一种低损耗高叠加铁硅铝金属磁粉芯制备方法技术

本申请公开了一种μ＝60的低损耗高叠加铁硅铝金属磁粉芯制备方法，属于金属软磁领域，制备方法依次经过粉末高温退火、粒径筛分、选择性磷化处理、烘干、粒径组合、绝缘包覆、烘干过筛、压制成型、退火烧结。采用本发明专利技术方法能够获得磁导率60左右、低磁芯损耗260mW/cm3(测试条件为50kHz、100mT)、直流偏置55～58％的性能的金属磁粉芯。整个方法工艺步骤简单，易实施，可复制性强。可复制性强。可复制性强。

【技术实现步骤摘要】
一种低损耗高叠加铁硅铝金属磁粉芯制备方法


[0001]本专利技术涉及金属软磁领域，特别涉及一种低损耗高叠加铁硅铝金属磁粉芯制备方法。

技术介绍

[0002]随着日新月异的科技发展，设备小型化、轻型化导致电子器件必须小型化和高功率密度化，因此必须使用具有高磁通密度、高直流偏置性能以及高频低损耗的磁粉芯材料。铁硅铝磁粉芯作为一种高频性能好、成本低的软磁材料，在输出电感线路滤波器和功率因素校正器等器件中得到了广泛应用，其市场需求日益增加，但是由于材料本身的因素，铁硅铝材料的直流叠加性能是所有合金磁粉芯中最低的，严重限制了铁硅铝材料在高直流和交流偏场中的运用。如何在降低其损耗的基础上提高直流叠加性能成为现今研究的一大挑战。
[0003]申请公布号CN109979740A，申请公布日2019.07.05的中国专利中公开了一种低损耗铁硅铝金属磁粉芯绝缘包覆方法，包括以下工序：制备金属软磁粉末、磷化处理、烘干、绝缘包覆、烘干过筛、压制成型、退火烧结。该专利技术尽管能够获得磁导率为60
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70、低磁芯损耗270mW/cm3(测试条件为50kHz，100mT)的性能，但是对于改善直流叠加特性没有提及。申请公布号CN201410522934.1涉及到一种μ＝26低损耗高叠加的铁硅铝材料的制备方法，通过配料、磷化、两次退火，以及添加合适的耐高温绝缘材料和包覆方法，实现了磁导率μ＝26、100K/100mT条件下损耗500mW/cm3、叠加性能为100Oe:85％、50Oe:95％的铁硅铝材料。虽然该方法能够大幅提升材料的直流叠加性能，但是它本身的电磁性能即初始磁导率也大幅度的减小了，从材料电磁性能上可以认为该方法恶化了磁导率性能，没有达到保持高初始磁导率、低损耗下，提高直流叠加特性的目的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于优化铁硅铝磁粉的粒径搭配和磷化处理，获得一种低损耗高叠加的铁硅铝金属磁粉芯的制备方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0006]本专利技术的一种低损耗、高叠加铁硅铝金属磁粉芯制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一：气雾化铁硅铝粉末退火处理：将铁硅铝粉末置于烧结炉中进行高温退火处理；
[0008]步骤二：粉末筛分：将步骤一中粉末按不同粒度区间进行粒径筛分；
[0009]步骤三：选择性磷化处理：将不同质量的磷酸倒入装有丙酮中，搅拌均匀形成磷酸丙酮溶液，将步骤二中不同粒度区间的粉末倒入对应的溶液中进行磷化处理，搅拌均匀同时加热将溶液蒸干；
[0010]步骤四：烘干：将步骤三磷化后的粉末烘干；
[0011]步骤五：粒径搭配：将步骤四的不同粒径的铁硅铝粉充分混合；
[0012]步骤六：绝缘包覆：将硅树脂、硬脂酸锌倒入装有丙酮中，搅拌均匀，倒入步骤五中混合均匀后的粉末，搅拌均匀同时进行加热，将溶液蒸干，在蒸干后的粉末中加入纳米二氧化硅粉末，继续搅拌均匀；
[0013]步骤七：烘干过筛：将步骤六的粉末烘干，研磨后过100目筛；
[0014]步骤八：压制成型：将步骤七的粉末压制成型得到样品；
[0015]步骤九：退火烧结：将步骤八所述样品置于气氛炉中，于惰性气氛下烧结。
[0016]更进一步的，所述步骤一中气雾化铁硅铝粉末为120目，成分为Al5.4％、Si9.6％、Fe81％。粉末退火处理温度为600～700℃，升温速率5℃/min，保温时间为1小时，退火气氛为氢气、氮气、氩气中的一种或几种气体的混合气体，保温结束后快速冷却。
[0017]更进一步的，所述步骤二中不同粒径的铁硅铝粉的粒径区间分别为
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120～+200目、
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200～+400目、
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400目。
[0018]更进一步的，所述步骤三中不同区间粒径的粉末对应的磷酸浓度分别为：
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120～+200目粉末对应1.2wt％～1.5wt％磷酸，
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200～+400目粉末对应0.6wt％～1.0wt％磷酸，
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400目粉末对应0.2wt％～0.5wt％磷酸；所述金属软磁粉末和磷酸丙酮的质量比为5:1。
