本發(fā)明屬于非晶納米晶軟磁合金磁性元器件制造領(lǐng)域，特別涉及一種鐵基納米晶電感磁芯的制造方法。

背景技術(shù)：

近年來，由于鐵基納米晶磁芯其優(yōu)異的軟磁性能，被廣泛應(yīng)用于變壓器、電抗器、磁放大器、emc濾波器共模電感和差模電感磁芯，尤其是高頻大功率輸出變壓器。由于環(huán)形類磁芯存在繞線困難等問題，特別是在匝數(shù)較多情況下，因此，鐵基納米晶電感磁芯得到廣泛關(guān)注。電感是表征磁芯元件自感應(yīng)能力大小的一種物理量，同時磁芯電感的大小決定了其工作磁感應(yīng)強(qiáng)度的取值，是決定元器件結(jié)構(gòu)大小的關(guān)鍵因素，因此，電感常被用于衡量電感磁芯性能的主要指標(biāo)。電感磁芯的生產(chǎn)工藝決定其在切割過程中會造成切割面出現(xiàn)毛刺、局部切面不平、切割面層間碎屑?xì)埩簦勾判緦雍蠼佑|面積減小，有效截面積降低，導(dǎo)致電感下降，無法滿足設(shè)計要求。

針對磁芯切割后切割面出現(xiàn)毛刺、局部切面不平、切割面層間碎屑?xì)埩舻?，現(xiàn)有方法主要為機(jī)械打磨法，如采用平面磨床、砂帶機(jī)等設(shè)備打磨，這樣可以改善鐵基納米晶電感磁芯電感，此方法只能單件處理且操作耗時長，生產(chǎn)效率低，設(shè)備及工裝模具投入量巨大，不易實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)；同時打磨過程中由于磁芯持續(xù)受外力作用易產(chǎn)生磁芯切面損傷、開裂，從而造成磁芯外觀廢品、殘次品比例升高，總體效果不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鐵基納米晶電感磁芯的制造方法。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)、提升磁芯外觀合格率并提高鐵基納米晶磁芯電感。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種鐵基納米晶電感磁芯的制造方法，依次包括：卷繞步驟、熱處理步驟、固化步驟、切割步驟、表面預(yù)處理步驟、防護(hù)處理步驟、腐蝕處理步驟以及清洗步驟，其中，在所述腐蝕處理步驟中，采用腐蝕溶液對所述防護(hù)處理后得到的磁芯坯體的切割面進(jìn)行腐蝕處理，所述腐蝕溶液的溶質(zhì)為三氯化鐵、氯化銅、硝酸鐵、硝酸銅中的一種或多種。

在上述鐵基納米晶電感磁芯的制造方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述腐蝕溶液的溶劑為酒精。更優(yōu)選地，所述酒精為無水乙醇(分析純：乙醇含量99.7％)，酒精含水量越大，磁芯越容易生銹。

當(dāng)本發(fā)明所述腐蝕溶液為三氯化鐵酒精溶液時，其為棕黃色液體，由于三價fe具有氧化性，會與fe原子發(fā)生氧化還原反應(yīng)而使切割面附近多余的fe溶解掉，化學(xué)反應(yīng)方程式為2fecl3+fe＝3fecl2。當(dāng)腐蝕溶液的溶質(zhì)為上述其他成分(比如硝酸鐵、硝酸銅、氯化銅)時，其對切割面的腐蝕原理同三氯化鐵。

在上述鐵基納米晶電感磁芯的制造方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述腐蝕溶液中，所述溶質(zhì)的質(zhì)量百分比濃度為5％～50％(比如6％、8％、12％、15％、18％、21％、23％、28％、33％、36％、40％、43％、45％、48％、49％)，濃度過高會導(dǎo)致切割面過度腐蝕，磁芯性能惡化且外觀不合格，濃度過低對電感的改善效果不明顯。進(jìn)一步地，所述腐蝕溶液中，所述溶質(zhì)的質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為20～50％。

