TWI842316B - 基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯及其製備方法與應用 - Google Patents
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Abstract
本發明公開了一種基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯及其製備方法與應用。本發明將兩種以上不同過冷液相區和不同晶化溫度的FeSi-基非晶合金粉末混合，添加包覆劑包覆後與潤滑劑混合並進行壓製，最後通過燒結使FeSi-基非晶合金粉末發生分步非晶晶化，獲得納米晶雙功能基元，進而獲得基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯。本發明通過設計合適的燒結工藝獲得雙功能基元磁粉芯，工藝簡單，環保，成本低廉，同時可顯著提升磁粉芯的綜合性能指標，與常規的複合Fe-基納米晶磁粉芯相比，其磁導率、飽和磁感均大幅提升，提升幅度8~15%，同時磁損耗可降低6~10%，可廣泛應用於多種領域的中高頻電子器件。
Description
本發明屬於軟磁材料成形技術領域，具體是關於一種基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯及其製備方法與應用。具體為將兩種以上不同過冷液相區和不同晶化溫度的FeSi-基非晶合金粉末進行混合，添加包覆劑包覆後進行壓製，再通過燒結使兩種非晶合金粉末晶化獲得雙功能基元，最後得到高磁感低損耗磁粉芯。
自19世紀發現鐵是可用軟磁材料以來，科學家們一直在不斷探索新的成分來改進和優化以Fe為基底的軟磁材料。1900年矽鋼的發明是軟磁材料的一個重要里程碑，至今矽鋼仍然是主流的軟磁材料，是大型變壓器和各種電機的首選軟磁材料。然而，由於矽鋼的低電阻率特性使得其在中高頻(大於30MHz)工作時，渦流損耗大幅增加，進而導致磁損耗增加。另一方面，在大多數常規電子器件應用中，鐵氧體磁芯由於其高頻損耗低，且成本低也常用作於磁芯材料。然而，鐵氧體磁芯的缺陷是它們的低磁感強度和難以製備大尺寸。隨著科技設備的不斷發展和更新換代，3C產品、醫療器械、新能源汽車、航空航天等領域的電子器件逐漸小型化，高頻設備的使用越來越多，如新能源汽車的快速發展，各種電機和功率變換器正朝著小型化、高效率的方向發展，這就要求軟磁材料在高頻下具有高磁感強度和低磁損耗，以保證其在中高頻率的運轉下保持低損耗。因此，
需要尋求更高性能、更高效的電感元件在中高頻環境代替矽鋼和鐵氧體，來滿足電子器件小型化的發展需求。
軟磁磁粉芯也稱為軟磁複合材料，通過在金屬軟磁粉表面包覆一層絕緣層，能夠有效的起到絕緣作用。軟磁複合材料絕緣包覆層的獨特之處在於：每個被絕緣層包覆的粉末顆粒，在其內部具有非常小的渦流路徑，可以使整體的軟磁複合材料在工作期間產生的渦流損耗大副降低，並且可以具有相對較高的電阻率。把每個絕緣包覆的粉末顆粒定義為一個獨立的“功能基元”。對於軟磁複合材料磁粉芯來講，功能基元作為主要個體直接決定了其綜合磁性能。飽和磁感強度、矯頑力、電阻率和磁損耗都與功能基元的晶粒尺寸和相結構密切相關。因此，功能基元的成分設計和晶粒尺寸調控對於實現軟磁複合材料的優異軟磁性能至關重要。
一般來講，在晶態合金和鐵氧體中，隨著晶粒尺寸增加，初始磁導率增加，矯頑力減小，所以通常會盡可能地增大合金的晶粒尺寸，來獲得優異的軟磁特性。相反的是，納米晶與上述規律不一樣，當非晶相晶化後，晶粒尺寸為納米級別時，反而也可以具有優異的軟磁性能，這是因為對於納米晶合金，α-Fe(Si)固溶體晶粒極為細小，其結構長度遠低於鐵磁交換長度，使得磁各向異性常數K降低，進而使得納米晶軟磁合金具有優異的軟磁性能，因而納米晶軟磁複合材料磁粉芯可以應用在多種場合。根據定義，納米晶功能基元包括內部納米晶粉末顆粒及其外部的絕緣包覆層。其內部的結構通常通過兩階段工藝路線獲得：通過快速凝固獲得非晶結構，然後經過燒結處理形成納米晶。
