CN116564641A - 一种一体成型电感的制备方法，以及一体成型电感 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种使用再生磁粉制备一体成型电感的方法，所述方法包括：获取再生磁粉和再生线圈，所述再生磁粉和所述再生线圈基于废旧一体成型电感至少经过磁粉分离和线圈回收后得到；对所述再生磁粉进行第一预处理后获取软磁粉末，所述第一预处理至少包括清洁、表面除氧、最终清洗以及烘干；对所述软磁粉末进行第二预处理后结合所述再生线圈进行模压成型操作，获取一体成型电感。

Description

一种一体成型电感的制备方法，以及一体成型电感

技术领域

本申请涉及功能材料中的金属软磁材料领域，尤其涉及一体成型电感制备领域，具体涉及使用废旧一体成型电感再生利用制备一体成型电感。

背景技术

一体成型电感又称模压电感，是在传统金属磁粉芯基础上发展起来的，创造性的将铜线绕组置于磁性粉体内部。相较于传统电感，一体成型电感的磁路封闭，电磁屏蔽效果好，可有效降低电磁干扰，利于实现元器件的高密度安装。同时，一体成型结构可避免发生噪音，具有高饱和、大电流、电感量衰减平顺、体积小、成本低、损耗低、可靠性高等特点，工作频率达5MHz以上。

一体成型电感是芯片供电模块中的核心元器件之一，用于各种电路设计中，只有安装了电感，电子产品在使用时才不会出现因电流问题而导致设备轻易被损坏，只要用到芯片的地方就会有一体成型电感的身影。一体成型电感技术源于美国，经过多年的发展和渗透，目前一体成型电感已被广泛应用于消费电子、5G、大数据、汽车、光伏、轨道交通、人工智能、智能制造等领域。

一体成型电感多采用模压成型，由于成型工艺和生产技术的原因，会产生大量的残次品。此外，未来随着电子器件升级换代加快，将会有产生大量的废旧一体成型电感。这些废旧的一体成型电感不仅给环境带来极大的负担，也是一种资源的极大浪费。

发明内容

本申请实施例所要解决的技术问题在于，废旧一体成型电感带来的环境污染以及资源浪费。

为了解决上述问题，本申请公开了一种一体成型电感的制备方法，通过重复利用废旧一体成型电感，不仅可实现一体成型电感的低成本制造，同时避免了资源的浪费。

本申请的第一个方面，提供一种一体成型电感的制备方法，该方法包括：获取再生磁粉和再生线圈，所述再生磁粉和所述再生线圈基于废旧一体成型电感至少经过磁粉分离和线圈回收后得到；对所述再生磁粉进行第一预处理后获取软磁粉末，所述第一预处理至少包括清洁、表面除氧、最终清洗以及烘干；对所述软磁粉末进行第二预处理后结合所述再生线圈进行模压成型操作，获取一体成型电感。

根据本申请一些实施例，所述完全浸泡并超声清洗，包括：利用清洗溶液清洗所述废旧一体成型电感，包括完全浸泡并超声清洗；粉碎清洗后的废旧一体成型电感，以获取破碎废料；利用分解溶液处理所述破碎废料，以分离磁粉废料和再生线圈；粉碎所述破碎废料以获取所述再生磁粉。

