[發明專利]一種高性能鐵基非晶態金屬粉芯的制備及涂層方法

有效

• 申請號: 201210595670.3
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103065789A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 閆亮明
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02;H01F1/153;H01F1/24;B22F9/04;B22F1/02;B22F3/02
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技術領域：

本發明涉及磁性材料技術領域，具體涉及一種高性能鐵基非晶態金屬粉芯的制備及涂層方法。

背景技術：

鐵基非晶態軟磁合金由于具備優異的綜合軟磁特性及較低的成本，被賦予下一代軟磁材料的典型代表。上世紀90年代，日本東本大學的研究人員在實驗中獲得了具有優異軟磁特性的鐵磁性大塊非晶合金Fe-(A1，Ga)-(P，C，B，Si，Ge)，其集聚低損耗、高磁導率和高飽和磁感應強度于一身并因此得到廣泛關注；但是其成分中含有較貴的金屬Ga、Ni、Co等從而造成其應用難以推廣。此后，替代貴金屬Ga、Ge的研究成為該領域的重點研究方向，并因此出現了Fe-(P，C，B，Si)、Fe-(Al，Cr、Mo、Sn)-(P，C，B，Si)非晶軟磁合金，例如Fe-(P，B，Si)的飽和磁感應強度可達到1.6T以上。

隨著Fe(1-x)(SiB)x一系列非晶合金的市場化，非晶合金在電力電子行業得到了廣泛應用，例如作為共模電感及變壓器鐵芯等，并形成了系列合金，例如K101、k102、k107等牌號。但是以上成果都是通過快淬工藝將液態合金直接澆鑄成薄帶，帶厚約25μm，當制備其非晶態粉末時由于過冷液相區不足導致很難完全形成非晶態結構。因此，將快淬形成的非晶帶破碎成為非晶合金粉末是一種較為便捷的途徑，并由此制備的非晶態金屬粉芯已經顯示出較為優越的綜合軟磁特性。

但是鐵基非晶態合金對應力極其敏感，因此采用鐵基非晶態合金制作的電感在涂層后電感量會明顯下降，同時鐵芯損耗明顯增加。其中主要的原因在于涂層材料一般為絕緣性能優秀的樹脂類有機材料，例如環氧樹脂，其在固化后由于收縮產生的應力使采用鐵基非晶態合金制作的電感收到壓力作用，該壓力會使鐵基非晶態合金內部產生微小的彈性變形，該彈性變形產生的應力使鐵基非晶合金的矯頑力增加，同時惡化了磁導率和鐵芯損耗。對于鐵基非晶態金屬粉芯同樣會遇到此問題，雖然通過減小粒度、改變絕緣包覆配方等方法也可以明顯環節該問題，但以上方法都是基于補救的思路，且效果無明顯改善。

發明內容：

本發明的目的是提供一種高性能鐵基非晶態金屬粉芯的制備及涂層方法，它制備方法簡單，得到的鐵基非晶態金屬粉芯比常規技術獲得的鐵基非晶態金屬粉芯其相對磁導率高，鐵芯損耗較常規技術獲得的鐵基非晶態金屬粉芯低，同時也改善了鐵基非晶態金屬粉芯在涂層之后應力敏感性的問題。

為了解決背景技術所存在的問題，本發明采用以下技術方案：鐵基非晶態金屬粉芯的制備方法為：(1)采用球磨機或破碎機將鐵基非晶材料破碎為鐵基非晶態合金粉末，粉末形狀為片狀；

(2)稱量鐵基非晶態合金粉末，再加入磷酸鈍化液對粉末表面進行鈍化處理，從而使其表面形成一層絕緣薄膜；

(3)粉末鈍化后，加入絕緣劑、粘結劑、潤滑劑對其進行絕緣包覆處理；

(4)再采用機械式或油壓式壓力機將粉末壓制成制品，壓強一般在1200MPa-2000MPa；

(5)粉末成型后還不具備足夠的強度，因此需要進行退火處理。退火溫度40-60℃的范圍內，退火保溫在30-40分鐘即可。

所述的絕緣劑為無機礦物粉末，如高嶺土、云母粉、蒙脫石粉等。

所述的粘結劑采用無機類粘結劑，可以是硅酸鹽類及磷酸鹽類粘結劑，例如Na2SiO4.9H2O、硅酸鋁、磷酸二氫鹽。

所述的潤滑劑一般為硬脂酸鋅粉末。

為了在長期使用過程中避免潮氣侵蝕及保持足夠的絕緣耐壓能力需要在退火處理后的粉芯表面形成一層絕緣涂層，涂層的方法為：

(1)、配膠：先稱量溶劑，再將稱量好的膠體倒入溶劑并攪拌為均勻透明溶液，最后將填料加入到溶液中并充分攪拌均勻配成膠液；

(2)、浸潤：將退火處理后的粉芯浸入以上配制的膠液中，待無氣泡產生后將粉芯取出并濾除粉芯表面多余的膠液；

(3)、預固化：為了涂覆外層涂層方便，需要對已經涂覆膠液的粉芯表面進行預固化處理，處理溫度選擇在80-180℃，預固化時間為5-120分鐘，膠液預固化后表面初步凝膠形成固態薄膜，薄膜厚度在200微米以下；

(4)、涂覆環氧樹脂涂層：將環氧樹脂膠與溶劑先配制成涂層膠液，然后在預固化后的粉芯外表面進行噴涂涂層膠液即可。

所述的膠體為硅樹脂或者硅橡膠。

所述的填料采用微米級或納米級的云母粉、蒙脫石粉末、高嶺土、螢石粉、鈦白粉、氧化硅、氮化硅、氮化硼、堿金屬氧化物粉末等。