專利名稱:一種制備合金軟磁粉芯的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種合金軟磁粉芯的制造方法,具體的說,涉及一種具有優(yōu)良高頻特性的鐵基非晶磁粉芯的制造方法。
背景技術(shù):
自1960年美國(guó)Duwez教授發(fā)明了用快淬工藝制備非晶態(tài)合金以來,由于其獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu)、高效的制備工藝、優(yōu)異的材料性能和廣闊的應(yīng)用前景,一直受到材料科學(xué)工作者和產(chǎn)業(yè)界的特別關(guān)注。非晶磁粉芯是一種新型的復(fù)合電子材料,主要用于開關(guān)電源磁芯、共模電感、高頻逆變器和零序互感器等。相對(duì)于傳統(tǒng)的帶材纏繞鐵芯,鐵基非晶磁粉芯具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐蝕及較好的軟磁性能等特點(diǎn),且成本低廉,近年來逐漸成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。鐵基非晶金屬薄帶,經(jīng)過退火處理后帶材容易變脆,然后粉碎成粉末,是理想的制備磁粉芯的原料。使用這種金屬粉末可以以各種形式制備出SMPS (開關(guān)式電源)中的平滑扼流圈,適于各種應(yīng)用,并且具有價(jià)格低廉、磁芯損耗較低、以及磁芯密實(shí)輕便的特點(diǎn)。但是現(xiàn)有金屬粉末磁芯僅能用在較低的頻率內(nèi),其應(yīng)用在較高的頻率內(nèi)則受到限制。同時(shí),在常規(guī)技術(shù)中,在制備軟磁芯時(shí)在粉末顆粒間形成有絕緣層,從而使氣隙均勻分布。由此,可使高頻時(shí)急劇增加的渦電流損耗降到最小,并且可在整體上保持氣隙,從而可實(shí)現(xiàn)在較大電流時(shí)具有極佳的直流電重疊特性。但是,在較高的頻率時(shí),常規(guī)技術(shù)具有導(dǎo)磁率降低的問題。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題,本發(fā)明的目的在于提供一種制備具有優(yōu)良高頻特性的合金軟磁粉芯的方法。本發(fā)明提供的一種制備合金軟磁粉芯的方法,包括如下步驟:
對(duì)鐵基非晶金屬薄帶進(jìn)行熱處理,使其脆化易粉碎;
對(duì)所述脆化非晶金屬薄帶進(jìn)行粉碎以得到非晶金屬粉末;
對(duì)所述非晶金屬粉末進(jìn)行篩分,然后混合成由重量含量為50、0%的通過-20(Γ+270篩目的第一粉末和重量含量為1(Γ50%的通過-27(Γ+325篩目的第二粉末組成的粉末顆粒;將所述混合成的非晶金屬粉末進(jìn)行鈍化和絕緣包覆處理,然后壓制成型為磁芯;
對(duì)所述成型的磁芯進(jìn)行退火處理,然后對(duì)磁芯表面進(jìn)行噴涂絕緣處理。優(yōu)化的,所述鐵基非晶金屬薄帶熱處理在20(T400°C下進(jìn)行f 3小時(shí)。優(yōu)化的,所述 混合均勻的非晶金屬粉末進(jìn)行鈍化和絕緣包覆處理,包括如下步驟,將非晶金屬粉末與0.r5wt%的磷酸液混合,攪拌直至干燥;絕緣包覆:將經(jīng)過鈍化處理的非晶金屬粉末與2 10wt%的低熔點(diǎn)玻璃粉和f 5 wt %的環(huán)氧樹脂混合,攪拌直至干燥。優(yōu)化的,所述壓制成型的壓力采用HlSt/cm2。優(yōu)化的,所述退火處理在30(T550°C下進(jìn)行不超過6小時(shí)。
