[發(fā)明專利]一種低磁芯損耗的Fe-Si磁粉芯及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410744002.1
• 申請(qǐng)日: 2014-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104392817A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘冠軍;都有為;唐少龍;朱帥宇;孟祥康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海安南京大學(xué)高新技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H01F1/047
• 分類號(hào): H01F1/047;H01F1/08;B22F3/16
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低損耗特性的磁粉芯及其制備方法。

背景技術(shù)

磁粉芯是將鐵磁性粉末與絕緣介質(zhì)混合壓制而成的一種復(fù)合軟磁材料。與金屬軟磁相比，具有低渦流損耗的特點(diǎn)；與軟磁鐵氧體相比，又具有更高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。因此，磁粉芯是目前具有良好綜合性能的一種新型軟磁材料。

Fe-Si磁粉芯的主要特點(diǎn)是飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高、磁芯損耗比鐵粉芯更低、具有優(yōu)異的直流偏置性能。另外，F(xiàn)e-Si粉芯還擁有良好的溫度穩(wěn)定性和高能量貯存能力。

發(fā)明CN?102314986?A和CN?103824670?A中Fe-Si磁粉芯采用的包覆劑為酚醛樹(shù)脂。由于有機(jī)包覆劑的熔點(diǎn)低，采用這種包覆劑的磁粉芯不能進(jìn)行高溫?zé)崽幚韥?lái)消除內(nèi)應(yīng)力。發(fā)明CN?103700460?A中無(wú)機(jī)包覆制備的Fe-Si磁芯損耗仍然較高，為2000?mW/cm³左右（測(cè)試條件100?kHz,?100?mT）。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是使用納米無(wú)機(jī)絕緣包覆劑對(duì)Fe-Si磁粉進(jìn)行絕緣處理，提供了一種制備低損耗、高穩(wěn)定性的Fe-Si磁粉芯的方法。

本發(fā)明低磁芯損耗Fe-Si磁粉芯中Si的含量為6.5?wt.%，其余為Fe元素含量。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下。

1）粉體預(yù)處理：將粉體原料先在氫氣中進(jìn)行高溫退火預(yù)處理，退火溫度為800?℃，保溫2小時(shí)，然后緩慢冷卻至室溫。

2）?磷化液的配制：稱取一定量的磷酸或者磷酸二氫鋁溶于乙醇后配成磷酸的乙醇溶液。

3）粘合劑的配制：采用納米二氧化硅、云母粉、高嶺土等分散于乙醇中，形成一定濃度的膠體溶液或者懸濁液。

4）磷化處理：稱取一定量的磷化液，加入粉體后均勻攪拌至溶劑基本揮發(fā)盡，然后在80?℃烘干。磷化液的加入量一般以磷酸計(jì)在粉體質(zhì)量的0.1?%。

5）絕緣粘合劑的包覆：稱取一定量的粘合劑分散液，加入粉體后均勻攪拌至溶劑基本揮發(fā)盡，然后在80℃烘干。粘合劑的加入量在粉體質(zhì)量的1%左右。

6）壓制成型：采用液壓機(jī)在磨具中一次壓制成型，壓制噸位為20?T/cm²，壓制前加入0.15?%硬脂酸鋅作脫模潤(rùn)滑劑。壓制樣品為環(huán)形，外徑14?mm，內(nèi)徑8?mm，質(zhì)量控制在4.6?g左右。

7）退火燒結(jié)：將樣品置于管式爐中，于氫氣氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度在600-800℃，保溫時(shí)間1-2小時(shí)。

本發(fā)明采用納米SiO₂作為表面絕緣包覆材料，經(jīng)過(guò)調(diào)控粘合劑的加入量、去應(yīng)力退火條件等參數(shù)條件，獲得了低磁芯損耗（614?mW/cm³,?測(cè)試條件為50?kHz,?100?mT）的Fe-6.5Si磁粉芯。該粉芯具有比鐵粉芯更低的損耗、高的性價(jià)比和良好的直流偏置特性。

本發(fā)明Fe-6.5Si低損耗磁粉芯可以用來(lái)替代成本較高的高磁通材料。由于高飽和度的優(yōu)勢(shì)，還可以應(yīng)用在大負(fù)載電感的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，例如使用新能源(太陽(yáng)能、風(fēng)能和混合動(dòng)力)的變頻器、功率因數(shù)校正器和UPS不間斷電源。

附圖說(shuō)明

圖1為不同頻率條件下磁芯損耗隨磁場(chǎng)的變化（0.3%納米SiO₂）。

圖2為直流疊加特性（0.3%納米SiO₂）。

圖3為磁粉芯損耗與使用溫度的關(guān)系（0.3%納米SiO₂）。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明Fe-Si磁粉芯的磁芯損耗為614?mW/cm³?(50?kHz,?100?mT)之間，具體實(shí)施方式如下。

實(shí)施方式一。

1）本發(fā)明低損耗Fe-Si磁粉芯由Fe、Si兩種元素組成，其中Si元素原子比為6.5?wt%，其余為Fe元素。粉體顆粒大小選擇200目。

2）先將粉體原料在氫氣中進(jìn)行高溫退火預(yù)處理，退火溫度為800?℃，保溫2小時(shí)，然后緩慢冷卻至室溫。

3）稱取粉體質(zhì)量的0.1?%（以磷酸計(jì)）的磷化液，加入粉體后均勻攪拌至溶劑基本揮發(fā)盡，然后在80?℃烘干。

4）稱取粉體質(zhì)量1?%的粘合劑分散液和0.15?%的SiO₂，加入粉體后均勻攪拌至溶劑基本揮發(fā)盡，然后在80℃烘干。

5）加入0.15?%硬脂酸鋅作脫模潤(rùn)滑劑，然后采用液壓機(jī)在模具中一次壓制成型，壓制噸位為20?T/cm²。