[發明專利]一種耐高溫熱處理的金屬軟磁粉芯的制備方法

有效

• 申請號: 201710681279.8
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107578872B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 郭雄志;張云帆;肖強;徐方勝;周金;劉歡;何愷
• 申請（專利權）人: 深圳市鉑科新材料股份有限公司
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;H01F1/26;B22F1/00;B22F3/02;B22F3/24
• 代理公司: 深圳市智勝聯合知識產權代理有限公司 44368
• 代理人: 齊文劍

本發明提供一種耐高溫熱處理的金屬軟磁粉芯的制備方法，包括如下步驟：a)制備金屬軟磁粉末：采用氣霧化法、水霧化法或機械破碎法制備得到粉末粒徑為25μm～250μm的金屬軟磁粉末；b)絕緣包覆處理：將硅樹脂、金屬軟磁粉末和脫模劑按質量比為0.5～5：100：0.2～1混合攪拌均勻，得混合粉末；c)壓制成型：將步驟b)得到的混合粉末壓制成型，得成型體；d)一次熱處理：將步驟c)得到的成型體在200～500℃的條件下保溫1～2h；e)二次熱處理：將經過步驟d)處理的成型體在700～900℃的條件下保溫1～2h。本發明的金屬軟磁粉芯，經過非氧化性氣體氛圍中高溫熱處理，內部應力得到充分釋放，磁滯損耗減小。

技術領域

本發明屬于磁性材料技術領域，具體涉及一種耐高溫熱處理的金屬軟磁粉芯的制備方法。

背景技術

軟磁材料作為磁性材料的一種，具有低矯頑力和高磁導率。軟磁材料易于磁化，也易于退磁，廣泛用于電工設備和電子設備中。近年來，電力電子設備一直朝著高頻化、小型化、高效率的方向發展，對磁性材料的性能也提出了更高的要求。

常見的軟磁材料包括，金屬軟磁材料和鐵氧體軟磁材料。

金屬軟磁材料包括以硅鋼片為代表的帶材和金屬軟磁粉芯。由于材料電阻率較低，硅鋼片等帶材已逐漸跟不上電力電子設備的高頻化發展。在高于30kHz的條件下使用，由于硅鋼片損耗大幅增長，會產生巨大的熱量，威脅電子設備的正常運行。

金屬軟磁粉芯是金屬軟磁粉末經過絕緣包覆、壓制成型、高溫熱處理等一系列工藝制作而成的軟磁材料。由于粉末表面包覆了絕緣物質，阻礙粉末了顆粒間的渦流，有效地降低了渦流損耗。與鐵氧體軟磁材料相比，金屬軟磁粉芯的飽和磁通密度高，更有利于實現元件的小型化；同時，金屬軟磁粉芯具有分布式氣隙的特點，可以避免鐵氧體材料因開氣隙產生的噪音問題及其他不穩定因素。

與鐵氧體相比，金屬軟磁粉芯的飽和磁通密度高，有利于實現小型化；另外由于其具有均勻分布氣隙的特點，可以避免因開氣隙產生的噪音問題，同時可以大幅減小因漏磁切割銅線產生的銅損。

為了更好的適應高頻化、小型化和高效率的要求，需要提高金屬軟磁粉芯的密度并降低磁芯損耗。

金屬軟磁粉芯的損耗通常包括磁滯損耗和渦流損耗。磁滯損耗與頻率成正比，渦流損耗與頻率的平方成正比。為了保證在高頻條件下正常使用，需要有效的降低磁滯損耗和渦流損耗。

壓制成型會向磁芯內部引入應力，導致磁滯損耗增大；所以需要進行高溫熱處理，釋放磁芯內部應力。通常需要進行600℃甚至700℃以上的熱處理。渦流損耗可以由絕緣包覆控制。通過對金屬粉末表面包覆絕緣層，可以抑制粉末之間的渦流，將渦流限制在粉末內部，這樣可以大大降低磁芯的渦流損耗。但高溫熱處理容易破壞絕緣層，使絕緣效果變差，渦流損耗急速增大，總損耗也增大。

所以，需要在確保粉末絕緣性的前提下，實現高溫熱處理。

中國專利CN101089108A公開了“一種金屬軟磁粉芯用無機絕緣粘結劑及其制備方法”，其特征在于無機絕緣粘結劑由SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、云母粉及水混合而成，該方法不使用有機物，可以避免粉芯在使用過程中因發熱導致的老化問題，同時可以提高粉芯的機械強度。但是該無機絕緣粘結劑僅以物理吸附的方式附著于粉末表面，在壓制成型等過程中，容易產生絕緣劑在粉末表面分布不均勻的現象，降低粉末表面之間的接觸電阻，絕緣效果受到影響。

中國專利CN104376949A公開了“一種有機-無機復合絕緣包覆Fe-Si-Al磁粉芯”，其特征在于使用云母粉末、環氧樹脂、無水乙醇、正硅酸乙酯的混合溶液作為絕緣劑，制作的Fe-Si-Al磁粉芯損耗最低在275mW/cm³左右。該發明的熱處理溫度在500～700℃之間，雖然比傳統的有機物耐熱溫度高，但還是不利于磁芯內部應力的完全釋放。