優(yōu)化的,所述噴涂絕緣處理采用環(huán)氧樹脂為處理劑。本發(fā)明提供的制備方法具有以下有益效果:1,通過粉末篩分和配比,磁粉芯得到了最佳物理特性和組成均勻性,并具有穩(wěn)定的高頻特性;2,通過熱處理,使非晶金屬帶材不被氧化又易粉碎;3,通過粉末的鈍化處理和絕緣包覆,獲得了具有最小化渦流損耗和更高的高頻磁導(dǎo)率的非晶金屬粉末;4,通過壓制成型和退火處理,得到了組織均勻、高強(qiáng)度、高致密度和高頻磁導(dǎo)率的合金軟磁粉芯。5,通過噴涂絕緣處理,提高軟磁粉芯的耐蝕性和使用時(shí)間。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)制備具有優(yōu)良高頻特性的鐵基非晶磁粉芯的方法進(jìn)行說明。其包括如下步驟:
對(duì)鐵基非晶金屬薄帶在20(T400°C下進(jìn)行f 3小時(shí)的熱處理,使其脆化易粉碎。熱處理溫度低于200°C,脆化不完全,不利于粉末粉碎;高于400°C,帶材出現(xiàn)氧化現(xiàn)象,影響粉芯的磁性能。脆化處理后對(duì)非晶帶材進(jìn)行粉碎,利用粉粹機(jī)主要經(jīng)過粗破和細(xì)破兩步粉碎,以得到非晶金屬粉末;
對(duì)所述非晶金屬粉末進(jìn)行篩分和配比,由此將粉末分成可通過-20(Γ+270篩目的粉末和可通過-27(Γ+325篩目的粉末,然后將它們混合成粉末顆粒,該粉末顆粒的配比分布是由重量含量為50、0%的通過-20(Γ+270篩目的粉末和重量含量為1(Γ50%的通過-27(Γ+325篩目的粉末組成。上述粉末顆粒分布是可得到最佳物理特性和組成均勻性的粉末顆粒組成。將所述混合成的非 晶金屬粉末進(jìn)行鈍化和絕緣包覆處理,鈍化處理:將配比好的非晶金屬粉末倒入攪拌機(jī)內(nèi),攪拌混合均勻后,將起到鈍化效果的0.r5wt%的磷酸液加入到非晶金屬粉末中,混合均勻,勻速攪拌直至干燥;鈍化和絕緣包覆處理所述質(zhì)量分?jǐn)?shù)是指:所述磷酸、低熔點(diǎn)玻璃粉、環(huán)氧樹脂的質(zhì)量分別占非晶金屬粉末質(zhì)量的分?jǐn)?shù)。添加鈍化劑可以有效的提高產(chǎn)品磁導(dǎo)率。本發(fā)明的方法不是將粉末浸泡在具有鈍化作用的溶液中,而是將一定量的鈍化劑和溶劑混合后,再加入非晶金屬粉末中攪拌,混合均勻后,攪拌直至干燥。本發(fā)明的方法能夠?qū)⑺渲频拟g化劑均勻有效的全部添加在非晶金屬粉末上,同時(shí)便于考察不同添加量,對(duì)粉芯磁性能的影響。絕緣包覆:將經(jīng)過鈍化處理、干燥后的非晶金屬粉末與起到絕緣粘結(jié)作用的低熔點(diǎn)玻璃粉和環(huán)氧樹脂混合,勻速攪拌直至干燥。粘結(jié)劑種類對(duì)粉芯的磁性能存在影響。同樣的,本發(fā)明粘結(jié)劑的添加也是將粘結(jié)劑加入非晶金屬粉末中攪拌,混合均勻后,攪拌直至干燥。本發(fā)明的方法能夠?qū)⑺渲频恼辰Y(jié)劑全部均勻有效的添加在非晶金屬粉末上,同時(shí)便于考察不同添加量,對(duì)粉芯磁性能的影響。無機(jī)粘結(jié)劑包覆在粉末表面會(huì)產(chǎn)生團(tuán)聚,并且不能實(shí)現(xiàn)完全包覆,使用有機(jī)粘結(jié)劑優(yōu)于無機(jī)粘結(jié)劑。Γ5 Wt %的環(huán)氧樹脂可以在粉末顆粒表面形成潤(rùn)滑膜,從而改善壓制時(shí)顆粒的位移,提高密度,使粉芯的高頻特性磁導(dǎo)率提高。粘結(jié)劑量不足,則難以發(fā)揮作用,粘結(jié)劑過量,則非磁性物質(zhì)比例增大,使粉芯的高頻特性磁導(dǎo)率降低。