根据本申请一些实施例，所述清洗溶液包括丙酮、乙醇、甲酸，草酸、柠檬酸、硬脂酸锌中的一种或以上。

根据本申请一些实施例，所述分解溶液包括丙酮、乙醇、甲缩醛、醋酸乙酯中的一种或以上。

根据本申请一些实施例，所述清洁包括使用清洁溶剂进行超声清洁，所述清洁溶剂包括丙酮、乙醇、甲缩醛、醋酸中的一种或以上。

根据本申请一些实施例，所述表面除氧包括使用除氧溶剂进行超声表面除氧，所述除氧溶剂包括强酸与乙醇或丙酮的混合溶液，其中，所述强酸的体积比为1％-5％。

根据本申请一些实施例，所述最终清洗包括使用漂洗溶剂进行超声漂洗，所述漂洗溶剂包括丙酮、乙醇、二甲苯、醋酸、甲缩醛、醋酸乙酯中的一种或以上。

根据本申请一些实施例，所述烘干包括烘箱中60-85℃混干处理1-10小时。

根据本申请一些实施例，所述第二预处理至少包括磷化、包覆以及造粒；其中，磷化液的质量浓度0.1-0.3％，包覆剂的质量比例为1-3％的环氧树脂。

本申请的第二个方面，提供一种如上任一项方法制备的一体成型电

本申请提供了一种使用再生磁粉制备一体成型电感的方法，可实现废旧一体成型电感的直接回收利用，制造设备成本极低，加工流程环保，对环境友好且实现资源的重复利用。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请一些实施例公开了一种一体成型电感制备方法。所述方法的描述可以参考图1。图1是根据本申请一些实施例所示的电感制备方法的示例性流程图。如图1所示，流程100可以包括以下操作。

步骤110，获取再生磁粉和再生线圈。

在一些实施例中，所述再生磁粉和所述再生线圈是基于废旧一体成型电感至少经过磁粉分离和线圈回收后得到。示例性的，可以首先利用清洗溶液清洗废旧一体成型电感。例如，将废旧一体成型电感放入清洗溶液中完全浸没后并进行超声清洗。清洗时间可以是1-12小时。所使用的清洗溶液可以包括水、甲酰胺、三氯乙酸、二甲基亚砜、乙腈、N，N-二甲基甲酰胺、六甲基磷酰胺、双氧水、甲醇、乙醇、甲酸、乙酸、乙二酸、异丙醇、吡啶、乙二胺、丙酮、三乙胺、二氧六环、四氢呋喃、甲酸甲酯、乙醚、异丙醚、氯仿、苯、环己烷、石油醚、酒石酸、苹果酸、柠檬酸、奎宁酸、抗坏血酸、苯甲酸、水杨酸、硬脂酸锌等或其任意组合。可选地或优选地，所述清洗溶液可以由丙酮、乙醇、双氧水、甲酸，草酸、柠檬酸、硬脂酸锌等中的一种或几种混合而成。

清洗完成后的废旧一体成型电感可以被转移至破碎机中进行初步破碎，以获取破碎废料。随后，该破碎废料将被分解溶液处理，以分离磁粉废料和再生线圈。示例性的，破碎废料将被放入装有分解溶液的容器中完全浸泡并施加超声。如此操作是利用有机溶剂相溶原理，将包裹在磁粉颗粒表面的固化剂例如树脂完全溶解。所使用的分解溶液可以包括苯、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、环己烷、环己酮、甲苯环己酮、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、甲醇、乙醇、异丙醇、乙醚、苯甲醚、环氧丙烷、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、丙酮、丁酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙醛、甲缩醛、乙腈、吡啶、苯酚、四氯化碳、二甲亚砜等或其任意组合。可选地或优选地，分解溶剂可以包括丙酮、乙醇、甲缩醛、醋酸乙酯等中的一种或以上。

当固化剂完全被溶解后，可以从分解溶液中分离线圈以获取所述再生线圈。一体成型电感所使用的金属线圈(例如、铜、铝等)不会被分解溶剂所溶解。超声完成后的废弃磁粉和线圈通过物理手段进行分离后，可以获取磁粉废料和再生线圈。例如，使用过滤分离方法。过滤后的分解溶液还可以重复利用。

当获取到磁粉废料后，可以进一步地进行粉碎例如干法粉碎或湿法粉碎等以获取再生磁粉。示例性的，可以使用湿法球磨对磁粉废料进行粉碎。所采用的球磨工艺可以是球料比3:1，球磨时间5-10小时。所用的溶剂可以是甲醇、乙醇、异丙醇、乙醚、苯甲醚、环氧丙烷、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、丙酮、丁酮、甲基丁酮等或其任意组合。可选地或优选地，所有的溶剂可以是丙酮、乙醇、醋酸乙酯中的一种或几种混合而成。粉碎完成后可以得到所述再生磁粉。使用湿法球磨对磁粉废料进行粉碎，不仅可以避免在球磨过程中磁粉废料表面增氧，而且可以大大提高球磨效率。还可以通过球磨去除一些毛刺和/或尖角，进一步提高再生磁粉的品质。

