CN114472878B - 一种一体成型电感软磁粉的制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一体成型电感粉的制备方法，选择FeSiCr系合金原料粉，进行筛分并配料，所用原料粉中，粒径为13～18μm的粉占15％，粒径为18～25μm的粉占25％，粒径为25～38μm的粉占60％，原料粉和纳米氧化锆粉料振动搅拌混合均匀，加入带有加热装置的搅拌机中，加热到80～85℃后加入磷酸盐溶液进行混合搅拌并烘干钝化，将粘结剂、固化剂和溶剂加入钝化后的粉料，在捏合机中进充分搅拌均匀，所得到的粉料进行造粒，过筛后烘干冷却，得到一体成型电感粉。合金采用合理的组分设计，在合金粒径上采用不同粒径的原料粉合理搭配，提高了产品的性能，降低了成本，所用的生产流程简单、成本低、适合工业生产应用。

Description

一种一体成型电感软磁粉的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及电感合金粉制备技术领域，尤其涉及一种一体成型电感软磁粉的制备方法及应用。
背景技术
一体成型电感包括座体和绕组本体，座体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、服务器上、手机、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(Bs)，在电路中的主要的作用是滤波、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干扰等作用，目前一体成型微型电感已经成为高端电子制造行业中关键器件。
在目前一体成型电感的制备过程中，所用的FeSiCr合金粉经过特殊处理，绝缘电阻高，不易生锈，一体成型电感产品表面无需喷涂，以此合金粉为原料制备的低温(小于200℃)固化的一体成型电感已经广泛用于计算机、电视机、功率电源、数码相机、汽车电子等领域，极大地满足了大电流条件下的电感要求。
通常使用的电感制备用软磁粉末中，Fe由于价格低廉被广泛应用宜，为了解决其功率损耗大，不能应用于高频使用的问题，其中的Si元素起到提高合金电阻率以及降低磁滞损耗的功能。同时加入Cr元素，是为了起到抗腐蚀，延长电感寿命的作用，目前FeSiCr三元合金软磁材料可适用于高频(0-10MHz)下，具有较高磁导率和较低功率损耗，并且抗腐蚀性较好。
但同时，Fe、Si、Cr三种元素的配比不同，将会导致合金材料的电阻率、磁导率直流偏置特性等性能，因此，对FeSiCr合金软磁材料如何进行合理设计以实现各性能之间的平衡，是目前一个研究的重要课题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种一体成型电感软磁粉的制备方法及应用。
本发明完整的技术方案包括：
一种一体成型电感粉的制备方法，包括如下步骤：
(1)粉末配比，选择FeSiCr系合金原料粉，进行筛分并配料，所用原料粉中，粒径为13～18μm的粉占15％，粒径为18～25μm的粉占25％，粒径为25～38
μm的粉占60％，以上为重量比；
(2)将三种粒径的原料粉和纳米氧化锆粉料，加入带有振动装置的搅拌混料机中振动搅拌0.5h，混合均匀，纳米氧化锆占所有原料粉总量的0.2wt％。
(3)所有粉料送入带有加热装置的搅拌机中，加热到80～85℃后加入磷酸盐溶液进行混合搅拌20min并烘干，完成粉料的钝化，所用的磷酸盐溶液占包括纳米氧化锆在内的所有粉料质量的0.3wt％。
(4)将粘结剂、固化剂和溶剂加入钝化后的粉料，在捏合机中进充分搅拌均匀。
(5)将步骤(4)所得到的粉料进行造粒，过筛后烘干冷却，得到所述的一体成型电感粉。
步骤(1)中所用原料粉的组分为Si：3.2～4.5wt％，Cr：4.0～5.5wt％，Ni：0.1～0.15wt％，V：0.05～0.08wt％。
