CN116994869A - 一种铁基纳米晶磁芯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铁基纳米晶磁芯的制备方法，涉及磁芯制备技术领域，包括：步骤S1，将铁基纳米晶材料卷绕后热处理得到热处理后磁芯；步骤S2，采用预先制备的含浸溶剂对所述热处理后磁芯进行含浸处理后恒温烘烤得到固化磁芯；步骤S3，对所述固化磁芯进行性能测试后装入护盒得到铁基纳米晶磁芯。有益效果是磁芯含浸固化后外形坚硬、受外力不易变形，同时磁芯材料卷层之间会相互粘连固化形成一个整体但相互绝缘，使得频率电感Ls数值稳定，消除电流振幅噪音，增加产品软磁性能稳定性，极大的提升了磁芯在偏高湿度、温度循环、高温存储等物理实验中的性能稳定性；可实现装盒工序自动化生产，不会发生散片和形变，极大提升生产效率，节约生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及磁芯制备技术领域，尤其涉及一种铁基纳米晶磁芯的制备方法。
背景技术
铁基纳米晶软磁材料具有高磁导率、高饱和磁感应强度、低损耗、低矫顽力等优异的软磁性能而被广泛应用于电子元器件的磁芯制作。铁基纳米晶磁芯热处理后需装护盒后才能在其表面绕制所需合适线径的铜线线圈，形成一个电子元器件。在磁芯装盒过程中，铁基纳米晶材独特的结构使其热处理后材料发生脆化，容易发生散片和变形，严重影响磁性能(频率电Ls数值)的稳定性和无法实现装盒工序自动化(自动上料抓取磁芯时，磁芯外形受外力会发生形变和散片)，影响生产效率和制程产品良率。同时在一些大电流应用场景中由于磁芯材料卷层之间的存在缝隙会产生噪音进而影响产品性能及产品质量。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种铁基纳米晶磁芯的制备方法，包括：
步骤S1，将铁基纳米晶材料卷绕后热处理得到热处理后磁芯；
步骤S2，采用预先制备的含浸溶剂对所述热处理后磁芯进行含浸处理后恒温烘烤得到固化磁芯；
步骤S3，对所述固化磁芯进行性能测试后装入护盒得到铁基纳米晶磁芯。
优选的，所述步骤S2中，在采用所述含浸溶剂对所述热处理磁芯进行含浸处理得到含浸处理后磁芯后，还包括采用定型工装对所述含浸处理后磁芯进行整形，随后将所述含浸处理后磁芯随所述定型工装一起进行恒温烘烤后拆除所述定型工装得到所述固化磁芯。
优选的，所述步骤S2中，所述含浸溶剂的组成成分包括丙二醇单甲醚乙酸脂和环氧树脂，且所述丙二醇单甲醚乙酸脂的含量为80％-99％，所述环氧树脂的含量为1％-20％。
优选的，所述步骤S2中，所述含浸处理的处理时长为1s-10min。
优选的，所述步骤S2中，所述恒温烘烤的烘烤温度为90℃-250℃。
优选的，所述性能测试包括抗饱和测试和温湿度测试中的至少一种。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
1)铁基纳米晶材料热处理后进行含浸处理及恒温烘烤，使得制备得到的铁基纳米晶磁芯外形坚硬、受外力不易变形，同时磁芯材料卷层之间会相互粘连固化形成一个整体但相互绝缘，使得频率电感Ls数值稳定，消除电流振幅噪音，增加产品软磁性能稳定性，极大的提升了磁芯在偏高湿度、温度循环、高温存储等物理实验中的性能稳定性；
2)磁芯含浸固化后外形尺寸更为规整，结构稳定可实现装盒工序自动化生产，不会发生散片和形变，极大提升生产效率，节约生产成本。
附图说明
图1为本发明的较佳的实施例中，一种铁基纳米晶磁芯的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。
本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种铁基纳米晶磁芯的制备方法，如图1所示，包括：
步骤S1，将铁基纳米晶材料卷绕后热处理得到热处理后磁芯；
步骤S2，采用预先制备的含浸溶剂对热处理后磁芯进行含浸处理后恒温烘烤得到固化磁芯；
步骤S3，对固化磁芯进行性能测试后装入护盒得到铁基纳米晶磁芯。
具体地，随着电子元器件小型化大功率的发展趋势，铁基纳米晶磁芯的一些应用场景如共模滤波磁芯需要一方面要滤除信号线上共模电磁干扰，另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰和噪声(磁芯绕制叠层之间有间隙，大电流通过时会产生振幅噪音)，避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。铁基纳米晶磁芯的一些特定应用场景如车载共模磁芯，车用电子产品都是“零”缺陷要求，除了在恶劣的环境下可以经久耐用，另外更重要的是需要具备在高电压大电流传输时良好的功率密度(抗饱和)和散热性以及安全性和可靠性。基于此，本实施例中，通过将热处理后磁芯进行含浸处理，使得含浸溶剂能够浸入磁芯绕制叠层之间的间隙，有效解决磁芯材料卷层之间的存在缝隙会产生噪音进而影响产品性能及产品质量的问题。进一步地，将含浸处理后的磁芯进行恒温烘烤使得含浸溶剂能够完全固化，进而磁芯整体固化成一个整体，材料叠层之间相互粘连且相互绝缘，使得制备得到的铁基纳米晶磁芯的外形尺寸更为规整，结构稳定，可实现装盒工序自动化生产，不会发生散片和形变，极大提升生产效率，节约生产成本。
本发明的较佳的实施例中，步骤S2中，在采用含浸溶剂对热处理磁芯进行含浸处理得到含浸处理后磁芯后，还包括采用定型工装对含浸处理后磁芯进行整形，随后将含浸处理后磁芯随定型工装一起进行恒温烘烤后拆除定型工装得到固化磁芯。
