專利名稱：高磁導(dǎo)率鐵粉芯的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁性物體的制造方法，特別是由純鐵粉末經(jīng)包復(fù)、絕緣處理后模壓成型的高磁導(dǎo)率鐵粉芯的制造方法，這種電感鐵芯主要適用于開關(guān)電源、濾波器的鐵芯，可控硅整流器作成扼流圈的鐵芯等。
背景技術(shù)：
鐵粉芯的特點是飽和磁感應(yīng)高，和硅鋼相當(dāng)，同時在頻率1kHz～200kHz的頻率特性好，一般使用的有效磁導(dǎo)率為μe＝75，但由于電子設(shè)備的小型化，要求高的磁導(dǎo)率、低的損耗、良好的交直流疊加性能?？勺髟肼暈V波器，防止電子設(shè)備產(chǎn)生的噪聲，它適用于開關(guān)電源、可控硅整流器中作成扼流圈，防止噪聲侵入微型電子計算機(jī)等電子設(shè)備、儀器。
一般鐵粉芯的制造(生產(chǎn))均采用對鐵粉進(jìn)行包復(fù)，形成絕緣膜增加其電阻率，(相當(dāng)于硅鋼片的表面涂層)，再添加粘結(jié)劑使其模壓成型有一定的機(jī)械強(qiáng)度，便于繞制成鐵芯電感，為了便于液壓機(jī)自動化生產(chǎn)，配制的粉料還須添加脫模劑。在模壓成形過程中，鐵粉還會變化，必須有去應(yīng)力措施和粘結(jié)劑的固化處理。
日本專利P2000-058817(壓粉磁芯用磁性粉末)，其主要改變粉末組成，高壓13t/cm2成形，再經(jīng)過700℃，氬氣保護(hù)1小時熱處理，其磁導(dǎo)率達(dá)到100左右。估計其成本較高，其一是細(xì)粉過多，＜45μm為20～60％，專利要求2中20μm以下為10～50％，其二是成型壓力達(dá)到13t/cm2，其三是700℃氬氣Ar環(huán)境保持1小時，還沒有報導(dǎo)鐵芯損耗數(shù)據(jù)。
美國專利2002-6419877壓制用軟磁材料，采用霧化鐵(ABC100.30)高壓成形300～1500MPa，600℃以上熱處理，報導(dǎo)150Hz，1kHz 1～10kHz鐵芯損耗。估算其成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高磁導(dǎo)率鐵粉芯的制造方法。
方法的步驟如下1)將100重量份的二次還原鐵粉按大于100目，3～10重量份，100目至325目，70～80重量份，小于325目，10～27重量份比例均勻混合，加入10～20重量份的重量濃度為0.1～0.2％鉻酸酐溶液，加熱到100～150℃炒干，
2)小于400目0.1～0.3重量份的云母粉、0.2～0.4重量份有機(jī)環(huán)氧型粘結(jié)劑和0.2～0.6硬脂酸鋅與上述炒干的鐵粉混合均勻；3)將上述混合鐵粉在自動干粉成型液壓機(jī)上模壓成型，成型壓力為8～9t/cm2，成形密度為6.9～7.0g/cm3，經(jīng)100～150℃去應(yīng)力處理，去應(yīng)力處理時間為1～4小時，再用氮氣保護(hù)于500～600℃進(jìn)行熱處理，保溫時間為10～40分鐘后，投入水中冷卻，隨后用100℃烘干，再經(jīng)過表面噴涂環(huán)氧型絕緣油漆即為成品。
所述的二次還原鐵粉為FHY100.25或FHY100.27。
本發(fā)明的有益效果1)由于將鐵粉分級按一定的粒度組成，在模壓成型壓力不大時(如8～9t/cm-2)，能適當(dāng)?shù)奶岣呱髅芏?，?.9g/cm3升到7.15g/cm3，為成品提高磁性能打好基礎(chǔ)；2)選用氮氣作為模壓成型后熱處理的保護(hù)性氣體，安全性強(qiáng)，便于生產(chǎn)，成本低，有進(jìn)一步提高成品密度的作用；3)制造出的軟磁鐵粉具有磁導(dǎo)率為100，鐵芯損耗低，交直流疊加，性能良好的特點。
具體實施例方式
本發(fā)明為了提高磁導(dǎo)率，通常要求提高成形體的高密度化，提高密度也會使其疊加直流偏磁場后的磁導(dǎo)率下降較小。使成形體高密度化，這樣會提高模壓成形的壓力，使得成形體的溫度升高，會影響壓制速度，造成效率的低下。改變粉料顆粒組成的配比也可以適當(dāng)提高密度，采用壓制成型后熱處理，除了能提高密度外，還能使鐵粉產(chǎn)生再結(jié)晶，從而提高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs值，這也是達(dá)到提高磁導(dǎo)率的有效手段。
用粉末冶金用還原鐵粉制造出磁導(dǎo)率為100，鐵芯損耗在100kHz，140Gs條件下小于60mw/cm3，在AC100交流kHz時附加直流偏磁場(DC Bias)后磁導(dǎo)率為50的高磁導(dǎo)率鐵粉芯。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝較為便捷，生產(chǎn)出上述技術(shù)性能的鐵粉的制造方法。
本發(fā)明包括下述步驟購進(jìn)還原鐵粉進(jìn)行粉料顆粒分級和按一定的粒度組成進(jìn)行混合粉末表面化字處理—添加絕緣劑、粘結(jié)劑、脫模劑后混合均勻—模壓成型—熱處理—表面噴涂絕緣油漆。
下面對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實施例1
將購進(jìn)的粉末冶金用還原鐵粉進(jìn)行檢驗，使用化學(xué)成份要求C≤0.03％，S，P≤0.02％，F(xiàn)e≥98.5％，氫損≤0.30％，物理-工藝性能松裝密度2.40～2.80％，流動性不大于30S/50g，壓縮性不小于6.60g/cm3。將符合上述要求的鐵粉進(jìn)行篩分，按＞150μm(+100目)，3％，-100目～+325目80％，-325目(＜45μm)17％混合均勻，配制鉻酸酐(CrO3)溶液0.1％，質(zhì)量為鐵粉的10％，添加到混合均勻的鐵粉中加熱到100℃炒干，配制絕緣劑-云母粉(-400目)0.1％，F(xiàn)K有機(jī)環(huán)氧型粘結(jié)劑0.2％，脫膜劑為硬脂酸鋅，質(zhì)量為0.2％，將其與炒干后的鐵粉均勻混合。用此經(jīng)化學(xué)處理和添加絕緣劑、粘結(jié)劑、脫模劑的鐵粉在自動干粉成型液壓機(jī)上模壓成型，將鐵粉投入Φ26.9/Φ14.5×11.0模壓，選定單位壓強(qiáng)8t/cm2進(jìn)行壓制，成形密度為6.9g/cm3，經(jīng)100℃去應(yīng)力處理后再進(jìn)行熱處理，熱處理時用氮氣保護(hù)在500℃保溫40分鐘后，投入水中冷卻，隨后用100℃烘干，再經(jīng)過表面噴涂環(huán)氧型絕緣油漆即為成品。經(jīng)上述工藝后其磁性能技術(shù)參數(shù)如表1，表2，表3繞制線徑Φ0.29mm 10匝表1 表1中電感系數(shù)與磁導(dǎo)率有對應(yīng)關(guān)系μ＝LLe/4πAeN2，AL＝L/N2，對于規(guī)格為Φ26.9/Φ14.5×11.1鐵粉芯μe＝100對應(yīng)AL＝12.5nH/N2。
表2Φ0.8mm 26Ts交直流疊加性能AC為100kHz。