步骤120，对所述再生磁粉进行第一预处理后获取软磁粉末。

在一些实施例中，所述第一预处理可以至少包括清洁、表面除氧、最终清洗以及烘干。清洁可以是用于除去粉碎过程中所带来的一些杂质，比如灰尘或其他有机物。示例性的，所述再生磁粉可以放置于盛有清洁溶液的容器中进行超声清洁。所使用的清洁溶液可以是苯、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、环己烷、环己酮、甲苯环己酮、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、甲醇、乙醇、异丙醇、乙醚、苯甲醚、环氧丙烷、醋酸、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、丙酮、丁酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙醛、甲缩醛、乙腈、吡啶、苯酚、四氯化碳、二甲亚砜等或其任意组合。可以地或优选的，清洁溶剂可以是丙酮、乙醇、甲缩醛、醋酸中的一种或以上混合而成。随后通过分离手段例如过滤等获取到清洁后的再生磁粉。

表面除氧可以是对磁粉进行表面的氧化物去除。示例性的，经过清洁后的再生磁粉可以放置于盛有除氧溶液的容器中进行超声表面除氧。所使用的除氧溶液可以是强酸与有机溶剂比如苯、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇、环氧丙烷、丙酮、丁酮、乙醚、苯甲醚、乙腈、二甲亚砜等中的一种或以上的混合溶液。所使用的强酸可以是无机强酸比如硫酸、硝酸、高氯酸、盐酸、氢溴酸、氢碘酸、高溴酸、氯酸、溴酸、氟硅酸、氯铅酸、偏磷酸、锇酸、高锰酸、硒酸、高铁酸、氟硼酸、氟磺酸、氰酸、硫氰酸、偏高碘酸等，或有机强酸比如2，4，6-三硝基苯酚、2，4，6-三硝基苯甲酸、三氟乙酸、三氯乙酸、甲磺酸、苯磺酸、环己硫醇磺酸、2-氯乙硫醇、方酸、氮硫方酸、1，2-二硫方酸等、苯六甲酸等。在除氧溶液中，强酸的体积占比为1％-5％，其余为有机溶剂。可选地或优选地，溶剂可以是乙醇和/或丙酮。除氧的时间可以是5-120秒。

最终清洗可以是用于去除除氧过程中附带的杂质例如强酸等。示例性的，经过除氧后的再生磁粉使用漂洗溶液进行超声漂洗。所使用的漂洗溶液可以是甲醇、乙醇、正丁醇、异丙醇、丙酮、丁酮等。可选地或优选地，漂洗溶液可以是乙醇和/或丙酮。最终清洗的次数可以是多次。例如，每次使用一份新的漂洗溶液对除氧后的再生磁粉进行漂洗。当漂洗溶剂经过漂洗后还保持澄清，则可以停止最终清洗的过程。每一次漂洗的时间可以是5-20分钟。

以上清洁、除氧以及最终清洗可以在同一个容器中进行。例如，只进行各类溶液的更换，以执行不同的操作阶段。

经过最终清洗后的再生磁粉可以以物理手段分离后比如过滤分离，可以放入烘箱中进行烘干。烘干温度可以是60-85℃，混干处理1-10小时。之后，经过必要的处理例如筛分或分级、合批后可以得到能够在此使用的软磁粉末。

