高频低导磁系数低损耗磁粉芯及其制备方法技术

一种高频低导磁系数μ低损耗磁粉芯，其特征在于：它的成分为二元系铁镍合金添加Ｍｏ，Ｎｉ的含量取为７５～８２％，Ｍｏ的添加量为１～３％，余量为Ｆｅ。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粉末冶金领域，尤其是一种高频低导磁系数μ低损耗磁粉芯及其制备方法。
技术介绍
软磁铁氧体被广泛用于高频领域，但存在着磁通密度低的缺点。针对上述问题，近年来提出了使用酚醛树脂或者环氧树脂作粘结剂的压粉磁芯，将软磁粉末用有机系粘结剂包覆，随可降低涡流损耗，但是磁芯的热处理温度却受到构成粘结剂的树脂特性的限制，不能很好地消除成型时软磁粉末的内应力，导致磁粉芯的矫顽力增大，从而造成在高频范围内铁损增大，使树脂粘结磁粉芯的高频应用受到限制。当前，科技进步需要各种高性能的电子器件，因此对磁粉芯也提出了更高的要求。为达到高的磁导率、低的损耗、良好的频率特性和温度稳定性，需要不断采用新的材料和新的工艺。采用钼坡莫合金粉制成的磁粉芯具有优良的磁性能，在电子器件的小型化等方面取得了应用。专利技术的内容本专利技术的目的是生产制备一种磁粉芯，它能够满足高性能电子器件的要求，尤其是电子器件的小型化的要求，它具有高的磁导率、低的损耗、良好的频率特性和温度稳定性。本专利技术的技术方案是 1.成分设计二元系铁镍合金添加Mo，Ni的含量取为75～82％，Mo的添加量为1～3％，余量为Fe。2.制备方法a.合金熔炼 合金熔炼在氧化镁坩埚开式中频感应炉中进行，熔炼温度为1600℃；b.制粉 合金融炼好后直接进行氮气喷雾制粉；喷雾粉末过80目筛后进行退火处理；c.粉末还原 采用氢气还原，氢气露点控制在-60℃以下；d.粉末绝缘包覆 将添加有绝缘液的粉末转入烘干箱中烘干，烘干温度150～200℃；向干燥后的粉末加入0.5％的水玻璃作粘结剂。加入水玻璃的磁粉需第二次烘干，烘干温度为150～200℃；e.成型 磁粉芯的成型压力取1000～1200MPa，保压时间＞2分钟；f.热处理 首先向炉内通入N2气或Ar气，以排除炉内空气，热处理温度取450～550℃，保温时间取1小时；g.稳定化处理 将热处理后的样品在真空下浸水玻璃后再进行稳定的处理；稳定化处理在空气中进行，处理温度为200℃，处理时间2～3小时。h.绝缘液由重铬酸镁、磷酸、尿素和甘油的水溶液组成。本专利技术的优点和积极效果1.在成分配比中，高性能磁粉芯在坡莫合金中加入1～3％wtMo，从而降低合金的涡流损耗，提高合金材料的使用频率。Mo的添加除提高铁镍合金的电阻外，还可使铁镍合金的K和λ值更接近于0的理想情况，从而使合金材料的导磁系数得到进一步的提高。2.在绝缘处理中，采用的绝缘液由重铬酸镁、磷酸、尿素和甘油的水溶液组成。该绝缘液与通常使用的绝缘剂不同，它是一种不含任何固体微粒的化学溶液，它具有良好的浸润性和成膜性。因此由该绝缘液制成的磁粉芯，易于获得高的绝缘性能和高的磁通密度。磁粉芯粉末间的绝缘层是一种含有Cr、P元素的玻璃相结构，它具有高的耐热温度，从而使磁粉芯的热处理温度得以提高，这有利于消除成型时粉末内部产生的应力，使磁粉芯的铁损减少，磁粉芯的使用频率得以提高。3.本专利技术的高频低导磁系数μ低损耗磁粉芯的物理性能和磁性能优良。100kHz下磁粉芯导磁系数导磁系数μ值变化小于0.3％；30kHz时，导磁系数μ＝60，Q＝100～120；磁粉芯的损耗P0.5/40K＜12.5w/kg，满足了高频领域高性能电子器件的要求。附图说明图1高频低导磁系数μ低损耗磁粉芯制备工艺流程示意图。图1描述了本专利技术高频低导磁系数μ低损耗磁粉芯制备工艺过程。1.成分设计。二元系铁镍合金添加Mo，Ni的含量取为75～82％，Mo的添加量为1～3％，余量为Fe。二元系铁镍合金的研究资料表明，铁镍合金的各向异性常数K1和磁致伸缩系数λ111分别在75％Ni和80％Ni处通过0点。铁磁学理论指出，为使软磁合金取得最大导磁率，软磁合金的成分应取在K和λ都趋近于0的成分上。本专利技术中的Ni的含量取为75～82％，为的是使合金获得高的导磁系数。二元铁镍合金在高频下具有较大的损耗，Mo的添加可提高铁镍合金材料的电阻系数，从而降低了合金的涡流损耗，提高了合金材料的使用频率。Mo的添加除提高铁镍合金的电阻外，还可使铁镍合金的K和λ值更接近于0的理想情况，从而使合金材料的导磁系数得到进一步的提高。本实验中Mo的添加量为1～3％。余量为Fe。2.