[發明專利]一種高疊加低損耗金屬磁粉芯的制備方法

有效

• 申請號: 201310414993.2
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103594218A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 張章明;金旭東;金天明;包大新
• 申請（專利權）人: 橫店集團東磁股份有限公司
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;H01F1/22;B22F1/02
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及金屬軟磁材料技術領域，尤其是涉及一種高疊加低損耗金屬磁粉芯的制備方法。

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背景技術

磁粉芯是指將鐵磁性粉末與絕緣粘結劑混合壓制而成的復合軟磁材料。目前由金屬磁粉芯制成的開關電源轉換器，濾波器，交直流轉換器等電子元器件均向著節能化和大電流方向發展，因此就要求金屬磁粉芯具有低損耗和高疊加特性。

鐵硅鋁磁粉芯由于其具有較低的損耗(100k，100mT，Pcv=580mw/cm³)而被廣泛應用于制造各種電子元器件，但是其電感的直流疊加特性差（隨著疊加直流磁場強度的增加，其磁導率下降的幅度大），磁導率為60?的磁芯，當磁場強度100Oe時，電感只有其初始值的45%。正是鐵硅鋁磁粉芯的這個缺點，使得這種優異的金屬軟磁粉芯不能在大電流（高疊加磁場）的場合下使用，極大地限制了鐵硅鋁磁粉芯的使用范圍。

申請公布號CN102938312A，申請公布日2013.02.20的中國專利中公開了一中鐵硅鋁金屬磁粉芯的制造方法，包括以下工序：（1）磁粉配比，（2）磁粉表面鈍化處理，（3）磁粉絕緣包覆，（4）干壓成型，（5）惰性氣體氛圍中退火，（6）外表面絕緣涂覆。該制造方法中先對磁粉采用磷酸和硝酸鋅水溶液進行鈍化處理，烘干后直接用絕緣粘結劑硅酸鈉和高嶺土水溶液進行絕緣包覆，不僅會造成磁粉表面的鈍化膜與磁粉之間的結合強度差，鈍化膜易剝離，而且會造成磁粉表面包覆不均勻，在加工成磁芯的過程中，磁粉表面包覆的絕緣物質易開裂脫落，導致磁粉絕緣性能差，磁芯渦流損耗偏大，由于在干壓成型時未加有機膠水，磁粉之間的結合力差，導致得到的磁粉芯力學性能較差。

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發明內容

本發明是為了解決現有技術的金屬磁粉芯電感的直流疊加特性差，損耗高的問題，提供了一種高疊加低損耗金屬磁粉芯的制備方法，本發明工藝步驟簡單，磁粉表面的鈍化膜與磁粉之間結合強度高，不易剝離，磁粉表面絕緣物質包覆均勻，且不易開裂脫落，通過本發明的制備方法得到的金屬磁粉芯不僅具有良好的電磁特性，而且具有很好的電流疊加特性。

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為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種高疊加低損耗金屬磁粉芯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）取水霧化或氣霧化的鐵硅鋁磁粉，鐵硅鋁磁粉中各組分的質量百分含量為：Si?8.5~10%，Al?4.5~6.5%，余量為Fe，磁粉粒度配比為-150目8~12%，+150~-300目45~55%，余量為+300目。通過對鐵硅鋁磁粉粒度的篩選及合理配比以使磁粉芯的填充密度達到最佳。

（2）將步驟（1）中的鐵硅鋁磁粉加入磷酸丙酮溶液中，不斷攪拌進行表面鈍化反應，表面鈍化溫度為25~30℃，待丙酮溶液完全揮發后，將表面鈍化后的鐵硅鋁磁粉在55~65℃下恒溫烘烤2~3h，得絕緣鐵硅鋁磁粉。本發明中將鈍化溫度限定在25~30℃，有利于磷酸鹽鈍化膜的形成，且形成的磷酸鹽鈍化膜結構致密，絕緣性能好，可降低磁粉芯的渦流損耗，同時本發明將表面鈍化后的鐵硅鋁磁粉烘干溫度控制在55~65℃，烘烤2~3h，一是以快速去除鐵硅鋁磁粉表面的水分，二是進一步穩定固化鈍化膜，提高鈍化膜與鐵硅鋁磁粉之間的結合強度，使得鈍化膜不易剝離，烘烤溫度過高會引起鈍化膜的老化開裂，而溫度過低，則會影響鈍化膜的固化效果，因此鐵硅鋁磁粉烘干溫度控制在55~65℃，烘烤時間控制在2~3h。

（3）取水霧化或氣霧化的鐵鎳磁粉，鐵鎳磁粉中各組分的質量百分含量為：Fe?45~55%，余量為Ni，磁粉粒度配比為-200目8~12%，+200~-300目18~22%，余量為+300目。

（4）將步驟（3）中的鐵鎳磁粉加入鉻酸水溶液中進行表面成膜反應，表面成膜反應的溫度為30~40℃，反應時間為2~8h，反應后在45~50℃恒溫烘烤2~3h。將表面成膜反應溫度控制在30~40℃，有利于鉻酸鹽鈍化膜的形成，且形成的鉻酸鹽鈍化膜結構致密，絕緣性能好，由于鉻酸鹽鈍化膜在70℃以上溫度烘干時，會使鉻酸鹽鈍化膜失去結晶水而破裂，不僅大大降低耐腐蝕性能，而且降低了絕緣性能，因此在保證干燥效果的前提下必須要嚴格控制表面鈍化后的鐵鎳磁粉的干燥溫度，本發明將表面成膜化后的鐵鎳磁粉烘干溫度控制在45~65℃，烘烤2~3h，一是以快速去除鐵硅鋁磁粉表面的水分，二是進一步穩定固化鉻酸鹽鈍化膜，提高鉻酸鹽鈍化膜與鐵鎳磁粉之間的結合強度，同時以避免酸鹽膜失去結晶水而破裂。