CN118136392A - 一种低损耗软磁磁粉芯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及软磁磁粉芯技术领域，公开了一种低损耗软磁磁粉芯的制备方法，将软磁磁粉作为基底材料，利用纳米氧化锌与树脂复合层包覆于磁粉表面，最终形成核壳结构。具体步骤如下：混合软磁粉末和纳米氧化锌，得到前处理混合粉末；将一定比例树脂溶于丙酮溶液中，混合后加入前处理粉末中，得到复合包覆粉末；将脱模剂加入复合包覆粉末中进行混合和压制成型，然后通过热处理工艺，得到低损耗软磁磁粉芯。本发明旨在通过调控有机无机包覆的比例，在保证改善磁粉芯损耗的同时，最大程度上降低非磁性材料的添加对软磁粉芯磁导率的减弱，制备工艺简单，成本较低，可显著改善软磁粉芯高频下的损耗。
Description
技术领域
本发明涉及软磁磁粉芯技术领域，尤其涉及一种低损耗软磁磁粉芯及其制备方法。
背景技术
软磁磁粉芯是一种以非晶粉末为主体，其表面涂覆或混合有高阻绝缘物质的复合材料。软磁粉芯具有高饱和磁化强度和低损耗的优点，广泛应用于无线通信、新能源等领域磁性元件的制备，如光伏逆变器和贴片电感等。近年来，对高频工作的电子设备的需求不断增加，软磁磁粉芯因其在高频下的低损耗而受到越来越多的关注。
众所周知，绝缘包覆是制备软磁磁粉芯的一个非常重要的步骤。在磁粉表面包覆绝缘材料，减少粉末之间的接触，从而降低损耗。就绝缘材料而言，它可以分为两大类:一为无机非磁性材料包覆，二是树脂层包覆。无机高电阻材料的引入可以有效隔绝磁粉间的接触，达到降损的目的。然而，无机材料与磁性颗粒之间的结合能力相对较弱，因此很难实现均匀包覆。因此，作为互补，树脂包覆可以弥补无机绝缘包覆较难均匀包覆的不足。树脂材料的引入既可以起到降损效果，也可作为磁粉的粘接材料。
无机材料作为磁粉的绝缘包覆层虽在降损效果上有明显的效果，但由于非磁性含量的增加，对软磁粉芯磁导率有了不同程度的恶化。因此，软磁磁粉芯损耗的降低不可避免的以牺牲磁导率为代价。如何在降低磁粉芯损耗的同时减弱对磁导率的影响成为一个难题。
通过先前的研究，需要寻求一种能够降低磁粉损耗的同时还可以保持较高磁导率的软磁磁粉芯的制备方法。
发明内容
为解决背景技术中所提出的技术问题，本发明提供一种低损耗软磁磁粉芯的制备方法。
本发明采用以下技术方案实现：一种低损耗软磁磁粉芯的制备方法，将软磁磁粉作为基底材料，利用纳米氧化锌与树脂复合层包覆于磁粉表面，最终形成核壳结构。
优选的，具体步骤如下：
步骤1、混合软磁粉末和纳米氧化锌，得到前处理混合粉末；
步骤2、将一定比例丙酮溶液加入树脂中，搅拌混合至树脂溶解，随后将前处理粉末加入其中，得到复合包覆粉末；
步骤3、将脱模剂加入复合包覆粉末中进行混合和压制成型，然后通过热处理工艺，得到低损耗软磁磁粉芯。
优选的，所述软磁粉末为FeSiAl、FeSiB、FeSiBCr、FeSiNbCuB磁粉中的一种或多种。
优选的，所述纳米氧化锌粒径为20-200nm，纳米氧化锌粒所添加的含量为软磁粉末质量的0.1-2.0wt％。
优选的，所述树脂为环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂中的一种或多种，所添加的含量是与纳米氧化锌质量比在0：5-5：0之间。
优选的，所述丙酮溶液含量为软磁粉末质量的5.0-15.0wt％。
优选的，所述丙酮与树脂混合采用研磨混合的方式，混合时间为1-5分钟。
优选的，所述压制成型所用压力为600-1500Mpa，保压时间为20-60秒。
优选的，所述热处理选用氮气或氩气作为保护气体，热处理温度为300-500℃，升温速度控制在1-5℃每分钟，保温时间为0.5-2.5小时。