所述腐蝕溶液中，所述溶質(zhì)的質(zhì)量百分比濃度為5％～50％，比如質(zhì)量百分比濃度5％的三氯化鐵酒精溶液的配制方法為：將5g三氯化鐵緩慢加入95g酒精中，并用玻璃棒不斷攪拌直至三氯化鐵完全溶解，從而配得5wt％的三氯化鐵酒精溶液(即腐蝕溶液)。

在上述鐵基納米晶電感磁芯的制造方法中，可根據(jù)磁芯特點(diǎn)，保持適度的腐蝕處理時間，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述腐蝕處理步驟中，所述腐蝕處理的時間為10～120min(比如12min、16min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min、65min、70min、80min、90min、100min、110min、119min)，腐蝕時間過長，切割面過度腐蝕導(dǎo)致外觀、性能不合。更優(yōu)選地，所述腐蝕處理的時間為60～120min。

在上述鐵基納米晶電感磁芯的制造方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述腐蝕處理步驟中，采用將所述防護(hù)處理后得到的磁芯坯體的切割面浸入所述腐蝕溶液的方式對所述磁芯坯體的切割面進(jìn)行腐蝕處理。

在上述鐵基納米晶電感磁芯的制造方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述表面預(yù)處理步驟中，采用乙酸乙酯對所述切割后得到的磁芯坯體表面進(jìn)行預(yù)處理。優(yōu)選地，所述表面預(yù)處理是將所述切割后得到的磁芯坯體完全浸入乙酸乙酯中浸泡10min～60min(比如12min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min、58min)，然后取出磁芯坯體將表面清理干凈。表面預(yù)處理的目的是去除切割后磁芯坯體的表面碎屑，由于切割面以外的區(qū)域也會存在切割碎屑，因此必須全部浸入。浸泡時間太長會導(dǎo)致磁芯坯體層間的膠被溶解，影響粘接強(qiáng)度。更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述乙酸乙酯部分或全部由乙醇替代。

在上述鐵基納米晶電感磁芯的制造方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述防護(hù)處理步驟中，對所述磁芯坯體的外表面進(jìn)行防護(hù)處理。優(yōu)選地，所述防護(hù)處理是指在所述磁芯坯體的外表面覆上一層防護(hù)層，然后入爐烘干。更優(yōu)選地，所述防護(hù)層的厚度為35～60μm(比如36μm、40μm、45μm、50μm、55μm、58μm)；所述烘干溫度為40℃～60℃(比如42℃、45℃、50℃、52℃、55℃、58℃)，烘干時間為30～60min(比如32min、35min、40min、45min、50min、55min、58min)，以所述防護(hù)層固化為準(zhǔn)。防護(hù)層過薄，在產(chǎn)品后續(xù)搬運(yùn)裝配過程中會因摩擦或者磕碰導(dǎo)致防護(hù)層局部缺失影響防護(hù)效果，防護(hù)層過厚會導(dǎo)致產(chǎn)品總體尺寸超過公差范圍而不合格。該步驟的防護(hù)處理，主要是為下一步的腐蝕處理做準(zhǔn)備，以防止腐蝕溶液將磁芯坯體切割面以外的外表面腐蝕，從而影響磁芯的質(zhì)量，也就是說，防護(hù)處理是對磁芯坯體的外表面進(jìn)行防護(hù)，防止液體滲入磁芯層間，腐蝕切割面以外的區(qū)域。防護(hù)層的材質(zhì)可以是任何具有極快速的硬化性、優(yōu)良的電器絕緣性以及防腐蝕溶液腐蝕的樹脂材質(zhì)，優(yōu)選地，防護(hù)層的材質(zhì)為絕緣凡立水v821a、絕緣凡立水1032ehg或納米聚合漆v852-19a/b。所述防護(hù)處理具體如下：先將合成樹脂及稀釋劑以100:15～30(比如100:16、100:20、100:22、100:25、100:27、100:29)的重量比混合，得到的膠液的粘度控制在25s～50s(比如26s、30s、35s、40s、45s、48s)范圍內(nèi)(采用涂4粘度計測量)，然后將所述表面預(yù)處理后的所述磁芯坯體直接置于所述膠液中或者將切割面粘附有膠帶的所述磁芯坯體置于所述膠液中，浸泡5～10min(比如6min、7min、8min、9min)使所述磁芯坯體的外表面覆上膠液，之后于40℃烘干30～60min。所述稀釋劑為醇酸稀釋劑x-7；所述合成樹脂為絕緣凡立水v821a、絕緣凡立水1032ehg或納米聚合漆v852-19a/b。在防護(hù)處理步驟中，磁芯坯體在浸入膠液之前，對切割面可以不做處理，也可以對切割面進(jìn)行簡單處理即在切割面上粘附膠帶，在切割面不做任何處理的情況下，覆在切割面上的膠液在后續(xù)腐蝕處理過程中可以被酒精溶解掉，通常為了方便起見，選擇直接將表面預(yù)處理后的所述磁芯坯體置于膠液中。

