[發明專利]一種鐵硅材料及μ90鐵硅磁粉芯的制造方法

有效

• 申請號: 201210095855.8
• 申請日: 2012-04-05
• 公開（公告）號: CN102623121A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 柏海明;聶敏;朱小輝;許佳輝
• 申請（專利權）人: 天通控股股份有限公司
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;H01F41/02;B22F1/00;B22F3/03;B22F3/24
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 吳關炳

技術領域

本發明涉及粉末冶金領域，尤其是一種磁導率μ90鐵硅磁粉芯的制造方法，這種軟磁材料不僅適用于制作大電流功率電感、PFC電路電感、DC/DC轉換器及光伏逆變器等，還適用于制備高功率密度一體電感器。

背景技術

軟磁合金磁粉芯是將軟磁合金粉末與絕緣介質混合壓制而成的一種復合軟磁材料。由于在軟磁合金粉末顆粒的表面均勻包覆著一層絕緣介質膜，磁粉芯的電阻率高，因而渦流損耗很低，適合于較高頻率應用。此外，磁粉芯還具有較高的飽和磁感應強度、良好的頻率特性和恒導磁等優點，使得磁粉芯作為電感濾波器、扼流線圈廣泛應用于電子通訊、雷達、開關電源等領域，已經成為軟磁材料重要的組成部分之一。

采用鐵硅軟磁合金制造成磁粉芯，穩定工作溫度可達200℃，避免了磁芯在高溫工作時產生熱老化問題，同時以高性價比和優良的直流疊加特性、高頻低損耗特性等特點，使其性能特點正好填補于鐵粉芯和其他三種合金磁粉芯（鐵硅鋁、鐵鎳、鐵鎳鉬）之間。與鐵粉芯相比，鐵硅磁粉芯無老化，功率損耗更低；與鐵硅鋁磁粉芯相比，鐵硅磁粉芯具有更優的直流疊加特性；與鐵鎳、鐵鎳鉬磁粉芯相比，雖然其磁導率選擇范圍較窄，功率損耗較高，但鐵硅的直流疊加特性較鐵鎳鉬更優，且其成本遠低于鐵鎳和鐵鎳鉬磁粉芯。故采用鐵硅合金材料制作成的合金磁粉芯具有廣闊的應用領域，引起了業界的廣泛關注。

發明內容

本發明的目的是生產制備一種鐵硅材料及μ90鐵硅磁粉芯，該合金磁芯非常適合目前低壓大電流、高功率密度、高頻化的要求，可以替代部分鐵粉芯，鐵硅鋁磁粉芯，鐵鎳磁粉芯等產品。使用本發明制備的磁粉芯做成的電感器可以應用到逆變電源、電力有源功率因數補償電路、太陽光伏系統；也可制作成高功率密度一體電感器，大量應用到負載點POL和VRM電源中。

本發明采取下述技術方案：

一種鐵硅材料及μ90鐵硅磁粉芯的制備方法，所述鐵硅材料及μ90鐵硅磁粉芯的成分為二元系鐵硅合金并添加微量Nb與V元素，Si的含量為6.4wt%～7.0wt%，余量為Fe，包括合金熔煉、制粉、粉末還原、粉末分級、粒度配比、粉料鈍化、絕緣包覆、模壓成型、熱處理和表面涂層步驟，其特征在于：

a.?合金熔煉：合金熔煉在氧化鎂坩堝開式中頻感應爐中進行，熔煉溫度為1400℃以上，合金熔化的時間在50min以上；

b.?制粉：合金熔煉好后直接進行氮氣噴霧制粉，噴霧粉末過60目篩后進行退火處理；

c.?粉末還原：采用氫氣還原，氫氣露點控制在-60℃以下；

d.?粉末分級：將粉末按-100目和-60目進行分級儲存；

e.?粒度配比：按-100目:-60目=3:7的質量比進行粉料配比；

f.?粉料鈍化：將配比好的粉料轉入烘箱中預熱，預熱溫度100～200℃，向預熱后的粉料中緩慢加入由粉料質量0.1%～0.4%的磷酸所配制成的磷酸水溶液進行鈍化處理，隨后將鈍化后的粉料轉入烘箱中烘干，烘干溫度150～200℃；

g.?絕緣包覆：向烘干的粉料中依次添加粉料質量0～0.4%的滑石粉或云母粉、6.0%的硅酸鈉及0.5%的硬脂酸鋅，混合均勻并烘干；

h.?模壓成型：磁粉芯的成型壓力取1900～2200MPa，成型后去除邊角毛刺；

i.?熱處理：成型后的磁粉芯在600～800℃惰性氣體保護氣氛中保溫30～60min；所述惰性氣體為氮氣或氬氣；

j.?表面涂層：磁粉芯表面進行涂層。

作為一種優選，所述鐵硅材料及μ90鐵硅磁粉芯的成分為Si：6.4wt%，V：0.4wt%，Nb：0.2wt%，余量為Fe。

作為一種優選，所述粉料鈍化步驟中采用去離子水作為磷酸的稀釋劑。

作為一種優選，所述粉料絕緣包覆步驟中采用滑石粉作為絕緣劑。

作為一種優選，所述模壓成型步驟中成型壓力為2100MPa。

作為一種優選，所述熱處理步驟中溫度為720℃，保溫50min。

本發明的優點和積極效果：

⑴本發明制取的粉末呈球狀且表面光滑，易均勻包覆，所得磁粉芯具有很高的品質因數和優異的直流疊加特性。

⑵現有制備方法中，通常采用丙酮等有機溶劑做鈍化劑的稀釋劑，而本發明中采用去離子水作磷酸的稀釋劑，鈍化效果與現有方法相當，其成本低、安全性強、便于生產。