制备方法 采用粉末冶金法制造高频低导磁系数μ低损耗磁粉芯，其工艺路线及技术关键如下a.合金熔炼。合金熔炼在氧化镁坩埚开式中频感应炉中进行，熔炼温度为1600℃，熔炼时使用镁砂坩埚，使用新镁砂坩埚时应先用铁镍合金洗炉。b.制粉。合金融炼好后直接进行氮气喷雾制粉。喷雾粉末过80目筛后进行退火处理。c.粉末还原。雾化粉末由于采用水冷，一般含氧量在2％以上，为降低粉末氧含量采用氢气还原。为保证粉末还原质量，氢气露点应控制在-60℃以下。d.粉末绝缘包覆。粉末绝缘处理工艺如下第一步，将制粉工艺获得的还原粉末过筛分级。第二步，向粉末中添加绝缘液。添加绝缘液的多少，由粉末的吸湿性及磁粉芯的导磁率而定。第三步，将添加有绝缘液的粉末用水浴初步烘干后再转入烘干箱中烘干。烘干温度150～200℃。第四步，向干燥后的粉末加入0.5％的水玻璃作粘结剂。加入水玻璃的磁粉需第二次烘干，烘干温度为150～200℃。e.成型。加压成型是磁粉芯制作的重要工序，由于磁粉芯制作没有烧结工艺，因此磁粉芯高密度的获得完全取决于成型工艺的好坏。磁粉芯的成型压力取1000～1200MPa(10～12T/cm2)。由于成型压力高，磁粉芯成型模具由三瓣组合。第一步，称量绝缘处理好的粉末。第二步，清洁模具并涂上润滑剂。润滑剂为硬脂酸的四氯化碳溶液。第三步，将称好的粉末加入模具中，并用压力机加压成型。保压时间不得少于2分钟。第四步，脱模，并检查产品是否有开裂。f.热处理。采用本工艺制取磁粉芯时，热处理工艺只能在非还原性保护气氛中进行。热处理工艺步骤如下第一步，将要处理的磁粉芯装入热处理炉中。第二步，首先向炉内通入N2气或Ar气，以排除炉内空气。第三步，打开热处理炉的电源，热处理炉开始自动升温，升到规定的热处理温度后，炉子开始自动保温。热处理温度取450～550℃，保温时间取1小时。第四步，保温结束后将装有产品的不锈钢舟推入水冷套中快速冷却，产品完全冷却后便可出炉检查。g.稳定化处理。将热处理后的样品在真空下浸水玻璃后再进行稳定的处理。稳定化处理在空气中进行，处理温度为200℃，处理时间2～3小时。具体实施例方式结合附图与实施例作进一步说明。实施例的各样品成分不同、成形压力和热处理工艺不一样，其它各工艺相同。实施例1.成分为Fe17％，Ni81％，Mo2％。成形压力为1000Mpa；热处理温度为500℃，1小时。所得磁粉芯的物理特性及磁性能1)直流磁特性参数磁粉芯在200Oe下，磁感应强度B200＞6300Gs；剩余磁感应强度Br＜150Gs 2)频率特性100kHz下磁粉芯导磁系数导磁系数μ值变化不得大于0.3％3)30kHz时导磁系数μ＝63.52，Q＝110.64)磁粉芯的αT＜0.000145/℃(RT-100℃)5)磁粉芯的损耗P0.5/40K＜12.5w/kg实施例2.成分为Fe18％，Ni81％，Mo1％。成形压力为1000Mpa；热处理温度为450℃，1小时。所得磁粉芯的物理特性及磁性能1)直流磁特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频低导磁系数μ低损耗磁粉芯，其特征在于它的成分为二元系铁镍合金添加Mo，Ni的含量取为75～82％，Mo的添加量为1～3％，余量为Fe。2.一种高频低导磁系数μ低损耗磁粉芯的制备方法，其特征在于a.合金熔炼 合金熔炼在氧化镁坩埚开式中频感应炉中进行，熔炼温度为1600℃；b.制粉 合金融炼好后直接进行氮气喷雾制粉；喷雾粉末过80目筛后进行退火处理；c.粉末还原 采用氢气还原，氢气露点控制在-60℃以下；d.粉末绝缘包覆 将添加有绝缘液的粉末转入烘干箱中烘干，烘干温度150～200℃；向干燥后的粉末加入0.5％的水玻璃作粘结剂。加入水玻璃的磁粉需第二次烘干，烘干温度为150～200℃；e.成型 磁粉芯的成型压力取1000～1200MPa，保压时间不得少于2分钟；f.热处理 首先向炉内通入N2气或Ar气，以排除炉内空气，热处理温度取450～550℃，保温时间取1小时；g.稳定化处理 将热处理后的样品在真空下浸水玻璃后再进行稳定的处理；稳定化处理在空气中进行，处理温度为200℃，处理时间2～3小时。h.绝缘液由重铬酸镁、磷酸、尿素和甘油的水溶液组成。3.根据权利要求1、2所述的高频低导磁系数μ低损...

【专利技术属性】
技术研发人员：易健宏，彭元东，李丽娅，邹联隆，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：