目前納米晶磁粉芯的開發，一般在於對其材料成分的開發，通過添加Cu、Nb、P、Zr等元素使得納米晶磁粉芯性能提升，如Yoshizawa等人在常規Fe-Si-B中添加少量Cu和Nb得到Fe-Si-B-Nb-Cu合金(也稱為
Finemet合金)，然後在500至600℃下燒結1小時，可以具有優異的軟磁性能。此外，還有Suzuki等研究學者開發出Fe-Zr-B基合金，稱為Nanoperm合金。Makino等研究學者開發出含非金屬的Fe-Si-B-P-Cu Nanomet合金，這兩種合金雖然都提高了飽和磁感強度Bs值，但是其在中高頻環境工作時，磁損耗Wm仍然偏高。還值得注意的是，這些方法往往局限於一種功能基元的探索。鑒於此，有必要探索出一種基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯，以拓展軟磁複合材料磁粉芯的應用領域。
為解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在於提供一種基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯的製備方法，具體為將兩種不同過冷液相區和不同晶化溫度的FeSi-基非晶合金粉末進行混合，添加包覆劑後進行壓製，最後通過燒結使得兩種非晶合金粉末分步晶化，生成兩種不同的納米晶粒尺寸，為兩種納米晶功能基元，進而獲得非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯。
本發明方法製造工藝流程與現用的磁粉芯製造流程一樣，不用添加額外的工序以增加成本，可個性化製造，也可批量生產，尤其適用於中高頻領域電子器件的應用。
本發明的另一目的在於提供上述方法製得的一種基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯。
本發明的再一目的在於提供上述一種基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯在中高頻領域電子器件的應用。
本發明目的通過以下技術方案實現：
一種基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯的製備方法，包括以下步驟：(1)將兩種晶化溫度TX差為20~60℃的FeSi-基非晶合金粉末與包覆劑進行混合包覆和乾燥後，再與潤滑劑混合均勻，壓製成型，得到包覆複合非晶合金粉末；(2)將步驟(1)包覆複合非晶合金粉末進行燒結處理，燒結溫度為(TX1+TX2)/2±20℃，時間為20min~2h，其中TX1為複合非晶合金粉末的最低晶化溫度，TX2為複合非晶合金粉末的最高晶化溫度，燒結過程中兩種FeSi-基非晶合金粉末發生分步非晶晶化形成兩種尺寸的納米晶，生成非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯。
優選地，步驟(1)中兩種晶化溫度TX差為20~60℃的非晶合金粉末的質量比為1：4~4：1；更優選為3：7~7：3。
優選地，步驟(1)中FeSi-基非晶合金粉末元素含量Fe87~70at.%，餘量由以下成分中的兩種或兩種以上元素組成：Co、B、C、P、Cu、Ni和Mo元素。
更優選地，步驟(1)中FeSi-基非晶合金粉末為Fe85.5B10Si1.5P2C1、Fe78Si9B10P3、Fe85.5B10Si2.5P2、Fe83Si5B8Cu4和Fe83Si5B5Cu7中的兩種且不同非晶合金粉末的晶化溫度TX差為20~60℃。
優選地，步驟(1)中FeSi-基非晶合金粉末由原料配料，制棒，旋轉電極氣霧化法制取合金粉末所得。
優選地，步驟(1)所述包覆劑為有機矽樹脂，所述有機矽樹脂先與有機溶劑按照體積比75~85：25~15混合得到包覆劑溶液，再與非晶合金粉末進行混合包覆，其中非晶合金粉末與包覆劑溶液的質量比為10：1；所述有機溶劑為酮類有機溶劑，更優選為丁酮和丙酮中的至少一種。
