[發明專利]一種各向異性FeSiAl磁芯的制備方法及產品

在審

• 申請號: 201710657037.5
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107369550A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 顏鑠清;鄧聯文;廖聰維;黃生祥;賀君;劉勝
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02;H01F1/147;H01F1/24;B22F1/02
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙)43001
• 代理人: 周詠

技術領域

本發明屬于磁性材料的制備技術領域，具體涉及一種各向異性FeSiAl磁芯的制備方法及產品。

背景技術

電子及信息技術的飛速發展對磁性元件性能提出了更高要求，磁性元件的小型化、高頻化和功率化已成為發展趨勢，而磁芯材料是磁性元件的關鍵。目前，常用的磁芯材料主要為鐵粉芯、坡莫合金粉芯、鐵硅粉芯和鐵硅鋁粉芯。近年來，鐵硅、鐵硅鋁粉芯由于其低損耗(約為鐵芯的80％)、高磁導率(26～125H/m)等獨特優勢，已經逐步替代鐵粉芯，廣泛應用于各種濾波電路及諧振回路的電感磁芯及計算機開關電源濾波電感器。然而，鐵硅、鐵硅鋁粉芯在高頻工作時，會因渦流效應產生大量的焦耳熱。因此，降低磁粉的導電性和進一步減少高頻工作狀態下造成的能量損耗十分重要。

“CN101226805A”公布了一種磁導率μ＝60H/m的鐵硅鋁磁粉芯的制造方法，所得鐵硅鋁磁粉芯具有較低的磁芯損耗和良好的耐直流偏置特性。“CN101090019A”公布了一種高磁導率FeSiAl磁粉芯的制造方法，同時具有較高的磁導率和較低的磁芯損耗。但以上兩種FeSiAl磁粉芯的制造方法均采用球形或無規則顆粒狀FeSiAl磁粉，雖然抗電流飽和能力強，但工作頻率均低于1MHz，制約著磁粉芯的進一步發展和應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種各向異性FeSiAl磁芯的制備方法及產品，以解決現有磁芯工作頻率低、高磁芯損耗、耐直流偏置特性差等問題。

本發明提供的這種各向異性FeSiAl磁芯的制備方法，包括以下步驟：

(1)采用砂磨機對FeSiAl鑄錠破碎粉進行扁平化處理，獲得片狀FeSiAl磁粉；

(2)利用溶膠-凝膠工藝在片狀FeSiAl磁粉表面包覆SiO₂絕緣材料；

(3)將包覆后的FeSiAl與粘結劑均勻混合，制備出涂布漿料并涂布于基板上，然后置于磁場中進行取向；

(4)將取向后的涂布片進行熱壓致密處理，并在一定溫度下固化；

(5)對固化后涂布片進行沖壓成型，獲得各向異性FeSiAl磁芯。

所述步驟(1)FeSiAl鑄錠破碎粉中各組分質量百分含量為：Si 9～10％，Al 5～6％，余量為Fe，各組分質量百分比和為100％；所述片狀FeSiAl磁粉粒徑為20～120μm，厚度為0.2～1.2μm；所述砂磨機轉速為850～900r/min，研磨時間為8～10h。

所述步驟(2)中SiO₂絕緣材料是利用正硅酸乙酯水解獲得。

所述步驟(3)中粘結劑為硅類樹脂。優選的，所述硅類樹脂為甲基苯基硅樹脂、環氧改性有機硅樹脂、有機硅聚酯樹脂、氨基硅樹脂中一種或一種以上，硅類樹脂的添加量為片狀FeSiAl磁粉重量的50～60％。

所述步驟(3)中基板為涂有硅油的PET薄膜；所述取向方式為水平取向，利用片狀FeSiAl磁粉的形狀各向異性，在磁場作用下，片狀磁粉將一致水平取向排布。

所述步驟(4)中熱壓致密處理是在平板硫化機下進行，熱板溫度120～140℃，壓力10～12MPa，熱壓處理時間為2～3h；所述固化溫度為200～220℃，固化時間為2～3h。

所述步驟(5)中沖壓成型是將涂布片沖壓成圓環。

本發明與現有FeSiAl磁芯的制備方法相比，具有如下突出優點：

1、本發明利用片狀FeSiAl磁粉形狀各向異性可突破Snoek極限，制備的各向異性磁芯在保持較大的抗電流飽和能力同時，可具有更高的工作頻率(大于1MHz)，能實現磁性元件小型化、高頻化、功率化；

2、本發明采用SiO₂包覆片狀FeSiAl，并利用有機硅樹脂作為粘結劑，所制得軟磁復合材料不僅具有良好的絕緣性能，且具有良好的耐熱性能，可長時間耐受300℃高溫而性能保持穩定；

3、本發明制得的各向異性FeSiAl磁芯在1MHz處仍能保持高磁導率(140H/m以上)和低損耗值，具有良好的耐直流偏置特性；

4、本發明所述的各向異性FeSiAl磁芯的制備工藝條件溫和，操作便捷，效率高，利于批量生產。

附圖說明

圖1為本發明各向異性FeSiAl磁芯的SEM圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明實驗方案進行清楚、完整地描述。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例1