形。
钝化剂选择占粉末重量0.5%的磷酸，溶剂选用乙醇，乙醇的重量为金属粉末的5%，之后在搅拌机中将铁基软磁粉末与钝化剂搅拌均匀并加热将乙醇去除完全，加热温度一般80℃之间，从而形成金属粉末的绝缘层。
测试装置的绝缘腔体选择直径20mm的圆柱形该腔体高度60mm，上下压头的外径是直径19.8mm的圆柱形且该上下压头长度为60mm。测试仪器采用量程为1000欧姆到1000000欧姆的电阻测试仪，压头采用纯铜材料，绝缘腔体采用石英管，壁厚15mm，连接线与压头通过连接器稳定连接且保证整个测试过程中连接线不受力；首先，将下压头从绝缘腔体的下方装入腔体中10mm，然后将10g粉末装入绝缘腔体，并将上压头从绝缘腔体上方装入，启动压力机构将上压头和下压头之间的距离缩短，并实时记录电阻值，压强分布为1MPa、2MPa、5MPa、10MPa。
通过数据可知，压力越高电阻值越低。
Claims (7)
1.一种用于检测软磁金属粉末表面绝缘特性的方法，其特征在于：（1）该方法由软磁金属粉末及其绝缘包覆粉末、绝缘腔体、可在该绝缘腔体内上下移动的导电上压头和下压头、控制压头上下移动的压力机构、测试电阻或阻抗的仪器以及仪器与两个压头的连接线构成，且该压头整体的电阻或阻抗值小于等于被测材料电阻或阻抗值的5.0%，（2）测试步骤第一步是将软磁金属粉末或及绝缘包覆粉末装入绝缘腔体，然后将测试仪器与上下压头连接，进而开始启动压力机构将压头之间的距离逐渐缩短，此时测试仪器会连续显示某一状态下的电阻或阻抗值，且该测试仪器的连接线在测试过程中保证不受压力机构力的作用；（3）根据测试所得数据可知软磁金属粉末及其绝缘包覆粉末的电阻或阻抗值，也可获得密度与该材料压制密度的关系等。
2.根据权利要求1所述的一种用于检测软磁金属粉末表面绝缘特性的方法，其特征在于：该软磁金属粉末可以是铁粉、铁硅系列粉末、铁硅铬系列粉末、铁硅铝粉末、铁镍基粉末、软磁非晶粉末、软磁纳米晶粉末、粉末制备方法可以是羰基还原法、水雾化、气雾化、机械球磨法、机械合金化法、超声雾化法等，粉末粒度在0.01-1000.0um之间。
3.根据权利要求1所述的一种用于检测软磁金属粉末表面绝缘特性的方法，其特征在于：该软磁金属绝缘包覆粉末，其绝缘层厚度在0.005-1.0um之间，该绝缘层材质可以是磷酸盐、硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、硫酸盐、锰酸盐、钛酸盐、铬酸盐、硝酸盐、碳酸盐一种或一种以上的混合物构成的绝缘层，也可以是各种有机高分子材料的绝缘层，也可以是有机高分子改性材料的绝缘层。
4.根据权利要求1所述的一种用于检测软磁金属粉末表面绝缘特性的方法，其特征在于：该绝缘腔体形状具有一中心线，其形状可由各种截面绕该中心线旋转360°形成。
5.根据权利要求1所述的一种用于检测软磁金属粉末表面绝缘特性的方法，其特征在于：该上压头和下压头都是导电材料构成，且该压头整体的电阻或阻抗值小于等于被测材料电阻或阻抗值的5.0%，根据实际测试需要可以是铜及铜合金、铝及铝合金、铁或铁合金等。
6.根据权利要求1所述的一种用于检测软磁金属粉末表面绝缘特性的方法，其特征在于：该上压头和下压头截面形状与绝缘腔体形状一致以保证被测材料被密封在有腔体和压头形成的内部空间，并可以在腔体内上下移动。
7.根据权利要求1所述的一种用于检测软磁金属粉末表面绝缘特性的方法，其特征在于：该测试仪器具有测试电阻的功能，也可以是具有测试阻抗的功能或是既可测试电阻也可测试阻抗的功能。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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