表3磁芯損耗(mw/m3)

實施例2將購進(jìn)的粉末冶金用還原鐵粉進(jìn)行檢驗，使用化學(xué)成份要求C≤0.03％，S，P≤0.02％，F(xiàn)e≥98.5％，氫損≤0.30％，物理-工藝性能松裝密度2.40～2.80％，流動性不大于30S/50g，壓縮性不小于6.60g/cm3。將符合上述要求的鐵粉進(jìn)行篩分，按＞150μm(+100目)，10％，-100目～+325目70％，-325目(＜45μm)20％混合均勻，配制鉻酸酐(CrO3)溶液0.2％，質(zhì)量為鐵粉的20％，添加到混合均勻的鐵粉中加熱到100℃炒干，配制絕緣劑-云母粉(-400目)0.4％，F(xiàn)K有機(jī)環(huán)氧型粘結(jié)劑0.4％，脫膜劑為硬脂酸鋅，質(zhì)量為0.6％，將其與炒干后的鐵粉均勻混合。用此經(jīng)化學(xué)處理和添加絕緣劑、粘結(jié)劑、脫模劑的鐵粉在自動干粉成型液壓機(jī)上模壓成型，將鐵粉投入Φ26.9/Φ14.5×11.0模壓，選定單位壓強(qiáng)9t/cm2進(jìn)行壓制，成形密度為7g/cm3，經(jīng)100℃去應(yīng)力處理后再進(jìn)行熱處理，熱處理時用氮氣保護(hù)在600℃保溫10分鐘后，投入水中冷卻，隨后用100℃烘干，再經(jīng)過表面噴涂環(huán)氧型絕緣油漆即為成品。經(jīng)上述工藝后檢驗其磁性能技術(shù)參數(shù)如表4、表5、表6表4Φ26.9/Φ14.5×11.1Φ0.29 10Ts

表5交直流疊加性能AC 100kHz

表6磁芯損耗(mw/m3)