本发明还提出了一种低损耗软磁磁粉芯，采用如上述方法制得。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提出的软磁磁粉芯的制备方法中，使用纳米氧化锌和树脂的复合包覆，与磁性颗粒形成核壳结构，分离粉末颗粒，从而减弱粉芯的涡流损耗；从无机纳米材料的包覆效果来看，对复合粉芯的损耗会有明显降低，但对磁导率来说，会有较大幅度的减弱。相较于无机材料，有机树脂的包覆对磁导率的减弱情况影响较少。因此，通过调节有机无机包覆的比例，在保证改善损耗的同时，最大程度上降低非磁性材料的添加对软磁磁粉芯磁导率的弱化。
本发明通过比较有机和无机材料对软磁粉芯磁性能的影响，经过调控有机无机包覆的比例，在保证改善磁粉芯损耗的同时，最大程度上降低非磁性材料的添加对软磁粉芯磁导率的减弱。
本发明和传统的有机或无机材料包覆相比，制备工艺简单，成本较低，可显著改善软磁粉芯高频下的损耗。
附图说明
图1为本发明实施例与对比例损耗(Pcv)随频率的变化图；
图2为本发明实施例与对比例磁导率(μ)随频率的变化图；
图3为本发明实施例与对比例磁导率变化对比图；
图4为本发明提出的低损耗软磁磁粉芯的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例1：
参照图1-4，本方案提出的一种低损耗软磁磁粉芯的制备方法，所述制备步骤如下：
将0.1克纳米氧化锌和10克FeSiBCr非晶粉末混合，通过研磨的方式进行混合，研磨时间为30分钟，得到混合粉末；
将0.5克丙酮溶液加入到0.3克环氧树脂中，研磨混合搅拌1分钟后，混合粉末加入其中，搅拌均匀；之后再将混合粉末置于鼓风干燥箱中，设定温度为65℃，干燥1.5小时；
取出干燥后的粉末，混合0.3wt％的硬脂酸锌；取出2克混合粉末置于模具中，在1200Mpa下冷压成型，保压时间为30秒；
最终，在氮气气氛保护下，以365℃的温度热处理30分钟后，随炉冷却至室温，得到低损耗软磁磁粉芯。
实施例2：
参照图1-4，本方案提出的一种低损耗软磁磁粉芯的制备方法，所述制备步骤如下：
将0.2克纳米氧化锌和10克FeSiBCr非晶粉末混合，通过研磨的方式进行混合，研磨时间为30分钟，得到混合粉末；
将0.5克丙酮溶液加入到0.2克环氧树脂中，研磨混合搅拌1分钟后，混合粉末加入其中，搅拌均匀；之后再将混合粉末置于鼓风干燥箱中，设定温度为65℃，干燥1.5小时；
取出干燥后的粉末，混合0.3wt％的硬脂酸锌；取出2克混合粉末置于模具中，在1200Mpa下冷压成型，保压时间为30秒；
最终，在氮气气氛保护下，以365℃的温度热处理30分钟后，随炉冷却至室温，得到低损耗软磁磁粉芯。
实施例2与实施例1的区分在于：所添加纳米氧化锌与环氧树脂的比例不同。
实施例3：
参照图1-4，本方案提出的一种低损耗软磁磁粉芯的制备方法，所述制备步骤如下：
将0.3克纳米氧化锌和10克FeSiBCr非晶粉末混合，通过研磨的方式进行混合，研磨时间为30分钟，得到混合粉末；
将0.5克丙酮溶液加入到0.1克环氧树脂中，研磨混合搅拌1分钟后，混合粉末加入其中，搅拌均匀；之后再将混合粉末置于鼓风干燥箱中，设定温度为65℃，干燥1.5小时；
取出干燥后的粉末，混合0.3wt％的硬脂酸锌；取出2克混合粉末置于模具中，在1200Mpa下冷压成型，保压时间为30秒；
最终，在氮气气氛保护下，以365℃的温度热处理30分钟后，随炉冷却至室温，得到低损耗软磁磁粉芯。
实施例3与实施例1的区分在于：所添加纳米氧化锌与环氧树脂的比例不同。
对比例1：