優選地，步驟(1)所述混合包覆的時間為35~70分鐘。
優選地，步驟(1)所述乾燥的溫度為50~80℃，時間為20~40min。
優選地，步驟(1)所述潤滑劑為環氧樹脂，所述潤滑劑占非晶合金粉末與包覆劑總質量的0.1~0.5%。
優選地，步驟(1)所述潤滑劑混合均勻的時間為20~40min。
優選地，步驟(1)所述壓製成型的壓力為3~5GPa，時間為10~30s。
優選地，步驟(2)燒結處理後所得的功能基元內部納米晶粒區間尺寸為10~100nm。
優選地，步驟(2)所述基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯還可以進行噴漆處理，噴漆材料為環氧樹脂或聚酯混合物，噴塗厚度為80~300μm；更優選為80~150μm。
噴漆處理是為了防止磁粉芯受到氧氣、水等氧化侵蝕導致其軟磁性能惡化。
上述方法製得的一種基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯。
上述一種基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯在中高頻領域電子器件中的應用。
優選地，所述中高頻領域為3C產品、醫療器械、新能源汽車和航空航天等領域；其具體應用的目標器件包括5G通信手機、5G通信基站、執行元器件、車聯網設備、智慧製造、自展開通訊衛星、互感器、濾波器、智能控溫器件和阻尼器等。
本發明燒結過程中，晶化溫度為TX1的非晶合金粉末優先晶化並發生晶粒長大。隨著燒結時間延長，晶化溫度TX2的非晶合金粉末開始晶化生成納米晶。最後，由於TX1的非晶合金粉末晶粒優先長大，其晶粒比晶化溫度為TX2的粉末要大，TX1的粉末為功能基元A，TX2粉末的晶粒較小，為功能基元B。本發明可根據實際需要，適當調節燒結溫度，從而得到不同晶粒尺寸差異的雙功能基元或多功能基元，以滿足不同領域中高頻電子器件的性能要求。
與現有技術相比，本發明具有以下優點及有益效果：
(1)採用本發明方法製備的基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯，其獨特的雙功能基元使得Fe-基複合磁粉芯的綜合磁性能大幅提升。與常規的Fe-基非晶納米晶磁粉芯相比，其磁導率、飽和磁感均有提升，提升幅度8~15%，同時磁損耗可降低6~10%。
(2)本發明通過設計合適的燒結工藝獲得雙功能基元，工藝簡單，環保，成本低廉，同時可明顯改善複合磁粉芯的綜合性能指標，可滿足不同領域中高頻電子器件的應用需求。
圖1為本發明壓製成型後雙功能基元非晶合金粉末的空間堆積示意圖。
圖2為本發明燒結初期雙功能基元非晶合金粉末結構示意圖。
圖3為本發明燒結結束後雙功能基元合金粉末結構示意圖。
圖4為實施例1所得基於非晶晶化雙功能基元的高磁感Fe85.5B10Si1.5P2C1磁粉芯與Fe78Si9B10P3磁粉芯的磁導率。
圖5為實施例1所得基於非晶晶化雙功能基元的高磁感Fe85.5B10Si1.5P2C1磁粉芯與Fe78Si9B10P3磁粉芯的磁感強度。
圖6為實施例1所得基於非晶晶化雙功能基元的高磁感Fe85.5B10Si1.5P2C1磁粉芯與Fe78Si9B10P3磁粉芯的磁損耗。
下面結合實施例和附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。
本發明實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或者製造商建議的條件進行。所用未注明生產廠商者的原料、試劑等，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。
實施例1
(1)合金材料製備：將純單質元素按照設計的原子百分比配料、熔煉，1號合金成分為Fe85.5B10Si1.5P2C1，該合金成分晶化溫度為470℃；2號合金成分Fe78Si9B10P3，該合金成分晶化溫度為538℃。通過旋轉電極氣霧化法分別製造兩種非晶合金的粉末。按照原先的設計，該兩種非晶合金的粉末的晶化溫度不同，但是相差不大(20-60℃)。
