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一种μ90复合磁粉芯的制造方法

申请号 CN201710593927.4 申请日 2017-07-20 公开(公告)号 CN107369514A 公开(公告)日 2017-11-21
申请人 天通(六安)新材料有限公司; 发明人 柏海明; 李磊; 刘光雨;
摘要 本 发明 公开了一种μ90复合磁粉芯的制造方法,所述μ90复合磁粉芯采用两种或两种以上的 合金 粉末复合而成,所述合金粉末包括:机械 破碎 铁 硅 铝 、气雾化铁硅铝、气雾化铁硅、气雾化铁镍、气雾化铁镍钼;所述制造方法包括以下步骤:粉末复合、 钝化 、绝缘包覆、模压成型、 热处理 、表面涂层,各合金粉末通过相互间性能的互补,使得制备的复合粉心性能接近或者市售非晶磁粉芯;本发明采用的合金粉末工艺成熟,性能稳定,且成本相对较低,制得的磁粉芯具有很高的性价比和稳定的特性;本发明的磁导率μ90复合磁粉芯的物理性能和 磁性 能优良;采用本发明制备的磁粉芯极大的满足了目前 电子 行业低压大 电流 、高功率 密度 、高频化的发展要求。
权利要求

1.一种μ90复合磁粉芯的制造方法,其特征在于,所述μ90复合磁粉芯采用两种或两种以上的合金粉末复合而成,所述合金粉末包括:机械破碎、气雾化铁硅铝、气雾化铁硅、气雾化铁镍、气雾化铁镍钼。
2.根据权利要求1所述的一种μ90复合磁粉芯的制造方法,包括以下制作步骤:
步骤一:粉末复合,合金粉末中,低成本粉末的比例≥50%,仍然能保持较高的直流偏置能和较低的损耗;
步骤二:钝化,由于是几种合金粉末复合,每种粉末对应钝化工艺的要求不同,通过调整钝化工艺,在复合粉末中添加抗化材料,解决不同粉末钝化工艺要求不同的问题,磷化液加入的比例为0.1%~0.5%,并用5%~10%的去离子稀释;
步骤三:绝缘包覆,向烘干的粉末中依次添加0.0%~0.5%的氧化硅、氧化铝、氧化、氧化镁中的一种或几种,0.0%~1%的硅酸钠,5%~10%去离子水;混合均匀并烘干,其中添加
0.3%~0.8%的硬脂酸类作润滑剂
步骤四:模压成型,磁粉芯的成型压力取1600~2100MPa,成型后
步骤五:热处理,成型后的磁粉芯在600~800℃的氮气或氩气环境中保温30~90min;
步骤六:磁粉芯表面涂层。
3.根据权利要求1所述一种μ90复合磁粉芯的制造方法,其特征在于,所述μ90复合磁粉芯的物理特性及磁性能包括:
(1)100kHz,1V时,磁粉芯的磁导率μe=90;
(2)直流叠加特性:100kHz,25℃,磁粉芯在100Oe磁场强度下,初始磁导率的系数≥
0.35;
(3)磁粉芯的功率损耗PC(V 50kHz,1000Gs)≤400mW/cm3。

