[發(fā)明專利]一種Fe/FeSiB復(fù)合磁粉芯及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710977964.5
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107958762A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余紅雅;黃壘;曾德長;鄭志剛;吉麗;左建亮
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;H01F1/153;H01F41/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本方法屬于軟磁復(fù)合磁粉芯領(lǐng)域，具體涉及一種Fe/FeSiB復(fù)合磁粉芯及其制備方法。

背景技術(shù)

磁粉芯是一種鐵磁粉末經(jīng)絕緣包覆后通過粉末冶金壓制成的復(fù)合性材料，由于鐵磁性顆粒很小且鐵磁性粉末顆粒的表面均勻包覆著一層絕緣介質(zhì)膜，并被非磁性絕緣物質(zhì)隔開，磁粉芯的電阻率高，因而渦流損耗很低，適于較高頻率應(yīng)用。按照金屬軟磁粉芯的組成和性能特點(diǎn)主要分為鐵粉芯、鐵硅鋁磁粉芯、坡莫合金磁粉芯、非晶及納米晶磁粉芯四種。非晶金屬軟磁粉芯是一種具有良好綜合性能的新型軟磁材料。非晶磁粉芯具有高飽和磁感、高磁導(dǎo)率、高電阻率、低鐵損等特點(diǎn)，但其飽和磁化強(qiáng)度比純鐵粉芯則要遜色，若把它們進(jìn)行復(fù)合組成磁粉芯，則可彌補(bǔ)單一粉體在某方面的不足，可使磁粉芯的軟磁性能得到較大的改善。加入鐵粉后，復(fù)合磁粉芯磁導(dǎo)率提高，飽和磁感也提高，但磁損耗也隨著升高。如何降低復(fù)合磁粉芯的損耗，而又不降低復(fù)合磁粉芯的磁導(dǎo)率需要進(jìn)行深入探究。

鐵磁粉末顆粒磷化后在表面生成了一層均勻的、厚度適當(dāng)?shù)牧谆ぁＡ谆ず鼙? 作為一層非金屬的不導(dǎo)電隔離層的包覆效果, 能使鐵磁粉末表面從導(dǎo)電體轉(zhuǎn)變?yōu)椴涣紝?dǎo)電體, 提高了粉末顆粒之間的電阻率, 有利于磁粉芯的高頻渦流損耗降低,Q 值增大。同時該磷化膜比較疏松且具有多孔性, 可使后來加入的絕緣劑和粘結(jié)劑滲透到這些孔隙之中, 與磷化膜緊密結(jié)合, 使非晶粉末顆粒之間的附著力提高。在壓制磁粉芯時,粉末之間更易結(jié)合, 從而改善了磁粉芯的成形性、密度以及磁性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在降低復(fù)合磁粉芯的損耗，而又不降低復(fù)合磁粉芯的磁導(dǎo)率，提供一種Fe/FeSiB復(fù)合磁粉芯及其制備方法。

鐵粉的摻雜使得復(fù)合磁粉芯磁導(dǎo)率明顯升高，飽和磁化強(qiáng)度也提高，但是鐵粉的電阻率低,也使得磁損耗明顯升高；而鐵粉經(jīng)過磷化后，表面形成了一層薄的磷化膜，不僅增加了電阻率，降低了磁損耗，而且同時該磷化膜比較疏松且具有多孔性, 可使后來加入的絕緣劑和粘結(jié)劑滲透到這些孔隙之中, 與磷化膜緊密結(jié)合, 使非晶粉末顆粒之間的附著力提高。在壓制磁粉芯時, 非晶粉末之間更易結(jié)合, 從而改善了非晶磁粉芯的成形性、密度以及磁性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本方法采用如下的技術(shù)方案。

一種Fe/FeSiB復(fù)合磁粉芯的制備方法，包括以下步驟：

（1）鐵粉的磷化:將鐵粉加入磷酸乙醇溶液中磷化，使鐵粉具有一定厚度的鈍化膜，最后進(jìn)行清洗操作，靜置一段時間使鐵粉沉入燒杯底部，倒出多余的磷酸乙醇溶液，先加入一定量的去離子水?dāng)嚢枨逑矗o置沉底后倒出去離子水，用去離子水再洗一遍，用酒精做最后的清洗，重復(fù)以上操作兩遍，防止水的殘留，避免在隨后的干燥時水會與鐵粉反應(yīng)。清洗完畢的鐵粉放入干燥箱里在60℃-90℃保溫1-4小時；

（2）磷化后鐵粉與鐵硅硼粉進(jìn)行球磨摻雜：將步驟（1）磷化后的鐵粉加入非晶鐵硅硼磁粉中用球磨機(jī)用干式攪拌法進(jìn)行球磨混粉處理，得復(fù)合粉末；

（3）絕緣包覆:用環(huán)氧樹脂對摻雜好的復(fù)合粉末進(jìn)行絕緣包覆；

（4）壓制成型、退火熱處理:將步驟（3）包覆好的復(fù)合粉末壓制成磁環(huán)，然后在管式爐中進(jìn)行退火熱處理，最后隨爐冷卻至室溫，即得到Fe/FeSiB復(fù)合磁粉芯。

優(yōu)選的，步驟（1）所述鐵粉為采用機(jī)械破碎法制備的磁粉；所述非晶鐵硅硼磁粉采用水霧化法制備得到。

優(yōu)選的，步驟（1）所述磷酸乙醇溶液的質(zhì)量濃度為1%-10%，進(jìn)一步優(yōu)選為1%-5%，最優(yōu)選為4%。

優(yōu)選的，步驟（1）所述磷化的時間為10-50分鐘。

優(yōu)選的，步驟（1）所述對鐵粉進(jìn)行磷化處理，使鐵粉表面形成一層磷化膜，從而增加鐵粉的電阻率，降低了磁環(huán)的損耗。

優(yōu)選的，步驟（2）中將磷化后的鐵粉與非晶鐵硅硼磁粉球磨1-3小時進(jìn)行均勻混粉。

優(yōu)選的，步驟（2）中磷化鐵粉按10%-40%質(zhì)量比與鐵硅硼磁粉進(jìn)行均勻混合。

優(yōu)選的，步驟（2）所述球磨過程中，球料比為（5-10）:1，轉(zhuǎn)速為100-150r/min，時間為1-3小時，進(jìn)一步優(yōu)選為1-2h。

優(yōu)選的，步驟（3）所述環(huán)氧樹脂的用量為復(fù)合粉末質(zhì)量的1%-8%，進(jìn)一步優(yōu)選為1%-5%。

優(yōu)選的，步驟（3）中進(jìn)行包覆處理，放在干燥箱干燥1-3h。

優(yōu)選的，步驟（4）所述壓制成磁環(huán)的壓力為600MPa-1400MPa，進(jìn)一步優(yōu)選為800MPa-1400MPa；時間為1-5min。

優(yōu)選的，步驟（4）所述退火熱處理是在惰性氣體保護(hù)下。