(2)粉末包覆：將步驟(1)所得兩種粉末按照1：1的質量比放入攪拌機，並加入有機矽樹脂(MQ矽樹脂)和丁酮進行攪拌，非晶粉末與有機矽樹脂丁酮混合液的質量比為10：1(有機矽樹脂和丁酮體積比為80：20)，攪拌時間為45分鐘。攪拌完畢後，將粉末放入乾燥箱進行烘乾處理，乾燥溫度60℃，乾燥時間為30分鐘。最後，往烘乾後的粉末加入硬脂酸鋅(占包覆處理後的複合粉末質量的0.5%)，並進行攪拌混合，攪拌混合時間為20分鐘。
(3)壓製成型：將包覆好的粉末放入設計好的模具中，置入冷壓機中進行壓製，施加壓力為3GPa，冷壓過程為158，冷壓後將成型樣品從模具取出。
(4)基於非晶晶化獲得雙功能基元：將壓製成型樣品放入燒結爐中進行燒結。燒結溫度選擇兩種粉末的晶化溫度之間的中間溫度。兩種粉末的晶化溫度分別為TX1=470℃和Tx2=538℃(TX2>TX1)，則燒結溫度選擇為(TX1+TX2)/2=504℃。燒結時間為40min。燒結過程中，Fe85.5B10Si1.5P2C1會優先晶化生成納米晶，並隨著燒結的持續開始逐漸長大。隨後Fe78Si9B10P3晶粒也開始晶化並生成納米晶。此時，由於TX1的非晶粉末晶粒優先長大，因此TX1晶粒大於TX2的晶粒。通過精心設計的燒結溫度和時間，可調控兩種粉末之間的晶粒大小關係，Fe85.5B10Si1.5P2C1的平均晶粒大小為81nm，Fe78Si9B10P3的平均晶粒大小為18nm。因此可生成基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯。
(5)噴漆處理：為了防止磁粉芯受到水、空氣等侵蝕導致氧化和掉粉現象，致使性能惡化，需要將步驟(5)所得的磁粉芯進行表面噴漆保護，噴漆材料環氧樹脂E-44，噴塗厚度約130μm。
採用上述方案製備的非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯(噴漆處理後)，獨特的雙功能基元組合使得Fe85.5B10Si1.5P2C1和Fe78Si9B10P3的複合磁粉芯的納米磁性能得到提升，其有效磁導率為240H/m，飽和磁感強度為190emu/g。相比於Fe85.5B10Si1.5P2C1磁粉芯(採用相同方法製備，燒結溫度為晶化溫度，且噴漆處理後)，其有效磁導率提升11%(如圖4)，飽和磁感強度提升8.2%(如圖5)，另外，其磁損耗降低7.4%(如圖6)。另外，與Fe78Si9B10P3磁粉芯(採用相同方法製備，燒結溫度為晶化溫度，且噴漆處理後)相比，其有效磁導率提升11.5%
(如圖4)，飽和磁感強度提升7.8%(如圖5)，另外，其磁損耗降低8.3%(如圖6)。
實施例2
(1)合金材料製備：將純單質元素按照設計的原子百分比配料、熔煉，1號合金成分為Fe85.5B10Si2.5P2，該合金成分晶化溫度為460℃；2號合金成分為Fe83Si5B8Cu4，該合金成分晶化溫度為490℃。通過旋轉電極氣霧化法分別製造兩種非晶合金的粉末。按照原先的設計，兩種非晶合金的粉末的晶化溫度不同，但是相差不大(20-60℃)。
(2)粉末包覆：將步驟(1)所得兩種粉末按照7：3的質量比放入攪拌機，並加入有機矽樹脂(MQ矽樹脂)和丁酮進行攪拌，非晶粉末與有機矽樹脂丁酮混合液的質量比為10：1(有機矽樹脂和丁酮體積比為85：15)，攪拌時間為50分鐘。攪拌完畢後，將粉末放入乾燥箱進行烘乾處理，乾燥時間為30分鐘。最後，往烘乾後的粉末加入硬脂酸鋅(占包覆處理後的複合粉末質量的0.4%)，並進行攪拌混合，攪拌混合時間為25分鐘。
(3)壓製成型：將包覆好的粉末放入設計好的模具中，置入冷壓機中進行壓製，施加壓力為2.9GPa，冷壓過程為16s，冷壓後將成型樣品從模具取出。