在上述鐵基納米晶電感磁芯的制造方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述清洗步驟中，采用清洗劑對所述腐蝕處理后的磁芯坯體的切割面進(jìn)行清洗，得到所述鐵基納米晶電感磁芯，所述清洗劑優(yōu)選為工業(yè)酒精(即乙醇含量在95％以上)，該清洗步驟主要用于去除切割面腐蝕后所殘留的化學(xué)試劑。

在上述鐵基納米晶電感磁芯的制造方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述卷繞步驟中，將鐵基納米晶帶材卷繞成相應(yīng)的形狀的磁芯坯體。

在上述鐵基納米晶電感磁芯的制造方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述熱處理步驟中，對卷繞成型的磁性坯體進(jìn)行熱處理。具體的熱處理工藝可以根據(jù)鐵基納米晶磁芯的材質(zhì)及性能要求采用相應(yīng)的熱處理工藝。

在上述鐵基納米晶電感磁芯的制造方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述固化步驟中，對熱處理后的磁芯坯體進(jìn)行浸膠固化處理，浸膠固化處理可以采用本領(lǐng)域常規(guī)固化方法，比如膠液可以是常用的環(huán)氧樹脂膠。

本發(fā)明的方法適合所有切割類鐵基納米晶電感磁芯的制備，比如所述磁芯的形狀為c型、e型、塊體、環(huán)形切口等。

在上述鐵基納米晶電感磁芯的制造方法中，所述鐵基納米晶磁芯的材質(zhì)可以是任何鐵基納米晶(帶材)。

另外，本發(fā)明方法得到的磁芯的電感是通過th2828s自動元件分析儀測得的。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1、在本發(fā)明中，將磁芯坯體切割面朝下倒扣于盛有適量特定濃度的腐蝕溶液即化學(xué)試劑的反應(yīng)器皿中進(jìn)行腐蝕處理，去除了切割面毛刺及層間碎屑，使切割面光滑平整，增加磁芯對接后的有效接觸面積和增強(qiáng)磁芯層間絕緣性，見圖2，從而達(dá)到提高磁芯電感量的目的，并通過設(shè)定化學(xué)試劑濃度、腐蝕處理時間，控制電感提升效果，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有通過化學(xué)方法改善鐵基納米晶磁芯電感的報道。

2、本發(fā)明所述的改善磁芯電感的方法，工藝流程簡單，操作方便，能實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，可有效降低工人勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。