步骤130，对所述软磁粉末进行第二预处理后结合所述再生线圈进行模压成型操作，获取一体成型电感。

在一些实施例中，所述第二预处理可以至少包括钝化、包覆以及造粒。钝化可以是对软磁粉末进行磷化、抗氧化等操作以延长寿命。例如，使用磷酸盐作为钝化剂，与软磁粉末混合干拌并进行热处理后完成软磁粉末的磷化。所使用的磷化液的浓度可以是质量占比0.1-0.3％(磷化剂的质量占磷化液总质量的0.1-0.3％)。抗氧化可以是对磁粉进行预氧化处理，使其在表面获得致密防氧化膜，以提升抗氧化性。包覆可以使用绝缘材料对软磁粉末进行包覆，包括有机包覆例如使用树脂类或无机包覆例如使用碳包覆。例如，将粘结剂、分散剂、润滑剂、固化剂、绝缘树脂、软磁粉末等加入到溶剂例如丙酮中搅拌混合均匀后，再经过烘烤得到包覆后的软磁粉末。所使用的包覆剂可以是质量占比1-3％的环氧树脂。过筛可以是根据预定的目数对软磁粉末进行分级。过筛完成后得到最终用于模压的磁性粉末。

模压成型可以是将再生线圈和磁性粉末放置于模具内进行模压，脱模固化后可以得到再生一体成型电感。所述模压成型工艺可以包括冷压或热压成型。

下面通过具体实施案例，来对本申请进行具体的描述。本申请的实施方式多样，涉及不同成分的原材料粉材，不同形式或比例的有机溶剂，不同形式的破碎方式，不同的钝化工艺、不同的绝缘工艺、不同的成型及热处理工艺，可以采用不同的形式来实现，并不限于本文所述的实施案例。

实施例一

(1)废旧一体成型电感的预处理。将回收的废旧FeSiCr电感放入盛有混合溶剂的容器中完全浸泡并超声清洗5小时，溶剂主要由质量占比86％以上的丙酮，1-10％的草酸，及1-4％硬脂酸锌组成。

(2)初次破碎。将浸泡后的废旧电感捞入破碎机中进行初步破碎，得到废料。

(3)浸泡分解。将初次破碎后得到的废料置于盛有机溶剂的容器中完全浸泡并超声搅拌，直至废料几乎全部分解。有机溶剂为纯度90％以上甲酸醛溶液。

(4)线圈分离。从浸泡分解后的废料中分离出铜线圈，铜线圈回收。磁粉废料与有机溶剂过滤分离，有机溶剂可重复使用，最后有机溶剂中残留的细粉沉淀亦可做废料使用。

(5)二次破碎：对分离出的磁粉废料进行二次破碎，优选择湿法球磨。球磨工艺：球料比3:1，球磨时间4小时，溶剂丙酮。

(6)表面清理。将球磨后的初步再生磁粉置于盛有丙酮有机溶剂的容器中超声清洗1小时。之后将磁粉与有机溶剂过滤分离，置于盛有稀盐酸和丙酮的混合溶剂中。混合溶剂中稀盐酸的体积分数2％，漂洗时间15秒。漂洗后的再生磁粉置使用丙酮多次超声清洗，每次清洗20分钟，直至有机溶液澄清为止。

将清洗后的再生磁粉与有机溶剂过滤分离，放入烘箱中60-85℃混干处理3小时，之后经过筛分或分级、合批处理后得到可再次利用的再生FeSiCr磁粉。

再生FeSiCr磁粉与常规商用FeSiCr磁粉的理化指标对比：

(7)重塑成型：将再生的FeSiCr磁粉经磷化、包覆、造粒后注入放有绕组线圈的模具中模压成型，脱模固化后即可得到再生一体成型电感。磷化液的质量浓度0.1-0.3％，包覆剂的质量比例为1-3％的环氧树脂，压强500-600MPa,常温压制，电感外型尺寸规格为6mm*6mm*3mm。

本案例重塑一体成型电感与商用一体成型电感性能对比

实施例二

(1)废旧一体成型电感的预处理。将回收的废旧羰基铁粉电感放入盛有混合溶剂的容器中完全浸泡并超声清洗3小时,溶剂主要由90％以上的丙酮，2-7％的双氧水，及1-3％硬脂酸锌组成。