(4)基於非晶晶化獲得雙功能基元：將壓製成型樣品放入燒結爐中進行燒結。燒結溫度選擇兩種粉末的晶化溫度之間的中間溫度。兩種粉末的晶化溫度分別為TX1=460℃、TX2=490℃(TX2>TX1)，則燒結溫度選擇(TX1+TX2)/2=475℃，燒結時間為40min。燒結過程中，Fe85.5B10Si2.5P2會優先晶化生成納米晶，並隨著燒結的持續開始逐漸長大，然後是Fe83Si5B8Cu4開始晶化並生成納米晶。通過精心設計的燒結溫度和
時間，可以獲得雙功能基元，Fe85.5B10Si2.5P2的平均晶粒大小為75nm，Fe83Si5B8Cu4的平均晶粒大小為15nm，由此可生成基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯。
(5)噴漆處理：為了防止磁粉芯受到水、空氣等侵蝕導致氧化和掉粉現象，致使性能惡化，需要將步驟(5)所得的磁粉芯進行表面噴漆保護，噴漆材料噴漆材料環氧樹脂E-44，噴塗厚度約105μm。
採用上述方案製備的非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯(噴漆處理後)，獨特的雙功能基元組合使得Fe85.5B10Si2.5P2、Fe83Si5B8Cu4的複合磁粉芯的納米磁性能得到提升，其有效磁導率為256H/m，飽和磁感強度為192emu/g。與Fe85.5B10Si2.5P2磁粉芯(採用相同方法製備，燒結溫度為晶化溫度，且噴漆處理後)相比，其有效磁導率提升12.1%，飽和磁感強度提升9.2%，磁損耗降低8.2%。另外，與Fe83Si5B8Cu4磁粉芯(採用相同方法製備，燒結溫度為晶化溫度，且噴漆處理後)相比，其有效磁導率提升11.4%，飽和磁感強度提升8.6%，磁損耗降低7.5%。
實施例3
(1)合金材料製備：將純單質元素按照設計的原子百分比配料、熔煉。1號合金成分為Fe83Si5B8Cu4，該合金成分晶化溫度為490℃；2號合金成分Fe83Si5B5Cu7，該合金成分晶化溫度為550℃。通過旋轉電極氣霧化法分別製造兩種非晶合金的粉末。按照原先的設計，該兩種非晶合金的粉末的晶化溫度不同，但是相差不大(20-60℃)。
(2)粉末包覆：將步驟(1)所得兩種粉末按照6：4的質量比放入攪拌機，並加入有機矽樹脂(MQ矽樹脂)和丁酮進行攪拌，非晶粉末與有機矽樹脂丁酮混合液的質量比為10：1(有機矽樹脂和丁酮體積比為82：18)。攪拌時間為45分鐘。攪拌完畢後，將粉末放入乾燥箱進行
烘乾處理，乾燥時間為30分鐘。最後，往烘乾後的粉末加入硬脂酸鋅(占包覆處理後的複合粉末質量的0.5%)，並進行攪拌混合，攪拌混合時間為20分鐘。
(3)壓製成型：將包覆好的粉末放入設計好的模具中，置入冷壓機中進行壓製，施加壓力為3GPa，冷壓過程為15s，冷壓後將成型樣品從模具取出。
(4)基於非晶晶化獲得雙功能基元：將壓製成型樣品放入燒結爐中進行燒結。燒結溫度選擇兩種粉末的晶化溫度之間的中間溫度。兩種粉末的晶化溫度分別為TX1=490℃和TX2=550℃(TX2>TX1)，則燒結溫度選擇為(TX1+TX2)/2=520℃。燒結時間為35min。燒結過程中，Fe83Si5B8Cu4會優先晶化生成納米晶，並隨著燒結的持續開始逐漸長大。隨後Fe83Si5B5Cu7晶粒也開始晶化並生成納米晶。此時，由於TX1的非晶粉末晶粒優先長大，因此TX1晶粒大於TX2的晶粒。通過精心設計的燒結溫度和時間，可調控兩種粉末之間的晶粒大小關係。Fe83Si5B8Cu4和的平均晶粒大小為85nm，Fe83Si5B5Cu7的平均晶粒大小為9nm。因此該方法可獲得雙功能基元的高磁感磁粉芯。
(5)噴漆處理：為了防止磁粉芯受到水、空氣等侵蝕導致氧化和掉粉現象，致使性能惡化，需要將步驟(5)所得的磁粉芯進行表面噴漆保護，噴漆材料噴漆材料環氧樹脂E-44，噴塗厚度約150μm。
採用上述方案製備的非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯，獨特的雙功能基元組合使得Fe83Si5B8Cu4和Fe83Si5B5Cu7的複合磁粉芯的納米磁性能得到提升，其有效磁導率為237H/m，飽和磁感強度為184emu/g。與Fe85.5B10Si2.5P2磁粉芯(採用相同方法製備，燒結溫度為晶化溫度，且噴漆處理後)相比，其有效磁導率提升8%，飽和磁感強度提升9.5%，其
