[發明專利]一種金屬軟磁粉心及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210145071.5
• 申請日: 2022-02-17
• 公開（公告）號: CN114373594A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 包宇航;許校嘉
• 申請（專利權）人: 橫店集團東磁股份有限公司
• 主分類號: H01F1/22
• 分類號: H01F1/22;H01F27/255;H01F41/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 邊人洲

本發明提供了一種金屬軟磁粉心及其制備方法與應用，所述金屬軟磁粉心的制備方法包括如下步驟：(1)保護氣氛下，采用復合溶液浸泡金屬磁粉，攪拌后依次進行過濾以及清洗后得到固體粉末；(2)混合磷酸、鉀水玻璃以及步驟(1)所得固體粉末，攪拌并烘干后得到絕緣粉末；(3)將步驟(2)所得絕緣粉末依次進行壓制成型以及燒結后得到所述金屬軟磁粉心。本發明提供的金屬軟磁粉心的制備方法解決了金屬磁粉心粉末利用率低，且無法做得更細的問題，進而降低金屬軟磁粉心的高頻損耗；此外，本發明提供的金屬軟磁粉心具有較低的高頻損耗，滿足開關電源高頻化的器件應用要求。

技術領域

本發明屬于軟磁合金材料技術領域，涉及一種金屬軟磁粉心，尤其涉及一種金屬軟磁粉心及其制備方法與應用。

背景技術

近年來隨著GaN開關管應用逐漸增加，開關電源的頻率不斷提升，從SiC開關管時期的100-200kHz，已經提升到300-500kHz，而頻率提升的趨勢還在加深。對于開關電源中的變壓器、功率電感器等器件來說，降低其高頻損耗，是提高整體電源效率的關鍵參數。金屬磁粉心是開關電源中變壓器、電感器的主要原料之一，其具有高飽和疊加性能，可以具有更大的直流分量，在器件上有著非常重要的應用。

金屬磁粉心的缺點也比較明顯，因為是金屬材質，導電性良好，在電磁轉化過程中，渦流損耗會比較大，尤其當頻率升高后，渦流損耗在整體損耗中的占比會更大。開關電源頻率升高后，金屬磁粉心的渦流損耗大，發熱嚴重，電源的轉化效率低是桎梏其發展的主要原因。

目前，行業為了解決金屬磁粉心高頻渦流損耗大的問題，往往采用的是通過過篩的方式來篩選更細的粉末，再通過絕緣包覆的工藝來降低其渦流損耗，實現高頻應用的目的。

CN 111696746A公開了一種破碎法制備鐵硅鋁軟磁粉心的方法，所述方法包括如下步驟：(1)選用鐵硅鋁磁粉：選用原粉粒度小于200目的破碎法鐵硅鋁磁粉，合金成分質量百分比分別為Si 7.0％～11.0％、A1 3.0％～8.0％，剩余為Fe；(2)干燥絕緣包覆粉末的制備：以步驟(1)的鐵硅鋁金屬磁粉質量作為比例基準，加入質量百分比為1％～10％的聚乙烯醇溶液、0.5％～3.0％SiO₂粉末、0.5％～10％的水；常溫下攪拌均勻，形成均勻的混合漿料；隨后，加熱并繼續保溫攪拌；保溫結束后，將干燥的絕緣粉末過篩得到絕緣包覆粉末；(3)制備待成型磁粉：向步驟(2)的絕緣包覆粉末中加入粘結劑、脫模劑，混合均勻后，得到待成型的磁粉；(4)壓制成型：用壓機將步驟(3)制備的待成型磁粉壓制成粉心毛坯件；(5)熱處理：惰性氣體保護下，將步驟(4)壓制成型的粉心毛坯件進行保溫，得到半成品磁粉心；(6)絕緣噴涂：向步驟(5)的半成品磁粉心表面噴涂一層絕緣、耐髙溫的環氧樹脂涂層，獲得金屬軟磁粉心成品。這種方法制備出的鐵硅鋁軟磁復合材料在50mT、100kHz下的體積損耗為260mW/cm³，損耗性能已經不能滿足當前的電子元器件需求。

CN 111451515A公開了一種軟磁合金材料及其制備方法、電子器件，所述低功耗軟磁合金材料的制備方法，包括如下步驟：(1)將金屬材料制各得到球形的粉末，其中，所述金屬材料包括如下成分：8294wt％Fe、3-6wt％Si、1.5-4.5wt％A1、0.35-2.0wt％Cr、0.52.0wt％P、0.5-2.0wt％B、0.05-0.5wt％C0、0.05-0.5wt％Cu、0.050.5wt％C；(2)將所述球形的粉末在300℃～500℃保護氣氛下熱處理，形成晶化顆粒。該方法所制得的材料具有髙的磁導率、髙的飽和磁通和低功耗等優點。該發明通過Cr元素的添加在高溫處理過程中形成Cr的氧化層，從而改善材料在高溫環境下的工作穩定性，但Cr元素的添加會導致材料功耗的上升，因此雖能提供髙溫下器件工作的可靠性，但功耗上升較大，未能達到較好綜合性能。