非晶金屬粉末經(jīng)過鈍化處理和絕緣包覆后,需要經(jīng)過80目的篩網(wǎng)重新篩分。收集80目以下的非晶金屬粉末顆粒進(jìn)行壓制成型,而篩選出的80目以上的黏結(jié)顆粒則進(jìn)行重新造粒。采用壓力HlSt/cm2對(duì)上述80目以下的非晶金屬粉末顆粒進(jìn)行壓制成型,形成環(huán)形磁芯。良好的壓制成型工藝能夠保證粉芯具有較高的強(qiáng)度以及高的致密度,從而保證磁粉芯具有良好的性能。壓型的壓力通過影響磁粉芯的密度和粉末顆粒間的氣隙,對(duì)粉芯的性能產(chǎn)生影響。對(duì)所述成型的磁芯進(jìn)行退火處理,即在30(T550°C下進(jìn)行不超過6小時(shí)的熱處理。非晶金屬粉末經(jīng)過高壓成型,在粉芯內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量的殘余應(yīng)力,因此,在粉芯成型后為了提高磁性能,必需采用適宜的去應(yīng)力退火工藝來均勻組織和消除或降低粉芯的殘余應(yīng)力。退火處理后對(duì)磁芯表面進(jìn)行噴涂絕緣處理。采用環(huán)氧樹脂為處理劑,將其均勻的噴涂在非晶磁粉芯表面,可有效的防止老化和腐蝕,提高軟磁粉芯的耐蝕性和使用時(shí)間。
下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。本發(fā)明的實(shí)施例采用的鐵基非晶金屬薄帶是利用平流鑄造方法制得的,其成分為Fe78Si9B13,厚度為26 32um,帶寬為142_ ;本發(fā)明的實(shí)施例制得的磁粉芯規(guī)格采用Φ47.2X24X18 (mm)。本發(fā)明測(cè)量了各實(shí)施例和對(duì)比例的高頻特性:使用精密LCR測(cè)量?jī)x測(cè)量其電感,然后根據(jù)L= (0.4 Ji μ N2AXKT2)/7導(dǎo)出磁導(dǎo)率,其中N代表圈數(shù),A代表磁芯的截面積,7代表磁路的平均長(zhǎng)度,測(cè)量條件為:交流電壓為IV,頻率為1MHz,初級(jí)匝數(shù)30圈,次級(jí)3圈。測(cè)量磁導(dǎo)率隨頻率升高的變化,測(cè)量條件為:交流電壓為IV,頻率為IOOKHz 1MHz,初級(jí)匝數(shù)30圈,次級(jí)3圈。實(shí)施例1
本實(shí)施例的制備合金軟磁粉芯的方法包括如下步驟:
對(duì)利用平流鑄造方法制得的鐵基非晶金屬薄帶在290°C下進(jìn)行2.5小時(shí)的熱處理,使其脆化易粉碎。對(duì)所述脆化非晶金屬薄帶進(jìn)行粉碎,利用粉粹機(jī)主要經(jīng)過粗破和細(xì)破兩步粉碎,以得到非晶金屬粉末;