3、本發(fā)明所述的改善磁芯電感的方法效果明顯，在頻率為20khz，電壓為0.5v的條件下，電感值≥8.50μh，明顯優(yōu)于采用現(xiàn)有機(jī)械方法(比如砂帶機(jī)打磨)對磁芯電感值的改善，現(xiàn)有方法在相同條件下獲得磁芯的電感值≥6.93μh。與采用現(xiàn)有機(jī)械方法打磨后獲得的磁芯相比，采用本發(fā)明方法制備的磁芯電感可提升達(dá)到35％。

4、由于本發(fā)明所使用的方法為非機(jī)械方法，處理過程中有效避免了現(xiàn)有方法中存在的磁芯持續(xù)受外力作用而造成的切面損傷、開裂等不良現(xiàn)象，磁芯出現(xiàn)廢品、殘次品幾率明顯低于現(xiàn)有技術(shù)中所采用的方法。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁芯腐蝕處理前表面預(yù)處理后得到的磁芯的切割面的顯微照片；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁芯采用濃度為20wt％的三氯化鐵酒精溶液處理60min并清洗后得到的磁芯的切割面的顯微照片。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)鐵基納米晶電感磁芯，其中磁芯規(guī)格為cnc(產(chǎn)品規(guī)格型號的代碼)-75(內(nèi)窗口長度)*28(內(nèi)窗口寬度)*25(疊片厚度)*35(帶材寬度)。

實(shí)施例1-12

分別采用了實(shí)施例1-12的方法制造了1-12#磁芯，具體方法如下：

(1)將鐵基納米晶帶材1k107b進(jìn)行卷繞，然后進(jìn)行熱處理和浸膠處理并烘干，得到磁芯坯體，尺寸為cnc-75*28*25*35；

(2)按照需要，采用常規(guī)切割工藝對步驟(1)得到的磁芯坯體進(jìn)行切割處理，切割處理后產(chǎn)生切割面；

(3)將切割處理后的磁芯坯體完全浸入乙酸乙酯中進(jìn)行表面預(yù)處理，以去除磁芯坯體表面的切割碎屑，浸泡時間為10min，然后取出磁芯坯體將表面清理干凈，切割面的顯微照片參見圖1；

(4)先按照100:20的質(zhì)量比將合成樹脂絕緣凡立水v821a及稀釋劑醇酸稀釋劑x-7攪拌混合形成粘度為30s的膠液(采用涂4粘度計測量)，然后將磁芯坯體置于所述膠液中，浸泡7min后于40℃烘干40min，在磁芯坯體的外表面上得到一層厚度為40μm的防銹涂層；

(5)將涂有防護(hù)層的磁芯坯體切割面朝下倒扣于盛有特定濃度的三氯化鐵酒精溶液的反應(yīng)器皿中進(jìn)行腐蝕處理，腐蝕處理時間保持在10～120min，各個實(shí)施例中三氯化鐵酒精溶液的濃度和腐蝕時間參見下表1。

(6)用工業(yè)酒精清洗腐蝕處理后的磁芯，自然晾干得到磁芯成品1-12#，其中，7#磁芯成品的切割面的顯微照片參見圖2。

表1中的比較例的工藝是將本發(fā)明步驟(2)切割后的磁芯坯體的切割面經(jīng)機(jī)械方法打磨得到的磁芯。

采用th2828s自動元件分析儀測試磁芯成品1-12#的電感值，并與現(xiàn)有技術(shù)處理后的比較例進(jìn)行對比，結(jié)果參見表1。

結(jié)果證實(shí)根據(jù)本發(fā)明加工過的鐵基納米晶電感磁芯，電感值提升效果明顯，本發(fā)明方法得到的磁芯電感值較現(xiàn)有機(jī)械方法打磨得到的磁芯的電感值提升可達(dá)34.1％，并且在頻率為20khz、電壓為0.5v的條件下，電感值可達(dá)9.08μh，明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中采用的方法得到的磁芯的電感值(在頻率為20khz、電壓為0.5v的條件下，現(xiàn)有方法電感值最高達(dá)7.67μh)，三氯化鐵酒精溶液的濃度20wt％為優(yōu)選方案。

