專利名稱：添加少量稀土元素鈰或鑭的軟磁鐵硅鋁合金磁粉芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁性物體的制作方法，尤其涉及一種添加少量稀土元素鈰或鑭的軟磁 鐵硅鋁合金磁粉芯的制作方法。這種磁粉芯使用范圍非常廣泛，主要適用于LED電源、開關(guān) 電源及UPS中PFC電感和輸出濾波電感、EMI濾波器中差模電感、反激變換器中主變壓器及 其它脈沖變壓器等。
背景技術(shù)：
鐵硅鋁合金具有優(yōu)良的軟磁特性，早在上世紀(jì)三十年代就被日本人發(fā)現(xiàn)，特別是 特定成分Si 9.6%、A1 5.4%，余量為Fe的合金，ym值可達(dá)16萬(wàn)，被命名為Sendust 合金。只是因?yàn)楣?、鋁在冶煉時(shí)容易產(chǎn)生偏析和燒損而沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。上世紀(jì)九十 年代由于冶煉技術(shù)的進(jìn)步和電子工業(yè)的發(fā)展需求，推動(dòng)了鐵硅鋁合金磁粉芯的發(fā)展。隨后 日本金子秀夫在Sendust合金中加釹(Nd)，改善了它的加工性，磁性(u0, u m, He, Bs)、耐 磨性均不降低。有的研究者加合金元素(Sn，Be, Ti，V，Y，B, Mo,ff, Cr等)后合金硬度提高 了，有的耐磨性提高了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種添加少量稀土元素鈰或鑭的軟磁 鐵硅鋁合金磁粉芯的制作方法。添加少量稀土元素鈰或鑭的軟磁鐵硅鋁合金磁粉芯的制作方法包括如下步驟1)將工業(yè)純鐵、多晶硅、純鋁、鈰鐵合金或鑭鐵合金投入真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行冶煉， 熔煉成含有少量稀土元素鈰或鑭的FeSiAl合金鑄錠，其合金鑄錠組成的質(zhì)量百分比含量 為Si 9.0 9.8%、A1 5. 4 6. 0%、Ce 或 La 0. 02 0.25%、C 0. 006 0. 015%、02 0. 008 0. 010%、S 0. 008 0. 028%、P 0. 03 0. 035%、其余為 Fe。2)將合金鑄錠用機(jī)械破碎成FeSiAl合金粉末，經(jīng)保護(hù)氣氛高溫?zé)崽幚砗蠛Y分，使 FeSiAl合金粉末粒度組成的質(zhì)量百分比含量為-100 +140目占5%，-140 +200目占 15%，-200 +300 目占 45%，-300 目占 35%。3)上述FeSiAl合金粉末用磷酸酒精溶液進(jìn)行表面鈍化處理后，再添加0. 2%高嶺 土，0. 2%潤(rùn)滑劑，0. 5%脫模劑混合均勻；使用干粉自動(dòng)成型液壓機(jī)模壓成型，壓強(qiáng)為22 25T/cm2，壓制形狀為環(huán)形。4)壓制成型產(chǎn)品在氮?dú)獗Ｗo(hù)下熱處理，熱處理溫度為640 690°C，最后用環(huán)氧 樹脂油漆噴涂后得到添加少量稀土元素鈰或鑭的軟磁鐵硅鋁合金磁粉芯。所述的脫模劑為硬脂酸鋅或硬脂酸鋇。所述的潤(rùn)滑劑為硫化鉬。本發(fā)明與現(xiàn)有技 術(shù)相比具有以下有益效果1)提高了鐵硅鋁合金磁粉芯的電阻系數(shù)，由于合金中添加少量稀土元素鈰或鑭， 使合金的電阻系數(shù)可達(dá)82-85X10—6 Q m ；
