一种高磁导率低损耗磁粉芯的制备方法-尊龙凯时官方app下载

文档序号:36397201发布日期:2023-12-15 20:15阅读:7来源:国知局


1.本发明属于磁性材料技术领域,具体涉及一种高磁导率低损耗磁粉芯的制备方法



背景技术:

2.金属磁粉芯是将软磁磁粉与绝缘粘结剂均匀混合后,经压力成型和热处理得到的软磁复合产品

金属磁粉芯产品主要应用于高功率

高直流偏置或高频交流器件如开关调节电感器

噪音滤波器等的制作,是电子设备的关键组成部件

一方面电子产品的广泛应用,对电子元件的安全性

实用性和可靠性提出了更高的要求;另一方面电子产品小型化和轻型化的发展趋势,对电子元件的性能要求更高

而粉末冶金产品具有小型化

低功耗

性能好的的特点,可以在电子元器件领域有大范围的应用

铁镍磁粉芯具有高磁导率

高直流叠加性能

高饱和磁通密度和低磁芯损耗高储能的特性,适用于大功率

大直流偏置的应用,如回扫变压器

开关调节电感器和在线噪音滤波器等

3.目前市场上有磁导率规格为
026、060、090
以及
125
的铁镍磁粉芯,在低磁导率规格的铁镍磁粉芯中功率损耗较低,然而随着磁导率的增加,磁粉芯的功率损耗逐渐增加,在大功率环境下的热损耗明显增加

这是由于铁镍材质软,磁粉在成型过程中极易变形,导致绝缘层破损,因而金属磁粉芯功率损耗急剧上升

在低磁导率要求下,可以使用较低的压力压制成型,以保护磁粉颗粒绝缘膜的完整性

当磁导率提升,成型压力逐渐增加,绝缘膜会有破损的可能性,这降低了电子器件的可靠性,因此部分企业通过钝化的方式弥补绝缘膜的缺损,但是会导致磁粉芯的磁导率下降

为了保证磁导率达到规格,通过增大铁镍磁粉粒径来提高磁导率,通过增加绝缘膜厚度,来保证磁粉成型过程中,绝缘层的完整性

当磁导率进一步增加,达到
125
时,磁粉芯的功率损耗,不能通过增加绝缘层厚度的方式降低,
(
例如:市场上磁导率规格为
125
的铁镍磁粉芯损耗大于
200mw/cm3(50khz、100mt)。
这与大功率

低功耗的发展趋势不符

因此需要通过还原气氛热处理工艺来降低磁粉芯的功率损耗,但是原先的工艺不能通过还原气氛热处理降低损耗,这是由于钝化工艺导致的,磁粉颗粒与钝化剂接触会生成对应的含铁钝化绝缘层,具有电阻率高,厚度低的特点,然而钝化层在还原气氛中热处理后,绝缘层中的不导电含铁化合物部分被还原成铁单质或者生成氧空位,降低绝缘层的电阻率,在大功率环境下,磁粉芯的功率损耗增加明显,因此绝缘层需要选用不与基材反应的物质

此外还原气氛热处理工艺,可以将铁镍磁粉表面的氧化物还原,抑制高温下含水绝缘层对铁和镍的氧化,增加了磁粉的最大饱和磁化强度,提高了磁粉芯的电阻率,降低功率损耗

4.经检索:公开号为
cn103730224a
的中国专利文献公开了一种具有超高磁导率的铁剂非晶磁粉芯的制备方法,其将非晶带材破碎后,通过粗粒径
(212-850
μ
m)
与细粒径
(≤38
μ
m)
混合,制备高磁导磁粉芯,但所得磁粉芯仅适用于低频率,高频率损耗增加明显,磁导率下滑趋势明显

公开号为
cn105063486a
的中国专利文献公开了一种磁导率规格为
100
的复合
feni
材料及其制造方法,其将铁镍粉末与铜锌合金粉末混合混合,制备高磁导磁粉芯,但
所得磁粉芯磁导率仅在
100
±
10
%,在高磁导率器件领域中无法应用