说明书全文

一种μ90复合磁粉芯的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及软磁材料及粉末冶金领域,特别是一种磁导率μ90复合磁粉芯的制造方法,这种软磁材料不仅适用于制作大电流功率电感、PFC电路电感、DC/DC转换器及光伏逆变器等。技术背景
[0002] 随着电电子设备的高频化、小型化、高功率密度化,传统的片在逐渐失去优势,基磁粉芯是性价比相对比较合理的选择;其中,非晶磁粉芯是结合功耗优势和直流叠加特性的理想材料,但因在材料、粉心工艺、可靠性等多方面的原因,一直没有被大批量应用。
[0003] 传统的磁粉芯由于无法平衡损耗和直流偏置特性、成本,但其工艺相对较为成熟,可靠性和稳定性也经过了时间的验证。因此,如果能在传统磁粉芯的基础上,对目前工艺较为成熟的传统磁粉芯进行研究,在保持较低成本、较高直流偏置能力的前提下,尽可能多的降低磁粉芯的高频损耗成了当前研究的热点和难点。
[0004] 简单的机械复合,没有办法使得磁粉芯特性有较好的综合性能;通过对复合粉末材料特性的研究,适当的改变复合粉末中粉末的表面形貌,合理的包覆工艺,形成完整的包覆层,以及一定的热处理工艺,制备的复合磁粉芯,性能接近于非晶磁粉芯,同时成本低于非晶磁粉芯。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种制作简单、设计合理、成本低、稳定性好、综合性能好的μ90复合磁粉芯的制造方法。
[0006] 本发明技术方案是一种μ90复合磁粉芯的制造方法,所述μ90复合磁粉芯采用两种或两种以上的合金粉末复合而成,所述合金粉末包括:机械破碎铁硅、气雾化铁硅铝、气雾化铁硅、气雾化铁镍、气雾化铁镍钼。
[0007] 本发明是一种μ90复合磁粉芯的制造方法,包括以下制作步骤:步骤一:粉末复合,合金粉末中,低成本粉末的比例≥50%,仍然能保持较高的直流偏置能力和较低的损耗;
步骤二:钝化,由于是几种合金粉末复合,每种粉末对应钝化工艺的要求不同,通过调整钝化工艺,在复合粉末中添加抗化材料,解决不同粉末钝化工艺要求不同的问题,磷化液加入的比例为0.1%~0.5%,并用5%~10%的去离子稀释;
步骤三:绝缘包覆,向烘干的粉末中依次添加0.0%~0.5%的氧化硅、氧化铝、氧化、氧化镁中的一种或几种,0.0%~1%的硅酸钠,5%~10%去离子水;混合均匀并烘干,其中添加
0.3%~0.8%的硬脂酸类作润滑剂
步骤四:模压成型,磁粉芯的成型压力取1600~2100MPa,成型后
步骤五:热处理,成型后的磁粉芯在600~800℃的氮气或氩气环境中保温30~90min;
步骤六:磁粉芯表面涂层。
[0008] 优选的,所述μ90复合磁粉芯的物理特性及磁性能包括:(1)100kHz,1V时,磁粉芯的磁导率μe=90;
(2)直流叠加特性:100kHz,25℃,磁粉芯在100Oe磁场强度下,初始磁导率的系数≥
0.35;
(3)磁粉芯的功率损耗PC(V 50kHz,1000Gs)≤400mW/cm3。
[0009] 本发明的有益效果:本发明是一种μ90复合磁粉芯的制作方法,该合金磁粉芯特别适合目前低压大电流、高功率密度、高频化的要求,可以替代部分铁粉芯,铁硅铝粉磁芯,铁镍磁粉芯、非晶磁粉芯等产品;采用本发明制备的磁粉芯极大的满足了目前电子行业低压大电流、高功率密度、高频化的发展要求;可以替代一部分非晶磁粉芯应用于一些对于稳定性较好,成本要求较高的场合;同时还具有以下优点:
(1)本发明通过对复合粉末的适当处理,合金颗粒表面易均匀包覆,所得磁粉芯具有较低的涡流损耗和良好的直流叠加特性。
[0010] (2)现有制备方法中,通常采用氧化硅、氧化铝、氧化镁等氧化物以及硅酸钠的等无机材料做包覆粘结,所得复合粉心稳定、可靠,因此,成本低、安全性强、便于生产。
[0011] (3)本发明的磁导率μ90复合磁粉芯的物理性能和磁性能优良;100kHz,1V时,磁粉芯的磁导率μ=90;100kHz,25℃时,磁粉芯在100Oe下,初始磁导率的系数≥0.35;磁粉芯的功率损耗PC(V 50kHz,1000Gs)≤400mW/cm3;较好的平衡了成本、功耗、直流偏置、稳定性、可靠性等经济及技术指标。

