一种金属软磁粉心及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种金属软磁粉心及其制备方法与应用，所述金属软磁粉心的制备方法包括如下步骤：(1)保护气氛下，采用复合溶液浸泡金属磁粉，搅拌后依次进行过滤以及清洗后得到固体粉末；(2)混合磷酸、钾水玻璃以及步骤(1)所得固体粉末，搅拌并烘干后得到绝缘粉末；(3)将步骤(2)所得绝缘粉末依次进行压制成型以及烧结后得到所述金属软磁粉心。本发明专利技术提供的金属软磁粉心的制备方法解决了金属磁粉心粉末利用率低，且无法做得更细的问题，进而降低金属软磁粉心的高频损耗；此外，本发明专利技术提供的金属软磁粉心具有较低的高频损耗，满足开关电源高频化的器件应用要求。频化的器件应用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种金属软磁粉心及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于软磁合金材料
，涉及一种金属软磁粉心，尤其涉及一种金属软磁粉心及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]近年来随着GaN开关管应用逐渐增加，开关电源的频率不断提升，从SiC开关管时期的100
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200kHz，已经提升到300
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500kHz，而频率提升的趋势还在加深。对于开关电源中的变压器、功率电感器等器件来说，降低其高频损耗，是提高整体电源效率的关键参数。金属磁粉心是开关电源中变压器、电感器的主要原料之一，其具有高饱和叠加性能，可以具有更大的直流分量，在器件上有着非常重要的应用。
[0003]金属磁粉心的缺点也比较明显，因为是金属材质，导电性良好，在电磁转化过程中，涡流损耗会比较大，尤其当频率升高后，涡流损耗在整体损耗中的占比会更大。开关电源频率升高后，金属磁粉心的涡流损耗大，发热严重，电源的转化效率低是桎梏其发展的主要原因。
[0004]目前，行业为了解决金属磁粉心高频涡流损耗大的问题，往往采用的是通过过筛的方式来筛选更细的粉末，再通过绝缘包覆的工艺来降低其涡流损耗，实现高频应用的目的。
[0005]CN 111696746A公开了一种破碎法制备铁硅铝软磁粉心的方法，所述方法包括如下步骤：(1)选用铁硅铝磁粉：选用原粉粒度小于200目的破碎法铁硅铝磁粉，合金成分质量百分比分别为Si 7.0％～11.0％、A1 3.0％～8.0％，剩余为Fe；(2)干燥绝缘包覆粉末的制备：以步骤(1)的铁硅铝金属磁粉质量作为比例基准，加入质量百分比为1％～10％的聚乙烯醇溶液、0.5％～3.0％SiO2粉末、0.5％～10％的水；常温下搅拌均匀，形成均匀的混合浆料；随后，加热并继续保温搅拌；保温结束后，将干燥的绝缘粉末过筛得到绝缘包覆粉末；(3)制备待成型磁粉：向步骤(2)的绝缘包覆粉末中加入粘结剂、脱模剂，混合均匀后，得到待成型的磁粉；(4)压制成型：用压机将步骤(3)制备的待成型磁粉压制成粉心毛坯件；(5)热处理：惰性气体保护下，将步骤(4)压制成型的粉心毛坯件进行保温，得到半成品磁粉心；(6)绝缘喷涂：向步骤(5)的半成品磁粉心表面喷涂一层绝缘、耐髙温的环氧树脂涂层，获得金属软磁粉心成品。这种方法制备出的铁硅铝软磁复合材料在50mT、100kHz下的体积损耗为260mW/cm3，损耗性能已经不能满足当前的电子元器件需求。
[0006]CN 111451515A公开了一种软磁合金材料及其制备方法、电子器件，所述低功耗软磁合金材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将金属材料制各得到球形的粉末，其中，所述金属材料包括如下成分：8294wt％Fe、3
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6wt％Si、1.5
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4.5wt％A1、0.35
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2.0wt％Cr、0.52.0wt％P、0.5
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2.0wt％B、0.05
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0.5wt％C0、0.05
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0.5wt％Cu、0.050.5wt％C；(2)将所述球形的粉末在300℃～500℃保护气氛下热处理，形成晶化颗粒。该方法所制得的材料具有髙的磁导率、髙的饱和磁通和低功耗等优点。该专利技术通过Cr元素的添加在高温处理过程中形成Cr的氧化层，从而改善材料在高温环境下的工作稳定性，但Cr元素的添加会导致材料
功耗的上升，因此虽能提供髙温下器件工作的可靠性，但功耗上升较大，未能达到较好综合性能。
[0007]综上所述，现有技术中仍不能有效解决金属磁粉心高频涡流损耗大的问题，通过过筛的方式来筛选更细的粉末，再通过绝缘包覆的工艺来降低其涡流损耗，可以实现高频应用的目的。但是，粒径较小的粉末的合格率只有10％。因此，粉末的粒度仍然不能完全满足高频化应用的要求。利用率过低以及粉末无法做得更细是桎梏金属粉芯向高频化应用的一个原因。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种金属软磁粉心及其制备方法与应用。所述金属软磁粉心的制备方法解决了金属磁粉心粉末利用率低，且无法做得更细的问题。可以降低金属磁粉心的高频损耗，满足开关电源高频化的器件应用要求。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种金属软磁粉心的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0011](1)保护气氛下，采用复合溶液浸泡金属磁粉，搅拌后依次进行过滤以及清洗后得到固体粉末；
[0012](2)混合磷酸、钾水玻璃以及步骤(1)所得固体粉末，搅拌并烘干后得到绝缘粉末；
[0013](3)将步骤(2)所得绝缘粉末依次进行压制成型以及烧结后得到所述金属软磁粉心。