本发明的较佳的实施例中，步骤S2中，含浸溶剂的组成成分包括丙二醇单甲醚乙酸脂和环氧树脂，且丙二醇单甲醚乙酸脂的含量为80％-99％，环氧树脂的含量为1％-20％。
具体地，现有的含浸溶剂在含浸处理后高温烘烤固化后，会造成严重的性能衰减，本实施例中，通过采用上述含浸溶剂能够保证完全固化后性能仍保持稳定。
本发明的较佳的实施例中，步骤S2中，含浸处理的处理时长为1s-10min。
本发明的较佳的实施例中，步骤S2中，恒温烘烤的烘烤温度为90℃-250℃。
具体地，本实施例中，为实现恒温烘烤后的固化度能够达到完全固化的程度，上述恒温烘烤的时长可以根据含浸后磁芯的尺寸进行调整，通常含浸后磁芯的尺寸越大，则需要恒温烘烤的时长越长。
以需要制备的磁芯尺寸为外径*内径*高度＝50mm*32mm*20mm为例，对含浸后磁芯在160℃下分别恒温烘烤60min和30min后进行DSC测试的结果如下表一所示：
表一
| 恒温烘烤 | 固化度 | 测试方法 |
| 160℃，60min | 98.8％ | ASTMD3418 |
| 160℃，30min | 98.6％ | ASTMD3418 |
由表一中可以看出，在同样的烘烤温度下，烘烤60min后得到的固化磁芯的环氧树脂固化度达到了98.8％，可以认为已完全固化。
本发明的较佳的实施例中，性能测试包括抗饱和测试和温湿度测试中的至少一种。
具体地，以需要制备的磁芯尺寸为外径*内径*高度＝50mm*32mm*20mm为例，对采用本技术方案制备得到的电感量为Ls(uH)@100kHz/0.3V的铁基纳米晶磁芯和未采用本技术方案进行含浸处理的电感量为Ls(uH)@100kHz/0.3V的铁基纳米晶磁芯分别进行抗饱和测试的结果如下表二所示：
表二
由表二中可以看出，在施加2.0A的电流的情况下，未采用本技术方案制备得到的铁基纳米晶磁芯(非含浸品)的Ls数值衰减为67.1％；而采用本技术方案制备得到的铁基纳米晶磁芯(含浸品)的Ls数值衰减为75.6％，即采用本技术方案制备得到的铁基纳米晶磁芯(含浸品)能够达到直流加载频率Ls衰减≤30％，有效提升抗饱和能力，使得电子元器件运行更加稳定。
上述温湿度测试包括偏高湿度测试、高低温循环测试以及高温储存测试。
其中，偏高湿度测试为将采用本技术方案制备的不同批次的3#铁基纳米晶磁芯和4#铁基纳米晶磁芯分别在不通电的情况下放置于85℃/85％R.H.的环境中1000小时，对应的测试结果如下表三所示：
表三
由表三中可以看出，基于本技术方案制备得到铁及纳米晶磁芯在偏高湿度环境下不通电放置1000小时后，恢复室温能够实现Ls@100kHz/0.3V数值变化±20％。
上述高低温循环测试为在-40℃放置30min，随后按照15℃/min的速率升温，直至达到125℃并放置30min，随后按照15℃/min的速率降温，直至达到-40℃放置30min，依次循环1000次，测试结果如下表四所示：
表四
由表四中可以看出，采用本技术方案制备得到的Ls@100kHz/0.3V的铁及纳米晶磁芯在经过上述1000次循环后，能够实现Ls@100kHz/0.3V数值变化±20％。
上述高温储存测试为在125℃放置1000h，测试结果如下表五所示：
表五
由表五中可以看出，采用本技术方案制备得到的Ls@100kHz/0.3V的铁基纳米晶磁芯在经过在125℃环境温度下储存1000h后，能够实现Ls@100kHz/0.3V数值变化±20％。
综上，可以看出，采用本技术方案制备得到的铁基纳米晶磁芯极大的提升了磁芯在偏高湿度、温度循环、高温存储等物理实验中的性能稳定性。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种铁基纳米晶磁芯的制备方法，其特征在于，包括：
步骤S1，将铁基纳米晶材料卷绕后热处理得到热处理后磁芯；
步骤S2，采用预先制备的含浸溶剂对所述热处理后磁芯进行含浸处理后恒温烘烤得到固化磁芯；
步骤S3，对所述固化磁芯进行性能测试后装入护盒得到铁基纳米晶磁芯。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，在采用所述含浸溶剂对所述热处理磁芯进行含浸处理得到含浸处理后磁芯后，还包括采用定型工装对所述含浸处理后磁芯进行整形，随后将所述含浸处理后磁芯随所述定型工装一起进行恒温烘烤后拆除所述定型工装得到所述固化磁芯。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述含浸溶剂的组成成分包括丙二醇单甲醚乙酸脂和环氧树脂，且所述丙二醇单甲醚乙酸脂的含量为80％-99％，所述环氧树脂的含量为1％-20％。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述含浸处理的处理时长为1s-10min。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述恒温烘烤的烘烤温度为90℃-250℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述性能测试包括抗饱和测试和温湿度测试中的至少一种。
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