[0019]更进一步的，所述步骤四和步骤七中，粉末铺在瓷砖上放入烘箱50～60℃烘干20～30min。
[0020]更进一步的，所述步骤五中
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120～+200目、
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200～+400目、
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400目粒径的铁硅铝粉的质量比为1:6:3。
[0021]更进一步的，所述步骤六中硅树脂的浓度为0.7wt％～1.0wt％；硅树脂溶液和粉末的质量比为1：5；水浴温度控制在80℃～100℃之间；烘干后的粉末、硬脂酸锌、纳米二氧化硅的质量比为100：0.6：0.2。
[0022]更进一步的，所述步骤八中成型压力在800～1200MPa。
[0023]更进一步的，所述步骤九中退火温度在600～700℃，升温速率10℃/min，保温时间为1小时，退火气氛为氢气、氮气、氩气中的一种或几种气体的混合气体，保温结束后快速冷却。
[0024]采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，本专利技术具有如下显著效果：
[0025](1)本专利技术的一种低损耗、高叠加铁硅铝金属磁粉芯制备方法，将粉末进行不同区间粒度筛分，根据不同球形表面积比来进行选择性磷化处理，可以得到均匀分布的磷化层，提高电阻率，有效的降低涡流损耗；再采用粒度搭配的方式，有效的提高粉末的直流叠加特性，获得高μ值、低损耗、高叠加的综合性能优异的铁硅铝金属磁粉芯。
[0026](2)本专利技术的一种低损耗、高叠加铁硅铝金属磁粉芯制备方法，针对性地采用不同的磷酸浓度对待不同粒径粉末，很好地改善了因粒径差异而造成的磷化均匀不足或磷化过量的问题，减少分配不均的问题，降低磷酸成本，实现资源利用最大化。
[0027](3)本专利技术的一种低损耗、高叠加铁硅铝金属磁粉芯制备方法，通过将磷化处理后的粉末进行粒径搭配，在成型过程中，较小的磁粉芯嵌入较大的磁粉芯间隙中形成嵌合结构，再加上硅树脂的粘结剂作用，大大提高磁粉芯的压制密度，有效的增加磁粉芯的力学性能。
[0028](4)本专利技术的一种低损耗、高叠加铁硅铝金属磁粉芯制备方法，采用高温处理气雾化铁硅铝金属粉末，可以改善粉末的内部晶体构造，释放因气雾化工艺产生的内应力，达到
稳定的磁性性能，处理工艺简单，提高了生产效率，且不产生对环境的污染，生产成本较低，适于推广使用。
附图说明
[0029]图1是本专利技术实施例中的工艺流程图。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施例对本专利技术的技术方方案座进一步说明。
[0031]实施例1：
[0032]步骤一：将120目的气雾化铁硅铝粉末置于氮气烧结炉中进行680℃退火处理，控制升温速率5℃/min，保温时间1h；
[0033]步骤二：将步骤一中粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低损耗高叠加铁硅铝金属磁粉芯制备方法，其特征在于，其具体步骤如下：步骤一：气雾化铁硅铝粉末退火处理：将铁硅铝粉末置于烧结炉中进行高温退火处理；步骤二：粉末筛分：将步骤一中粉末按不同粒度区间进行粒径筛分；步骤三：选择性磷化处理：将不同质量的磷酸倒入装有丙酮中，搅拌均匀形成磷酸丙酮溶液，将步骤二中不同粒度区间的粉末倒入对应的溶液中进行磷化处理，搅拌均匀同时加热将溶液蒸干；步骤四：烘干：将步骤三磷化后的粉末烘干；步骤五：粒径搭配：将步骤四的不同粒径的铁硅铝粉充分混合；步骤六：绝缘包覆：将硅树脂、硬脂酸锌倒入装有丙酮中，搅拌均匀，倒入步骤五中混合均匀后的粉末，搅拌均匀同时进行加热，将溶液蒸干，在蒸干后的粉末中加入纳米二氧化硅粉末，继续搅拌均匀；步骤七：烘干过筛：将步骤六的粉末烘干，研磨后过100目筛；步骤八：压制成型：将步骤七的粉末压制成型得到样品；步骤九：退火烧结：将步骤八所述样品置于气氛炉中，于惰性气氛下烧结。2.根据权利要求1所述的一种低损耗高叠加铁硅铝金属磁粉芯制备方法，其特征在于：所述步骤一中气雾化铁硅铝粉末为120目，成分为Al 5.4％、Si 9.6％、Fe 81％；粉末退火处理温度为600～700℃，升温速率5℃/min，保温时间1小时，退火气氛为氢气、氮气、氩气中的一种或几种气体的混合气体，保温结束后快速冷却。3.根据权利要求1所述的一种低损耗高叠加铁硅铝金属磁粉芯制备方法，其特征在于：所述步骤二中不同粒径的铁硅铝粉的粒径区间分别为
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120～+200目、
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200～+400目、
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400目。4.根据权利要求1所述的一种低损耗高叠加铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：王义富，赵万军，严露，汤晓东，
申请(专利权)人：浙江东睦科达磁电有限公司，
类型：发明
国别省市：