表1采用實(shí)施例1-12與機(jī)械方法打磨方案處理效果對比

實(shí)施例13-20

除步驟(5)中使用的三氯化鐵酒精溶液的濃度和腐蝕時間不同于實(shí)施例10以外，其他制備工藝步驟及參數(shù)與實(shí)施例10相同，實(shí)施例13-20制備得到磁芯成品13-20#。各個實(shí)施例中三氯化鐵酒精溶液的濃度和腐蝕時間參見下表2，磁芯電感見表2，比較例仍然為將本發(fā)明步驟(2)切割后的磁芯坯體的切割面經(jīng)機(jī)械方法打磨得到的磁芯。

表2實(shí)施例13-20與比較例的工藝參數(shù)和效果對比

對比例l1-8

采用機(jī)械方法打磨切割后的磁芯坯體切割面(即實(shí)施例10步驟(2)得到的切割后磁芯坯體)，共制備了8個磁芯，參見下表3中的比較例l1-8；同時采用實(shí)施例7的方法共制造8個磁芯，即下表3中的實(shí)施例l1-8，即結(jié)果證實(shí)采用本發(fā)明方案(實(shí)施例l1-8)處理后的磁芯，斷面尺寸及外觀均未出現(xiàn)任何不良現(xiàn)象。而采用機(jī)械方法處理的磁芯(對比例l1-8)斷面尺寸會發(fā)生變化，尺寸超差比例達(dá)12.5％；磁芯產(chǎn)生切面損傷及開裂的比例分別為50％和12.5％，結(jié)果參見表3。

表3不同方式處理前后的磁芯斷面尺寸及外觀變化

實(shí)施例21-23

分別采用了實(shí)施例21-23的方法制造了21-23#磁芯，具體方法如下：

(1)將鐵基納米晶帶材1k107b進(jìn)行卷繞，然后進(jìn)行熱處理和浸膠處理并烘干，得到磁芯坯體，尺寸為cnc-75*28*25*35；

(2)按照需要，采用常規(guī)切割工藝對步驟(1)得到的磁芯坯體進(jìn)行切割處理，切割處理后產(chǎn)生切割面；

(3)將切割處理后的磁芯坯體完全浸入乙酸乙酯中進(jìn)行表面預(yù)處理，以去除磁芯坯體表面的切割碎屑，浸泡時間為10min，然后取出磁芯坯體將表面清理干凈；

(4)先按照100:20的質(zhì)量比將合成樹脂絕緣凡立水v821a及稀釋劑醇酸稀釋劑x-7攪拌混合形成粘度為30s的膠液(采用涂4粘度計測量)，然后將磁芯坯體置于所述膠液中，浸泡7min后于50℃烘干40min，在磁芯坯體的外表面上得到一層厚度為40μm的防銹涂層；

(5)將涂有防護(hù)層的磁芯坯體切割面朝下倒扣于盛有20wt％的腐蝕溶液的反應(yīng)器皿中進(jìn)行腐蝕處理，腐蝕處理時間保持在60min，各個實(shí)施例中腐蝕溶液溶質(zhì)參見表4，溶劑為無水乙醇。

(6)用工業(yè)酒精清洗腐蝕處理后的磁芯，自然晾干得到磁芯成品21-23#。

表4中的比較例的工藝是將本發(fā)明步驟(2)切割后的磁芯坯體的切割面經(jīng)機(jī)械方法打磨得到的磁芯。

采用th2828s自動元件分析儀測試磁芯成品21-23#的電感值，并與現(xiàn)有技術(shù)處理后的比較例進(jìn)行對比，結(jié)果參見表4。

表4采用實(shí)施例21-23與機(jī)械方法打磨方案處理效果對比

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了詳細(xì)說明，并不用于限定本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的任何修改、等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均應(yīng)包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。