公开号为
cn107578874a
的中国专利文献公开了一种磁导率规格为
200
的铁镍磁粉芯的制备方法,其采用无机和有机复合包覆,制备高磁导磁粉芯,但所得磁粉芯制备过程复杂,采用惰性气体保护气氛热处理,磁粉芯损耗较高

5.有鉴于此,有必要提供一种新的高磁导率低损耗磁粉芯的制备方法



技术实现要素:

6.本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题,提供一种高磁导率低损耗磁粉芯的制备方法,制备的铁镍磁粉芯具有高磁导率

低功率损耗以及较好的直流叠加性能

7.为实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明是通过以下技术方案实现:
8.本发明提供一种高磁导率低损耗磁粉芯的制备方法,包括如下步骤:
9.1)
将磁粉

绝缘剂和水混合均匀,将混合浆料进行加热搅拌,干燥后得到一次绝缘磁粉;
10.2)
将步骤
1)
得到的一次绝缘磁粉在还原气氛下进行热处理,得到热处理后的绝缘磁粉;
11.3)
将粘结剂与步骤
2)
所得热处理后的绝缘磁粉混合均匀,并进行加热搅拌,干燥后得到二次绝缘粘结磁粉;
12.4)
将脱膜剂以及步骤
3)
得到的二次绝缘粘结磁粉混合均匀,搅拌后得到混合磁粉,经压制成型后在还原气氛下进行热处理,得到高磁导率低损耗磁粉芯

13.进一步地,步骤
1)
中,所述磁粉为铁镍合金,化学成分质量百分比为:
ni

50
%,
fe

50
%;所述铁镍磁粉的粒径
≤74
μ
m。
磁芯磁粉的平均粒径越大,会使得磁粉芯磁导率增高,损耗增高,直流叠加降低;平均粒径越小,会使得磁粉芯磁导率降低,损耗也会降低,直流叠加性能会提高

14.进一步地,步骤
1)
中,所述绝缘剂的固含量为铁镍磁粉质量的
0.01-2wt
%;所述绝缘剂为蒙脱石

膨润土

硅酸镁铝

高岭土和凹凸棒中的至少一种

绝缘剂是一次包覆所需要的原材料,如果上述材料的含量过低会导致绝缘层不能完全包覆,过高则会降低磁粉芯的磁导率等性能

15.进一步地,步骤
1)
中,所述加热搅拌的温度为
60-120℃
;所述加热搅拌的搅拌速率为
40-120r/min
;所述加热搅拌的终点为得到干燥的绝缘包覆磁粉

16.进一步地,步骤
2)
中,所述热处理的温度为
650-800℃
;所述热处理的时间为
50min-90min
;所述热处理在还原气氛中进行,还原气氛为氢气气氛或一氧化碳气氛

17.进一步地,步骤
3)
中,所述粘结剂的质量为铁镍磁粉质量的
2-8wt
%;所述粘结剂为水玻璃

硅树脂

酚醛树脂和硅铝酸钠溶胶中的至少一种

18.进一步地,步骤
3)
中,所述加热搅拌的温度为
40-120℃
;所述加热搅拌的搅拌速率为
40-120r/min
;所述加热搅拌的终点为得到干燥的绝缘包覆磁粉

19.进一步地,步骤
4)
中,所述脱膜剂为硬脂酸盐,所述脱膜剂的质量为二次绝缘粘结磁粉质量的
0.1-1wt


20.进一步地,步骤
4)
中,所述压制成型的压力为
1000-2000mpa
;所述热处理在还原气氛中进行,还原气氛为氢气气氛或一氧化碳气氛;所述热处理的温度为
650-800℃
;所述热
41.本实施例提供了一种高磁导率低损耗磁粉芯的制备方法,包括如下步骤:
42.1)
将铁镍磁粉和膨润土和高岭土混合均匀,将混合浆料在
70℃
的温度下以
110r/min
的搅拌速率加热搅拌,干燥后得到一次绝缘磁粉;铁镍磁粉的化学成分质量百分比为:
ni