步骤(3)中所用的磷酸盐溶液为磷酸锰或磷酸铬溶液。
步骤(4)中所用的粘结剂为环氧树脂、固化剂为顺丁烯二酸酐、二氨基二苯砜中的其中一种，所述溶剂为乙醇。
步骤(1)中所用原料粉采用离心气雾法制备。
所述方法所制备软磁粉在一体成型电感器件中的应用。
本发明的有益效果是：合金采用合理的组分设计，Ni元素的加入和Cr元素协同提高了合金粉在氯离子酸性环境下的抗腐蚀能力，V的加入提高了粉末电阻率，纳米氧化锆提高了材料绝缘耐压性。在合金粒径上，采用不同粒径的原料粉合理搭配，降低了成本，并保证了材料的磁导率，所用的生产流程简单、成本低、适合工业生产应用。
附图说明
图1为本发明FeSiCr系合金原料粉制备装置的结构示意图。
图中：1-雾化室，2-保温炉，3-合金液，4-上升通道，5-陶瓷保温环，6-旋转盘，7-进气管，8-气雾化喷枪，9-合金液薄膜，10-出粉口，11-出液口。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请的实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是作为例示，并非用于限制本申请。
一种一体成型电感软磁粉的制备方法及应用，包括如下步骤：
(1)粉末配比，选择FeSiCr系合金原料粉，进行筛分并配料，所用原料粉中，粒径为13～18μm的粉占15％，粒径为18～25μm的粉占25％，粒径为25～38μm的粉占60％，以上为重量比；原料粉的组分为Si：3.2～4.5wt％，Cr：4.0～5.5
wt％，Ni：0.1～0.15wt％，V：0.05～0.08wt％。
本实施方式中，原料粉的制备方法采用离心气雾法制备，所用的制备方法如下：
采用图1所示的装置进行制备，装置包括雾化室1，雾化室装配有真空系统，在制粉时对雾化室进行抽真空，以防止雾化制粉过程中合金被氧化。雾化室1的内壁呈倾斜设置，即从上往下横截面积逐步减小，以利于贴在内表面的粉可以在重力作用下流出雾化室，雾化室内部设有带加热装置的保温炉2，保温炉内储存有熔融的FeSiCr系电感合金液3，保温炉顶部设有端盖，使保温炉内部形成一个封闭的环境，端盖上设有进气管7，进气管7连接高压气源，保温炉内设有合金液上升通道4，通道穿过端盖连接上方的陶瓷保温环5，陶瓷保温环上方设有陶瓷高速旋转盘6，旋转盘6内部有合金液通道，合金液通道的截面积从中心到边缘逐步减小，使合金液在出液口11处的压力增大，有利于其喷射出并形成合金薄膜。
旋转盘6的边缘设有多个沿中心轴线对称分布的出液口11，出液口11的出口方向向上，其轴线与水平方向的夹角α为18°～22°，以利于合金液甩出时向上呈一定角度，增加在雾化室的停留时间，出液口11设计成狭长的缝状结构，其宽度应不大于长度的1/8。出液口11的数量为15～20个。
高速旋转盘下方设有多个气雾化喷枪8，喷枪的喷嘴位置对准合金液甩出的位置，出液口11的轴线与喷枪轴线的夹角为20°。喷枪轴线与水平方向的夹角θ为38°～42°。喷枪沿气雾化设备的中轴线环形对称设置，数量为10～12个。
制粉时，高压气源启动，将压缩空气从进气管7输送至保温炉2内，在气体压力下合金液从上升通道4上升，并通过保温环5中的通道进入高速旋转盘6，高速旋转盘在电机带动下进行高速旋转，转速为400～1000rpm，其内部的合金液在离心力作用下从出液口11被甩出，形成合金液薄膜9，同时气雾化喷枪喷出高速氮气气流对其进行高速冲击，合金液薄膜被迅速冷却并雾化形成合金粉落下，通过雾化室下方的出粉口10送出雾化室。
(2)将三种粒径的原料粉和纳米氧化锆粉料，加入带有振动装置的搅拌混料机中
振动搅拌0.5h，混合均匀，纳米氧化锆占所有原料粉总量的0.2wt％。
(3)所有粉料送入带有加热装置的搅拌机中，加热到80～85℃后加入磷酸锰溶液