2)降低了鐵硅鋁磁粉芯的功率損耗，用這種合金制成的鐵硅鋁合金磁粉芯在磁導(dǎo) 率為125 士 5、頻率為50KHz、磁感應(yīng)強(qiáng)度為500Gs條件下鐵心的功率損耗可降低至70mW/cm3 以下；3)改善了磁芯磁導(dǎo)率的溫度穩(wěn)定性，用這種合金制成磁導(dǎo)率為125的鐵硅鋁磁粉 芯，其磁導(dǎo)率的溫度穩(wěn)定性強(qiáng)，工作溫度升至125°C時(shí)磁導(dǎo)率的下降幅度小于3%。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 1)鐵硅鋁合金冶煉選用公稱lOOKg的真空中頻感應(yīng)爐，先將工業(yè)純鐵熔化，然后 依次將多晶硅、純鋁、鈰鐵合金投入真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行冶煉，采用電磁攪拌熔煉成FeSiAl 合金鑄錠，使其FeSiAl合金鑄錠組成的質(zhì)量百分比含量為Si9%，Al 6.0%,Ce 0. 02%,C
0.015%, 02 0. 010%, S 0. 008%, P 0.035%，余為 Fe.2)將合金鑄錠用機(jī)械破碎成FeSiAl合金粉末，經(jīng)保護(hù)氣氛高溫?zé)崽幚砗蠛Y分，使 FeSiAl合金粉末粒度組成的質(zhì)量百分比含量為-100 +140目占5%，-140 +200目占 15%，-200 +300 目占 45%，-300 目占 35%。3)對(duì)粉末進(jìn)行表面鈍化處理，抽取上述FeSiAl合金粉末1000g，再用5g磷酸倒入 80g酒精中配比成磷酸酒精溶液，將磷酸酒精溶液倒入這1000g的FeSiAl合金粉末中進(jìn)行 攪拌均勻使其干燥，然后再添加高嶺土 2g、硫化鉬2g、硬脂酸鋅5g混合均勻；使用干粉自動(dòng) 成型液壓機(jī)模壓成型，壓強(qiáng)為22T/cm2，壓制環(huán)形尺寸外徑0 26. 90mm,內(nèi)徑①14. 70mm，高 度 11. 20mmo ；4)壓制成型產(chǎn)品在氮?dú)獗Ｗo(hù)熱處理，熱處理溫度為670°C，最后用環(huán)氧樹 脂油漆噴涂后得到添加少量稀土元素鈰的軟磁鐵硅鋁合金磁粉芯。合金電阻系數(shù)達(dá) 82.5X10_6Q !!!。試樣檢測(cè)采用繞制電感線圈用漆包線①0.5mm，26匝。其磁性參數(shù)如表1。表 1 電感量107. 5 ii H對(duì)應(yīng)電感系數(shù)159nH/N2，符合磁導(dǎo)率125。磁導(dǎo)率隨溫度變化如表2 表2 實(shí)施例2 制作方法同實(shí)施例1，合金化學(xué)成分為Si 9.56%，A1 5.4%, Ce 0. 125%, CO. 012%, 02 0. 010%, S 0. 025%, P 0. 032 %，余為 Fe，壓制壓強(qiáng) 23T/cm2，熱處理溫度 690 °C。合金電阻系數(shù)為83. 8X1(T6Q .Hi。實(shí)施例2制品的磁性參數(shù)如表3。壓制環(huán)形尺寸外徑①16. 50mm，內(nèi)徑①10. 15mm，高度6. 35mm。繞制電感線圈漆 包線 0 0. 5mm, 17 匝。表3 電感量21. 4 ii H對(duì)應(yīng)電感系數(shù)74nH/N2符合磁導(dǎo)率125。磁導(dǎo)率隨溫度變化率如表4表 4 實(shí)施例3 制作方法同實(shí)施例1，化學(xué)成分為Si 9. 80 %, A1 5.62%, Ce 0. 250 %, C 0. 008%,02 0. 008%,S 0. 028%,P 0. 030%，余為 Fe，壓制壓強(qiáng) 25T/cm2，熱處理溫度 640°C
合金電阻系數(shù)為85. 2 X 1(Γ6 Ω · m。磁粉芯制品的磁性能參數(shù)如表5壓制尺寸外徑Φ33. 0mm，內(nèi)徑Φ 19. 95mm，高度11.20mm。繞制電感線圈漆包線 Φ0. 5mm, 33 匝。表 5 電感量149. 2 μ H對(duì)應(yīng)電感系數(shù)137ηΗ/Ν2對(duì)應(yīng)磁導(dǎo)率125。磁導(dǎo)率隨溫度變化率如表6表 6