對(duì)所述非晶金屬粉末進(jìn)行篩分和配比,由此將粉末分成可通過-20(Γ+270篩目的粉末和可通過-27(Γ+325篩目的粉末,然后將它們混合成粉末顆粒,該粉末顆粒的配比分布是由重量含量為60%的通過-20(Γ+270篩目的粉末和重量含量為40%的通過_27(Γ+325篩目的粉末組成。將所述混合成的非晶金屬粉末進(jìn)行鈍化和絕緣包覆處理,鈍化處理:將配比好的非晶金屬粉末倒入攪拌機(jī)內(nèi),攪拌混合均勻后,將起到鈍化效果的2wt%的磷酸液加入到非晶金屬粉末中,混合均勻,勻速攪拌直至干燥;絕緣包覆:將經(jīng)過鈍化處理、干燥后的非晶金屬粉末與起到絕緣粘結(jié)作用的2wt%低熔點(diǎn)玻璃粉和2%環(huán)氧樹脂溶液混合,勻速攪拌直至干燥。非晶金屬粉末經(jīng)過鈍化處理和絕緣包覆后,需要經(jīng)過80目的篩網(wǎng)重新篩分,收集80目以下的非晶金屬粉末顆粒進(jìn)行壓制成型。采用19t/cm2對(duì)上述80目以下的非晶金屬粉末顆粒進(jìn)行壓制成型,形成環(huán)形磁芯。對(duì)所述成型的磁芯進(jìn)行退火處理,即在425°C下進(jìn)行3小時(shí)的熱處理。退火處理后對(duì)磁芯表面進(jìn)行噴涂絕緣處理。采用環(huán)氧樹脂為處理劑,將其均勻的噴涂在非晶磁粉芯表面,
觀察制得的磁粉芯的表面組成狀況, 測(cè)定制得的磁粉芯的磁性能,把磁導(dǎo)率記錄在表I中。實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:經(jīng)過篩分配比混合成的非晶金屬粉末顆粒中,通過-20(Γ+270篩目粉末的重量含量為65%,通過-27(Γ+325篩目粉末的重量含量為35%。觀察制得的磁粉芯的表面組成狀況,測(cè)定制得的磁粉芯的磁性能,把磁導(dǎo)率記錄在表I中。實(shí)施例3
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:經(jīng)過篩分配比混合成的非晶金屬粉末顆粒中,通過-20(Γ+270篩目粉末的重量含量為75%,通過-27(Γ+325篩目粉末的重量含量為25%。觀察制得的磁粉芯的表面組成狀況,測(cè)定制得的磁粉芯的磁性能,把磁導(dǎo)率記錄在表I中。
對(duì)比例I
本對(duì)比例的制備合金軟磁粉芯的方法包括如下步驟:
對(duì)利用平流鑄造方法制得的鐵基非晶金屬薄帶在290°C下進(jìn)行2.5小時(shí)的熱處理,使其脆化易粉碎。對(duì)所述脆化非晶金屬薄帶進(jìn)行粉碎,利用粉粹機(jī)主要經(jīng)過粗破和細(xì)破兩步粉碎,以得到非晶金屬粉末;
對(duì)所述非晶金屬粉末進(jìn)行篩分和配比,由此將粉末分成可通過-20(Γ+270篩目的粉末和可通過-27(Γ+325篩目的粉末,然后將它們混合成粉末顆粒,該粉末顆粒的配比分布是由重量含量為40%的通過-20(Γ+270篩目的粉末和重量含量為60%的通過_27(Γ+325篩目的粉末組成。將所述混合成的非晶金屬粉末進(jìn)行鈍化和絕緣包覆處理,鈍化處理:將配比好的非晶金屬粉末倒入攪拌機(jī)內(nèi),攪拌混合均勻后,將起到鈍化效果的2wt%的磷酸液加入到非晶金屬粉末中,混合均勻,勻速攪拌直至干燥;絕緣包覆:將經(jīng)過鈍化處理、干燥后的非晶金屬粉末與起到絕緣粘結(jié)作用的2wt%低熔點(diǎn)玻璃粉和2%環(huán)氧樹脂溶液混合,勻速攪拌直至干燥。非晶金屬粉末經(jīng)過鈍化處理和絕緣包覆后,需要經(jīng)過80目的篩網(wǎng)重新篩分。收集80目以下的非晶金屬粉末顆粒進(jìn)行壓制成型,
采用19t/cm2對(duì)上述80目以下的非晶金屬粉末顆粒進(jìn)行壓制成型,形成環(huán)形磁芯。對(duì)所述成型的磁芯進(jìn)行退火處理,即在425°C下進(jìn)行3小時(shí)的熱處理。退火處理后對(duì)磁芯表面進(jìn)行噴涂絕緣處理。采用環(huán)氧樹脂為處理劑,將其均勻的噴涂在非晶磁粉芯表面,