参照图1-4，本方案提出的一种低损耗软磁磁粉芯的制备方法，所述制备步骤如下：
将0.5克丙酮溶液加入到0.4克环氧树脂中，研磨混合搅拌1分钟后，将FeSiBCr非晶粉末加入其中，搅拌均匀；之后再将混合粉末置于鼓风干燥箱中，设定温度为65℃，干燥1.5小时；
取出干燥后的粉末，混合0.3wt％的硬脂酸锌；取出2克混合粉末置于模具中，在1200Mpa下冷压成型，保压时间为30秒；
最终，在氮气气氛保护下，以365℃的温度热处理30分钟后，随炉冷却至室温，得到低损耗软磁磁粉芯。
对比例1与实施例1的区分在于：所添加纳米氧化锌与环氧树脂的比例不同：
通过B-H分析仪对实施例和对比例各样品磁性能的测定；记录了各样品在f＝1000kHz下，Bm＝20mT时的总损耗以及Hm＝450A/m时磁导率变化，详细数据如下表所示：
相比于对比例1，实施例1-3的总损耗都有明显的降低；其中实施例1相较于对比例1，样品的总损耗下降了31.9％，软磁磁粉芯的损耗性能得到了显著的改善。
通过对纳米氧化锌和环氧树脂包覆比例的调控，互相弥补在单一包覆上的不足，在有效降低磁粉芯损耗的基础上，尽可能减弱磁导率的弱化。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种低损耗软磁磁粉芯的制备方法，其特征在于，将软磁磁粉作为基底材料，利用纳米氧化锌与树脂复合层包覆于磁粉表面，最终形成核壳结构。
2.如权利要求1所述的一种低损耗软磁磁粉芯的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1、混合软磁粉末和纳米氧化锌，得到前处理混合粉末；
步骤2、将一定比例丙酮溶液加入树脂中，搅拌混合至树脂溶解，随后前处理粉末加入其中，得到复合包覆粉末；
步骤3、将脱模剂加入复合包覆粉末中进行混合和压制成型，然后通过热处理工艺，得到低损耗软磁磁粉芯。
3.如权利要求1所述的一种低损耗软磁磁粉芯的制备方法，其特征在于，所述软磁粉末为FeSiAl、FeSiB、FeSiBCr、FeSiNbCuB磁粉中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种低损耗软磁磁粉芯的制备方法，其特征在于，所述纳米氧化锌粒径为20-200nm，纳米氧化锌粒所添加的含量为软磁粉末质量的0.1-2.0wt％。
5.如权利要求1所述的一种低损耗软磁磁粉芯的制备方法，其特征在于，所述树脂为环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂中的一种或多种，所添加的含量是与纳米氧化锌质量比在0：5-5：0之间。
6.如权利要求1所述的一种低损耗软磁磁粉芯的制备方法，其特征在于，所述丙酮溶液含量为软磁粉末质量的5.0-15.0wt％。
7.如权利要求1所述的一种低损耗软磁磁粉芯的制备方法，其特征在于，丙酮与树脂混合采用研磨混合的方式，混合时间为1-5分钟。
8.如权利要求1所述的一种低损耗软磁磁粉芯的制备方法，其特征在于，所述压制成型所用压力为600-1500Mpa，保压时间为20-60秒。
9.如权利要求1所述的一种低损耗软磁磁粉芯的制备方法，其特征在于，所述热处理选用氮气或氩气作为保护气体，热处理温度为300-500℃，升温速度控制在1-5℃每分钟，保温时间为0.5-2.5小时。
10.一种低损耗软磁磁粉芯，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项方法制得。
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