\^度 實(shí)施例4 制作方法同實(shí)施例1，主要化學(xué)成分如表7，余數(shù)為Fe (均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。表7 壓制環(huán)形尺寸同實(shí)施例1，合金電阻系數(shù)如表7。
磁粉芯制品的磁性能參數(shù)如表8表8 DC Bias 20 0e，ΙΟΟΚΗζ，均大于74%，上表電感量對(duì)應(yīng)磁導(dǎo)率125士5%磁導(dǎo)率隨溫度變化如表9表 9
權(quán)利要求
一種添加少量稀土元素鈰或鑭的軟磁鐵硅鋁合金磁粉芯的制作方法，其特征在于包括如下步驟1)將工業(yè)純鐵、多晶硅、純鋁、鈰鐵合金或鑭鐵合金投入真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行冶煉，熔煉成含有少量稀土元素鈰或鑭的FeSiAl合金鑄錠，其合金鑄錠組成的質(zhì)量百分比含量為Si 9.0～9.8％、Al 5.4～6.0％、Ce或La 0.02～0.25％、C 0.006～0.015％、O2 0.008～0.010％、S 0.008～0.028％、P 0.03～0.035％、其余為Fe。2)將合金鑄錠用機(jī)械破碎成FeSiAl合金粉末，經(jīng)保護(hù)氣氛高溫?zé)崽幚砗蠛Y分，使FeSiAl合金粉末粒度組成的質(zhì)量百分比含量為-100～+140目占5％，-140～+200目占15％，-200～+300目占45％，-300目占35％。3)上述FeSiAl合金粉末用磷酸酒精溶液進(jìn)行表面鈍化處理后，再添加0.2％高嶺土，0.2％潤(rùn)滑劑，0.5％脫模劑混合均勻；使用干粉自動(dòng)成型液壓機(jī)模壓成型，壓強(qiáng)為22～25T/cm2，壓制形狀為環(huán)形。4)壓制成型產(chǎn)品在氮?dú)獗Ｗo(hù)下熱處理，熱處理溫度為640～690℃，最后用環(huán)氧樹脂油漆噴涂后得到添加少量稀土元素鈰或鑭的軟磁鐵硅鋁合金磁粉芯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種添加少量稀土元素鈰或鑭的軟磁鐵硅鋁合金磁粉芯的 制作方法，其特征在于所述的脫模劑為硬脂酸鋅或硬脂酸鋇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種添加少量稀土元素鈰或鑭的軟磁鐵硅鋁合金磁粉芯的 制作方法，其特征在于所述的潤(rùn)滑劑為硫化鉬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種添加少量稀土元素鈰或鑭的軟磁鐵硅鋁合金磁粉芯的制作方法。包括如下步驟1)將工業(yè)純鐵、多晶硅、純鋁、鈰鐵合金或鑭鐵合金投入真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行冶煉，熔煉成含有少量鈰或鑭的FeSiAl合金鑄錠，合金鑄錠組成成分為Si 9.0～9.8％、Al 5.4～6.0％、Ce或La 0.02～0.25％、C 0.006～0.015％、O2 0.008～0.010％、S 0.008～0.028％、P 0.03～0.035％、其余為Fe，用機(jī)械破碎成FeSiAl合金粉末，經(jīng)保護(hù)氣氛高溫?zé)崽幚砗蠛Y分；2)上述FeSiAl合金粉末用磷酸酒精進(jìn)行表面鈍化處理后，再添加0.20％高嶺土，0.20％潤(rùn)滑劑，0.50％脫模劑混合均勻，模壓成型，3)熱處理，表面噴涂。本發(fā)明能提高磁芯電阻系數(shù)，降低高頻渦流損耗，具有較低的磁芯損耗。改善磁導(dǎo)率的溫度穩(wěn)定性，使得工作溫度上升至125℃時(shí)磁導(dǎo)率下降幅度小于3％。
文檔編號(hào)H01F41/02GK101871071SQ20101020901
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者劉志文, 王 鋒, 蔡炳初 申請(qǐng)人:湖州微控電子有限公司