磁損耗降低7.8%。另外，與Fe85.5B10Si2.5P2磁粉芯(採用相同方法製備，燒結溫度為晶化溫度，且噴漆處理後)相比，其有效磁導率提升7.5%，飽和磁感強度提升9.1%，其磁損耗降低8.3%。
對比例1
為方便對比，該對比例的製備工藝和粉末比例與實施例3一致。
(1)合金材料製備：將純單質元素按照設計的原子百分比配料、熔煉。1號合金成分為Fe85.5B10Si2.5P2，該合金成分晶化溫度為460℃；2號合金成分Fe83Si5B5Cu7，該合金成分晶化溫度為550℃。通過旋轉電極氣霧化法分別製造兩種非晶合金的粉末。該兩種非晶合金的粉末的晶化溫度相差90℃。
(2)粉末包覆：將步驟(1)所得兩種粉末按照6：4的質量比放入攪拌機，並加入有機矽樹脂(MQ矽樹脂)和丁酮進行攪拌，非晶粉末與有機矽樹脂丁酮混合液的質量比為10：1(有機矽樹脂和丁酮體積比為82：18)，攪拌時間為45分鐘。攪拌完畢後，將粉末放入乾燥箱進行烘乾處理，乾燥時間為30分鐘。最後，往烘乾後的粉末加入潤滑劑硬脂酸鋅(占包覆處理後的複合粉末質量的0.5%)，並進行攪拌混合，攪拌混合時間為20分鐘。
(3)壓製成型：將包覆好的粉末放入設計好的模具中，置入冷壓機中進行壓製，施加壓力為3GPa，冷壓過程為15s，冷壓後將成型樣品從模具取出。
(4)基於非晶晶化獲得雙功能基元：將壓製成型樣品放入燒結爐中進行燒結。燒結溫度選擇兩種粉末的晶化溫度之間的中間溫度。兩種粉末的晶化溫度分別為TX1=460℃和TX2=550℃(TX2>TX1)，則燒
結溫度選擇為(TX1+TX2)/2=505℃，燒結時間為35min。燒結過程中，Fe85.5B10Si2.5P2會優先晶化生成納米晶，並隨著燒結的持續開始逐漸長大。隨後Fe83Si5B5Cu7晶粒也開始晶化並生成納米晶。此時，由於TX1的非晶粉末晶粒優先長大，因此TX1晶粒大於TX2的晶粒。經過燒結後時間，可調控兩種粉末之間的晶粒大小關係。Fe85.5B10Si2.5P2的平均晶粒大小為130nm，Fe83Si5B5Cu7的平均晶粒大小為9nm，並有部分非晶相存在。
(5)噴漆處理：為了防止磁粉芯受到水、空氣等侵蝕導致氧化和掉粉現象，致使性能惡化，需要將步驟(5)所得的磁粉芯進行表面噴漆保護，噴漆材料料環氧樹脂E-44，噴塗厚度約150μm。
採用上述方案製備的Fe85.5B10Si2.5P2與Fe83Si5B5Cu7的複合磁粉芯，Fe85.5B10Si2.5P2-生成的晶粒過大，Fe83Si5B5Cu7粉末附帶部分非晶，導致磁性能惡化。其有效磁導率僅為56H/m，飽和磁感強度僅為46emu/g。相比實例3的雙功能基元磁粉芯磁導率，其磁導率下降77%。飽和磁感下降75%。
上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
Claims (10)
- 一種基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟： 以下步驟： （1）將兩種晶化溫度T X差為20～60℃的FeSi-基非晶合金粉末與包覆劑混合均勻，進行包覆複合和乾燥後，再與潤滑劑混合均勻，壓製成型，得到具有兩種晶化溫度的複合非晶合金粉末； （2）將步驟（1）的複合非晶合金粉末燒結成形，燒結溫度為（T X1+T X2）/ 2℃，時間為20 min～2h，其中T X1為複合非晶合金粉末的較低晶化溫度，T X2為複合非晶合金粉末的較高晶化溫度，燒結過程中兩種FeSi-基非晶合金粉末發生分步非晶晶化形成兩種尺寸的納米晶，生成具有雙功能基元的高磁感磁粉芯。
- 如請求項1所述的基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯的製備方法，其中，步驟（1）中兩種晶化溫度T X差為20～60℃的非晶合金粉末的質量比為1：4～4：1。