(2)初次破碎。将浸泡后的废旧电感捞入破碎机中进行初步破碎，得到废料。

(3)浸泡分解。将初次破碎后得到的废料置于盛有机溶剂的容器中完全浸泡并超声搅拌，直至废料几乎全部分解。有机溶剂为纯度90％以上甲缩醛溶液。

(4)线圈分离。从浸泡分解后的废料中分离出铜线圈，铜线圈回收。磁粉废料与有机溶剂过滤分离，有机溶剂可重复使用，最后有机溶剂中残留的细粉沉淀亦可做废料使用。

(5)二次破碎：对分离出的磁粉废料进行二次破碎，优选择湿法球磨。球磨工艺：球料比3:1，球磨时间5小时，溶剂乙醇。

(6)表面清理。将球磨后的初步再生磁粉置于盛有丙酮有机溶剂的容器中超声清洗3小时。之后将磁粉与有机溶剂过滤分离，置于盛有稀盐酸和乙醇的混合溶剂中。混合溶剂中稀盐酸的体积分数1％，漂洗时间20秒。漂洗后的再生磁粉置使用乙醇多次超声清洗，每次清洗20分钟，直至有机溶液澄清为止。

将清洗后的再生磁粉与有机溶剂过滤分离，放入烘箱中60-85℃混干处理4小时，之后经过筛分或分级、合批处理后得到可再次利用的再生羰基铁粉。

再生FeSiCr磁粉与常规商用FeSiCr磁粉的理化指标对比：

(7)重塑成型：将再生的羰基铁粉经磷化、包覆、造粒后注入放有绕组线圈的模具中模压成型，脱模固化后即可得到再生一体成型电感。磷化液浓度0.2％，包覆剂比例为3％的环氧树脂，压强600MPa,常温压制，电感外型尺寸规格为6mm*6mm*3mm。

本案例重塑一体成型电感与商用一体成型电感性能对比

所述实施例一和实施例二仅是为了对本申请的制备方法进行了阐述说明，并不用于限制本申请，凡在本申请的工艺路线范围内所做的任何修改、补充或等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种一体成型电感的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

获取再生磁粉和再生线圈，所述再生磁粉和所述再生线圈基于废旧一体成型电感至少经过磁粉分离和线圈回收后得到；

对所述再生磁粉进行第一预处理后获取软磁粉末，所述第一预处理至少包括清洁、表面除氧、最终清洗以及烘干；

对所述软磁粉末进行第二预处理后结合所述再生线圈进行模压成型操作，获取一体成型电感。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述完全浸泡并超声清洗，包括：

利用清洗溶液清洗所述废旧一体成型电感，包括完全浸泡并超声清洗；

粉碎清洗后的废旧一体成型电感，以获取破碎废料；

利用分解溶液处理所述破碎废料，以分离磁粉废料和再生线圈；

粉碎所述磁粉废料以获取所述再生磁粉。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述清洗溶液包括丙酮、乙醇、甲酸，草酸、柠檬酸、硬脂酸锌中的一种或以上。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述分解溶液包括丙酮、乙醇、甲缩醛、醋酸乙酯中的一种或以上。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述清洁包括使用清洁溶液进行超声清洁，所述清洁溶液包括丙酮、乙醇、甲缩醛、醋酸中的一种或以上。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面除氧包括使用除氧溶液进行超声表面除氧，所述除氧溶液包括强酸与乙醇或丙酮的混合溶液，其中，所述强酸的体积比为1％-5％。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述最终清洗包括使用漂洗溶液进行超声漂洗，所述漂洗溶液包括丙酮、乙醇、二甲苯、醋酸、甲缩醛、醋酸乙酯中的一种或以上。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烘干包括烘箱中60-85℃混干处理1-10小时。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二预处理至少包括磷化、包覆以及造粒；其中，磷化液的质量浓度0.1-0.3％，包覆剂的质量比例为1-3％的环氧树脂。

10.一种利用如权利要求1-9中任一项所述的方法制备的一体成型电感。