觀察制得的磁粉芯的表面組成狀況,測(cè)定制得的磁粉芯的磁性能,把磁導(dǎo)率記錄在表I中。對(duì)比例2
本對(duì)比例與對(duì)比例I的區(qū)別在于:經(jīng)過篩分配比混合成的非晶金屬粉末顆粒中,通過-20(Γ+270篩目粉末的重量含量為100%,通過-27(Γ+325目粉末的重量含量為0%。觀察制得的磁粉芯的表面組成狀況,測(cè)定制得的磁粉芯的磁性能,把磁導(dǎo)率記錄在表I中。表I
權(quán)利要求
1.一種制備合金軟磁粉芯的方法,包括如下步驟: 對(duì)鐵基非晶金屬薄帶進(jìn)行熱處理,使其脆化易粉碎; 對(duì)所述脆化非晶金屬薄帶進(jìn)行粉碎以得到非晶金屬粉末; 對(duì)所述非晶金屬粉末進(jìn)行篩分,然后混合成由重量含量為50、0%的通過-20(Γ+270篩目的第一粉末和重量含量為1(Γ50%的通過-27(Γ+325篩目的第二粉末組成的粉末顆粒; 將所述混合成的非晶金屬粉末進(jìn)行鈍化和絕緣包覆處理,然后壓制成型為磁芯; 對(duì)所述成型的磁芯進(jìn)行退火處理,然后對(duì)磁芯表面進(jìn)行噴涂絕緣處理。
2.如權(quán)利要求1所述的一種制備合金軟磁粉芯的方法,其特征在于:所述鐵基非晶金屬薄帶熱處理在20(T400°C下進(jìn)行f 3小時(shí)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種制備合金軟磁粉芯的方法,其特征在于:所述混合均勻的非晶金屬粉末進(jìn)行鈍化和絕緣包覆處理,包括如下步驟,將非晶金屬粉末與0.r5wt%的磷酸液混合,攪拌直至干燥;絕緣包覆:將經(jīng)過鈍化處理的非晶金屬粉末與2 10wt%的低熔點(diǎn)玻璃粉和廣5 wt %的環(huán)氧樹脂混合,攪拌直至干燥。
4.如權(quán)利要求1所述的一種制備合金軟磁粉芯的方法,其特征在于:所述壓制成型的壓力采用14 28t/cm2。
5.如權(quán)利要求1所述的一種制備合金軟磁粉芯的方法,其特征在于:所述退火處理在30(T550°C下進(jìn)行不超過6小時(shí)。
6.如權(quán)利要求1 5所述的任何一種制備合金軟磁粉芯的方法,其特征在于:所述噴涂絕緣處理采用環(huán)氧樹脂為處理`劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合金軟磁粉芯的制造方法,其包括如下步驟對(duì)鐵基非晶金屬薄帶進(jìn)行熱處理,使其脆化易粉碎;對(duì)所述脆化非晶金屬薄帶進(jìn)行粉碎以得到非晶金屬粉末;對(duì)所述非晶金屬粉末進(jìn)行篩分,然后混合成由重量含量為50~90%的通過-200~+270篩目的第一粉末和重量含量為10~50%的通過-270~+325篩目的第二粉末組成的粉末顆粒;將所述混合成的非晶金屬粉末進(jìn)行鈍化和絕緣包覆處理,然后壓制成型為磁芯;對(duì)所述成型的磁芯進(jìn)行退火處理,然后對(duì)磁芯表面進(jìn)行噴涂絕緣處理。
文檔編號(hào)B22F3/02GK103107014SQ201310018768
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者李曉雨, 王亞娜, 紀(jì)杰, 江志濱 申請(qǐng)人:青島云路新能源科技有限公司