具体实施方式

[0012] 为便于本领域技术人员理解本发明方案,现结合具体实施方式对本发明技术方案作进一步具体说明。
[0013] 实施例一:按照机械铁硅铝:铁硅:气雾化铁硅铝=1:2:1的质量比进行粉料配比,加入相当于合金粉末质量0.1%的磷化液进行钝化处理,在合金粉末表面形成包覆膜,依次向合金粉末中添加0.2%的氧化硅粉末、0.1%氧化铝(或母粉)、1.5%的硅酸钠,4%去离子水混合均匀并烘干过筛,加入0.5%的硬脂酸锌,用φ27.00×φ14.70×11.20(即外径为27.00mm、内径为
14.70mm、厚度为11.20mm的环状磁芯)的模具中用2100MPa(21T/cm2)的压力压制成型,成型后的磁粉芯在720℃的氮气或氩气环境中保温60min进行去应力热处理,最后用环氧树脂粉末涂覆在磁粉芯的表面即可。所得磁粉芯的物理特性及磁性能:
1、100kHz,1V时,磁粉芯的磁导率μ=88.7;
2、直流叠加特性:100kHz, 25℃时,磁粉芯在100Oe磁场强度下,初始磁导率的系数=
0.403;
3、磁粉芯的功率损耗PCV(50kHz,1000Gs)=336mW/cm3。
[0014] 实施例二:合金粉末比例按照机械铁硅铝:铁硅:铁镍=1:2:1的质量比进行粉料配比,后续工艺步骤按照实施例一进行;所得磁粉芯的物理特性及磁性能:
1、100kHz时,磁粉芯的磁导率μ=91.5;
2、直流叠加特性:100kHz, 25℃时,磁粉芯在100Oe磁场强度下,初始磁导率的系数=
0.412;
3、磁粉芯的功率损耗PCV(50kHz,1000Gs)=308mW/cm3。
[0015] 实施例三:合金粉末比例按照机械铁硅铝:铁硅:铁镍钼=1:2:1的质量比进行粉料配比,后续工艺步骤按照实施例一进行;所得磁粉芯的物理特性及磁性能:
1、100kHz时,磁粉芯的磁导率μ=58.9;
2、直流叠加特性:100kHz, 25℃时,磁粉芯在100Oe磁场强度下,初始磁导率的系数=
0.374;
3、磁粉芯的功率损耗PCV(50kHz,1000Gs)=287mW/cm3。
[0016] 实施例四:合金粉末比例按照机械铁硅铝:铁硅=4:6的质量比进行粉料配比,加入相当于合金粉末质量0.3%的磷化液进行钝化处理,在合金粉末表面形成包覆膜,依次向合金粉末中添加
0.6%的氧化硅粉末、0.3%氧化铝(或云母粉)、1%的硅酸钠,4%去离子水混合均匀并烘干过筛,加入0.5%的硬脂酸锌,后续工艺步骤按照实施例一进行。所得磁粉芯的物理特性及磁性能:
1、100kHz时,磁粉芯的磁导率μ=87.6;
2、直流叠加特性:100kHz, 25℃时,磁粉芯在100Oe磁场强度下,初始磁导率的系数=
0.381;
3、磁粉芯的功率损耗PC(V 50kHz,1000Gs)=369mW/cm3。
[0017] 实施例五:合金粉末比例按照气雾化铁硅铝:铁硅=6:4的质量比进行粉料配比,加入相当于合金粉末质量0.8%的磷化液进行钝化处理,在合金粉末表面形成包覆膜,依次向合金粉末中添加0.8%的氧化硅粉末、0.3%氧化铝(或云母粉)、1.5%的硅酸钠,4%去离子水混合均匀并烘干过筛,加入0.5%的硬脂酸锌,后续工艺步骤按照实施例一进行。所得磁粉芯的物理特性及磁性能:
1、100kHz,1V时,磁粉芯的磁导率μ=73.1;
2、直流叠加特性:100kHz, 25℃时,磁粉芯在100Oe磁场强度下,初始磁导率的系数=
0.341;
3、磁粉芯的功率损耗PC(V 50kHz,1000Gs)=338mW/cm3。
[0018] 实施例六:合金粉末比例按照机械铁硅铝:铁硅=4:6的质量比进行粉料配比,加入相当于合金粉末质量0.5%的磷化液进行钝化处理,在合金粉末表面形成包覆膜,依次向合金粉末中添加
0.5%的氧化硅粉末、0.3%氧化铝(或云母粉)、1.0%的硅酸钠,4%去离子水混合均匀并烘干过筛,加入0.5%的硬脂酸锌,后续工艺步骤按照实施例一进行。所得磁粉芯的物理特性及磁性能:
1、100kHz时,磁粉芯的磁导率μ=89.1;
2、直流叠加特性:100kHz, 25℃时,磁粉芯在100Oe磁场强度下,初始磁导率的系数=
0.393;
3、磁粉芯的功率损耗PC(V 50kHz,1000Gs)=376mW/cm3。
[0019] 本发明方案在上面发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进,或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。
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