實施例3將購進(jìn)的粉末冶金用還原鐵粉進(jìn)行檢驗，使用化學(xué)成份要求C≤0.03％，S，P≤0.02％，F(xiàn)e≥98.5％，氫損≤0.30％，物理-工藝性能松裝密度2.40～2.80％，流動性不大于30S/50g，壓縮性不小于6.60g/cm3。將符合上述要求的鐵粉進(jìn)行篩分，按＞150μm(+100目)，8％，-100目～+325目75％，-325目(＜45μm)17％混合均勻，配制鉻酸酐(CrO3)溶液0.15％，質(zhì)量為鐵粉的15％，添加到混合均勻的鐵粉中加熱到100℃炒干，配制絕緣劑-云母粉(-400目)0.3％，F(xiàn)K有機(jī)環(huán)氧型粘結(jié)劑0.3％，脫膜劑為硬脂酸鋅，質(zhì)量為0.4％，將其與炒干后的鐵粉均勻混合。用此經(jīng)化學(xué)處理和添加絕緣劑、粘結(jié)劑、脫模劑的鐵粉在自動干粉成型液壓機(jī)上模壓成型，將鐵粉投入Φ26.9/Φ14.5×11.0模壓，選定單位壓強(qiáng)8.5t/cm2進(jìn)行壓制，成形密度為7g/cm3，經(jīng)100℃去應(yīng)力處理后再進(jìn)行熱處理，熱處理時用氮氣保護(hù)在550℃保溫20分鐘后，投入水中冷卻，隨后用100℃烘干，再經(jīng)過表面噴涂環(huán)氧型絕緣油漆即為成品。經(jīng)上述工藝后制成的環(huán)形鐵粉芯的磁性能如表7、表8、表9表7

表8交直流疊加性能AC 100kHzΦ0.8mm 26Ts

表9磁芯損耗(mw/m3)

對比樣數(shù)據(jù)如下μ0＝100規(guī)格Φ26.9/Φ14.5×11.1 AL＝125 DC BiasHDC＝50Oe為46％μ0，磁芯損耗如表10表10磁芯損耗(mw/m3)

(對比數(shù)據(jù)來自美國MICROMETALS公司樣本)日本專利P2000-058817的實例數(shù)據(jù)如下密度5.6～5.95g/cm3，磁導(dǎo)率92.9～102.9，HDC＝80Oe 32.8～38.5％。
發(fā)明的效果從上述的工藝數(shù)據(jù)可以看出使用粉末冶金用二次還原鐵粉通過粒度組成的限度，可以提高壓制密度，再經(jīng)過熱處理可以制造出磁導(dǎo)率為100，磁芯損耗低，疊加直流偏磁場后磁性能良好的鐵粉芯，具有較大的工業(yè)化價值。
工藝流程圖原料粉→分篩→配比→混合→表面處理→添加輔料混合→模壓成型→熱處理→表面噴涂絕緣油漆→檢驗。
權(quán)利要求
1.一種高磁導(dǎo)率鐵粉芯的制造方法，其特征在于，方法的步驟如下1)將100重量份的二次還原鐵粉按大于100目，3～10重量份，100目至325目，70～80重量份，小于325目，10～27重量份比例均勻混合，加入10～20重量份的重量濃度為0.1～0.2％鉻酸酐溶液，加熱到100～150℃炒干；2)小于400目0.1～0.3重量份的云母粉、0.2～0.4重量份有機(jī)環(huán)氧型粘結(jié)劑和0.2～0.6硬脂酸鋅與上述炒干的鐵粉混合均勻；3)將上述混合鐵粉在自動干粉成型液壓機(jī)上模壓成型，成型壓力為8～9t/cm2，成形密度為6.9～7.0g/cm3，經(jīng)100～150℃去應(yīng)力處理，去應(yīng)力處理時間為1～4小時，再用氮氣保護(hù)于500～600℃進(jìn)行熱處理，保溫時間為10～40分鐘后，投入水中冷卻，隨后用100℃烘干，再經(jīng)過表面噴涂環(huán)氧型絕緣油漆即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高磁導(dǎo)率鐵粉芯的制造方法，其特征在于，所述的二次還原鐵粉為FHY100.25或FHY100.27。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高磁導(dǎo)率鐵粉芯的制造方法。方法的步驟如下1)將二次還原鐵粉按一定比例均勻混合，加入濃度為0.1～0.2％鉻酸酐溶液，加熱炒干，2)小于400目的云母粉、有機(jī)環(huán)氧型粘結(jié)劑和硬脂酸鋅與上述炒干的鐵粉混合均勻；3)將上述混合鐵粉在自動干粉成型液壓機(jī)上模壓成型，經(jīng)去應(yīng)力處理，再用氮氣保護(hù)進(jìn)行熱處理，保溫后，投入水中冷卻，隨后用100℃烘干，再經(jīng)過表面噴涂環(huán)氧型絕緣油漆即可。其優(yōu)點是1)用本制造方法的產(chǎn)品(環(huán)形)其有效磁導(dǎo)率可達(dá)μe＝100。2)用本制造方法生產(chǎn)環(huán)形鐵粉芯其磁芯損耗與較好μe＝75產(chǎn)品的磁芯損耗相當(dāng)。3)用本制造方法生產(chǎn)的環(huán)形鐵粉芯在直流偏磁場(HDC＝50Oe)的磁導(dǎo)率約為μe＝50。
文檔編號B22F1/00GK1931480SQ200610053629
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月27日
發(fā)明者沈執(zhí)中, 劉志文, 孫振興 申請人:王忠強(qiáng)