50
%,
fe

50
%,铁镍磁粉的粒径范围在
50-74
μm之间;绝缘剂质量为铁镍磁粉质量的
0.4wt
%;
43.2)
将步骤
1)
所得一次干燥绝缘磁粉在还原气氛以
680℃
的温度热处理
80min
,得到烧后绝缘磁粉;
44.3)
将步骤
2)
所得烧后绝缘磁粉与硅铝酸钠和水玻璃混合液均匀混合,搅拌后得到混合浆料,将混合浆料在
100℃
的温度下,以
40r/min
的搅拌速率加热搅拌,干燥后得到二次绝缘粉末;粘结剂质量为铁镍磁粉质量的
4wt
%;
45.4)
将脱膜剂
(
硬脂酸盐
)
以及步骤
3)
所得烧后绝缘磁粉混合均匀,搅拌后得到混合磁粉,在
1500mpa
压力下压制成型,在还原气氛下以
680℃
的温度热处理
80min
,得到低损耗铁镍磁粉芯
.
46.实施例347.本实施例提供了一种高磁导率低损耗磁粉芯的制备方法,包括如下步骤:
48.1)
将铁镍磁粉和膨润土混合均匀,将混合浆料在
90℃
的温度下以
60r/min
的搅拌速率加热搅拌,干燥后得到一次绝缘磁粉;铁镍磁粉的化学成分质量百分比为:
ni

50
%,
fe

50
%,铁镍磁粉的粒径范围为
50-74
μm之间;膨润土和高岭土质量为铁镍磁粉质量的
0.4wt
%;
49.2)
将步骤
1)
所得一次干燥绝缘磁粉在还原气氛以
650℃
的温度热处理
30min
,得到烧后绝缘磁粉;
50.3)
将步骤
2)
所得烧后绝缘磁粉与硅铝酸钠溶胶和水玻璃均匀混合,搅拌后得到混合浆料,将混合浆料在
800℃
的温度下,以
70r/min
的搅拌速率加热搅拌,干燥后得到二次绝缘粉末;硅铝酸钠溶胶和水玻璃质量为铁镍磁粉质量的
7wt
%;
51.4)
将脱膜剂
(
硬脂酸盐
)
以及步骤
3)
所得二次绝缘磁粉混合均匀,搅拌后得到混合磁粉,在
2000mpa
压力下压制成型,在还原气氛下以
600℃
的温度热处理
50min
,得到低损耗铁镍磁粉芯
.
52.实施例453.本实施例提供了一种高磁导率低损耗磁粉芯的制备方法,包括如下步骤:
54.1)
将铁镍磁粉和高岭土和凹凸棒混合均匀,将混合浆料在
60℃
的温度下以
50r/min
的搅拌速率加热搅拌,干燥后得到一次绝缘磁粉;铁镍磁粉的化学成分质量百分比为:
ni

50
%,
fe

50
%,铁镍磁粉的粒径为
38-74
μm;绝缘剂质量为铁镍磁粉质量的
0.6wt
%;
55.2)
将步骤
1)
所得一次干燥绝缘磁粉在还原气氛以
750℃
的温度热处理
40min
,得到烧后绝缘磁粉;
56.3)
将步骤
2)
所得烧后绝缘磁粉与硅树脂和酚醛树脂均匀混合,搅拌后得到混合浆料,将混合浆料在
40℃
的温度下,以
50r/min
的搅拌速率加热搅拌,干燥后得到二次绝缘粉末;粘结剂质量为铁镍磁粉质量的
4wt
%;
57.4)
将脱膜剂
(
硬脂酸盐
)
以及步骤
3)
所得一次绝缘磁粉混合均匀,搅拌后得到混合磁粉,在
1600mpa
压力下压制成型,在还原气氛下以
700℃
的温度热处理
50min
,得到低损耗
[0072][0073]
由表1和上述实施例可知,本发明铁镍磁粉芯的制备方法降低了铁镍磁粉芯的损耗,在改变部分工艺的条件下,提升了磁粉芯的磁导率,并且磁粉芯功率损耗在
50khz

100mt
的测试条件下小于
200kw/cm3。
[0074]
本发明铁镍磁粉芯的制备方法采用多次包覆和还原气氛热处理的绝缘包覆方法保证了绝缘层的稳定性和均匀性,降低了包覆层对软磁材料的不利影响

[0075]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明

优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为具体实施方式

显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化

本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明

本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制

当前第1页1  
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
网站地图