[0014]本专利技术所述制备方法通过将金属磁粉浸泡在复合溶液中，利用复合溶液与金属磁粉中铁元素的反应，降低金属磁粉的粒径，进而降低金属磁粉心的高频损耗。
[0015]优选地，步骤(1)所述保护气氛包括氮气气氛和/或惰性气体气氛。
[0016]优选地，所述惰性气体气氛包括氩气气氛和/或氦气气氛。
[0017]优选地，步骤(1)所述复合溶液包括酸性溶液。
[0018]优选地，所述酸性溶液包括盐酸溶液或磷酸溶液，根据所需生产的不同要求选择其中的一种进行使用，产生的效果也不尽相同，大多数生产以磷酸溶液使用居多，盐酸溶液使用比较少。
[0019]优选地，所述复合溶液的质量浓度为0.2
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5wt％，例如可以是0.2wt％、0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％或5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0020]本专利技术所述复合溶液的浓度会影响金属磁粉的粒径，复合溶液的浓度过高会导致金属磁粉表面的包覆层增厚，粉料粒径偏大，影响后续工艺，过低则会导致粉粒表面的包覆层偏薄，粉料粒径偏小，影响产品的损耗和性能。
[0021]优选地，步骤(1)所述搅拌的时间为8
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15h，例如可以是8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h、11.5h、12h、12.5h、13h、13.5h、14h、14.5h或15h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述搅拌的转速为50
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70r/min，例如可以是50r/min、52r/min、54r/min、56r/min、58r/min、60r/min、62r/min、64r/min、66r/min、68r/min或70r/min，但不限于所列
举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为60r/min。
[0023]优选地，步骤(1)所述金属磁粉的平均粒径≤500目，例如可以是500目、480目、460目、440目、420目、400目或380目等，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属软磁粉心的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)保护气氛下，采用复合溶液浸泡金属磁粉，搅拌后依次进行过滤以及清洗后得到固体粉末；(2)混合磷酸、钾水玻璃以及步骤(1)所得固体粉末，搅拌并烘干后得到绝缘粉末；(3)将步骤(2)所得绝缘粉末依次进行压制成型以及烧结后得到所述金属软磁粉心。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述保护气氛包括氮气气氛和/或惰性气体气氛；优选地，所述惰性气体气氛包括氩气气氛和/或氦气气氛；优选地，步骤(1)所述复合溶液包括酸性溶液；优选地，所述酸性溶液包括盐酸溶液或磷酸溶液；优选地，所述复合溶液的质量浓度为0.2
‑
5wt％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌的时间为8
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15h；优选地，所述搅拌的转速为50
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70r/min；优选地，步骤(1)所述金属磁粉的平均粒径≤500目；优选地，步骤(1)所述金属磁粉包括铁镍磁粉、铁硅铝磁粉、铁硅磁粉或铁镍钼磁粉中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1
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3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述过滤包括抽滤；优选地，步骤(1)所述清洗的次数为2
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5次；优选地，步骤(1)所述清洗中采用的清洗液包括去离子水。5.根据权利要求1
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4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述磷酸的浓度为0.2
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5wt％；优选地，步骤(2)所述磷酸质量为固体粉末质量的0.01
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2wt％；优选地，步骤(2)所述钾水玻璃的浓度为0.5
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0.8wt％；优选地，步骤(2)所述钾水玻璃质量为固体粉末质量的0.1
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2wt％。6.根据权利要求1
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5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述烘干的温度为80
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120℃；优选地，步骤(2)所述烘干在保护气氛中进行；优选地，所述保护气氛包括氮气气氛和/或惰性气体气氛；优选地，步骤(2)所述烘干的终点为得到干燥的绝缘粉末。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：包宇航，许校嘉，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：