- 如請求項1所述的基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯的製備方法，其中，步驟（1）中FeSi-基非晶合金粉末元素含量Fe87～70at.%，餘量由以下成分中的兩種或兩種以上元素組成：Co、B、C、P、Cu、Ni和Mo元素。
- 如請求項1所述的基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯的製備方法，其中，步驟（1）中FeSi-基非晶合金粉末為Fe 85.5B 10Si 1.5P 2C 1、Fe 78Si 9B 10P 3、Fe 85.5B 10Si 2.5P 2、Fe 83Si 5B 8Cu 4和Fe 83Si 5B 5Cu 7中的兩種且不同非晶合金粉末的晶化溫度T X差為20～60℃。
- 如請求項1所述的基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯的製備方法，其中，步驟（2）燒結處理後所得的功能基元內部納米晶尺寸為10～100nm。
- 如請求項1所述的基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯的製備方法，其中，步驟（1）所述包覆劑為有機矽樹脂，所述有機矽樹脂先與有機溶劑按照體積比75～85：25～15混合得到包覆劑溶液，再與非晶合金粉末進行混合包覆，其中非晶合金粉末與包覆劑溶液的質量比為10：1； 步驟（1）所述混合包覆的時間為35～70min； 步驟（1）所述潤滑劑為環氧樹脂，所述潤滑劑占非晶合金粉末與包覆劑總質量的0.1～0.5%； 步驟（1）所述潤滑劑混合均勻的時間為20～40min； 步驟（1）所述壓製成型的壓力為2～4GPa，時間為10～30s； 步驟（2）所述基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯進行噴漆處理，噴漆材料為環氧樹脂或聚酯混合物，噴塗厚度為80～300μm。
- 如請求項1至6中任一項所述方法製得的的基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯。
- 如請求項7所述的基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯在中高頻領域電子器件中的應用。
- 如請求項8所述的基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯在中高頻領域電子器件中的應用，其中，所述中高頻領域為3C產品領域、醫療器械領域、新能源汽車領域和航空航天領域。
- 如請求項9所述的基於非晶晶化雙功能基元的高磁感磁粉芯在中高頻領域電子器件中的應用，其中，所述中高頻領域電子器件為5G通信手機、5G通信基站、執行元器件、車聯網設備、智慧製造、自展開通訊衛星、互感器、濾波器、智能控溫器件和阻尼器。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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| CN202111675372.0A CN114360883B (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种基于非晶晶化双功能基元的高磁感磁粉芯及其制备方法与应用 |
Publications (2)
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|---|---|
| TW202329169A TW202329169A (zh) | 2023-07-16 |
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