进行混合搅拌20min并烘干，完成粉料的钝化，所用的磷酸盐溶液占包括纳米氧化锆在内的所有粉料质量的0.3wt％。
(4)将环氧树脂、二氨基二苯砜和有机溶剂乙醇加入钝化后的粉料，在捏合机中进充分搅拌均匀。
(5)将步骤(4)所得到的粉料进行造粒，过筛后烘干冷却，得到所述的一体成型电感粉。
以上申请的仅为本申请的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请创造构思的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (4)

1.一种一体成型电感软磁粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）粉末配比，选择FeSiCr系合金原料粉，进行筛分并配料，所用原料粉采用离心气雾法制备，
离心气雾化法采用的装置包括雾化室，雾化室装配有真空系统，在制粉时对雾化室进行抽真空；雾化室的内壁呈倾斜设置，即从上往下横截面积逐步减小；
雾化室内部设有带加热装置的保温炉，保温炉内储存有熔融的FeSiCr系电感合金液，保温炉顶部设有端盖，使保温炉内部形成一个封闭的环境，端盖上设有进气管，进气管连接高压气源，保温炉内设有合金液上升通道，通道穿过端盖连接上方的陶瓷保温环，陶瓷保温环上方设有陶瓷高速旋转盘，旋转盘内部有合金液通道，合金液通道的截面积从中心到边缘逐步减小，使合金液在出液口处的压力增大，旋转盘的边缘设有多个沿中心轴线对称分布的出液口，出液口的数量为15~20个，出液口的出口方向向上，其轴线与水平方向的夹角α为18°~22°，出液口设计成狭长的缝状结构，其宽度不大于其长度的1/8；高速旋转盘下方设有多个气雾化喷枪，喷枪的喷嘴位置对准合金液甩出的位置，出液口的轴线与喷枪轴线的夹角为20°；喷枪轴线与水平方向的夹角θ为38°~42°；喷枪沿离心气雾化装置的中轴线环形对称设置，数量为10~12个；
制粉时，高压气源启动，将压缩空气从进气管输送至保温炉内，在气体压力下合金液从上升通道上升，并通过保温环中的通道进入高速旋转盘，高速旋转盘在电机带动下进行高速旋转，转速为400~1000rpm，其内部的合金液在离心力作用下从出液口被甩出，形成合金液薄膜，同时气雾化喷枪喷出高速氮气气流对其进行高速冲击，合金液薄膜被迅速冷却并雾化形成合金粉落下，通过雾化室下方的出粉口送出雾化室；
所用原料粉中，粒径为13~18μm的粉占15%，粒径为18~25μm的粉占25%，粒径为25~38μm的粉占60%，以上为重量比；
（2）将三种粒径的原料粉和纳米氧化锆粉料，加入带有振动装置的搅拌混料机中振动搅拌0.5h，混合均匀，纳米氧化锆占所有原料粉总量的0.2wt%；
（3）所有粉料送入带有加热装置的搅拌机中，加热到80~85℃后加入磷酸盐溶液进行混合搅拌20min并烘干，完成粉料的钝化，所用的磷酸盐溶液占包括纳米氧化锆在内的所有粉料的质量比为0.3wt%；
（4）将粘结剂、固化剂和溶剂加入钝化后的粉料，在捏合机中进充分搅拌均匀；
（5）将步骤（4）所得到的粉料进行造粒，过筛后烘干冷却，得到所述的一体成型电感软磁粉。
2.根据权利要求1所述的一种一体成型电感软磁粉的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中所用的磷酸盐溶液为磷酸锰或磷酸铬溶液。
3.根据权利要求2所述的一种一体成型电感软磁粉的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中所用的粘结剂为环氧树脂，固化剂为顺丁烯二酸酐、二氨基二苯砜中的其中一种，所述溶剂为乙醇。
4.权利要求1-3任一项方法所制备的电感软磁粉在一体成型电感器件中的应用。
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