一种铁硅磁粉芯及其制备方法与电感技术

本发明专利技术涉及一种铁硅磁粉芯及其制备方法与电感，所述制备方法包括如下步骤：(1)混合铁硅合金磁粉与表面处理剂，得到表面处理磁粉；(2)混合钝化剂、溶剂和步骤(1)所述表面处理磁粉，得到钝化磁粉；(3)对步骤(2)所述钝化磁粉进行有机绝缘粘结，得到粘结磁粉；(4)混合脱膜剂和步骤(3)所述粘结磁粉，得到混合磁粉料；(5)对步骤(4)所述混合磁粉料进行压制成型和退火处理，得到所述铁硅磁粉芯。由本发明专利技术提供的制备方法得到的铁硅磁粉芯提升了绝缘效果，降低了涡流损耗，改善了磁粉芯温升后损耗升高且温升过快的问题。且温升过快的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种铁硅磁粉芯及其制备方法与电感


[0001]本专利技术属于软磁合金材料和粉末冶金
，涉及一种铁硅磁粉芯的制备方法，尤其涉及一种铁硅磁粉芯及其制备方法与电感。

技术介绍

[0002]由铁和硅两种元素组成的合金磁粉及其制造的磁粉芯，凭借较高的直流叠加特性、无噪音、低成本等特点，在交流电感、输出电感、光伏电源逆变器电感、新能源充电桩升压电感等各个方面得到了广泛应用。随着快速充电的需求和电力电子技术的发展，功率密度快速提升，对磁性电感元件也提出更高的要求，尤其是负载增加和直流叠加提高，使得铁硅磁芯需耐受更大电流。大电流将导致磁芯快速升温，这将使得铁硅损耗进一步增大，如此循环下，最终将导致磁芯失效。
[0003]金属软磁磁粉芯主要工艺过程为，将金属粉末与绝缘材料混合，由此在粉末表面形成一层均匀而致密的绝缘材料，粉末干燥后加润滑粉，然后在压机的模具中成型出所需形状产品，最后在一定气氛及温度条件下对产品做热处理，消除产品中缺陷和多余非磁性物质，得到综合性能良好的产品。从以上制造过程可知，影响磁芯损耗和温度特性的主要因素是铁硅磁粉和所用绝缘材料。铁硅合金损耗
‑
温升是其特性，能改变其温升特性的地方，只能从绝缘材料上入手。
[0004]CN 112530656A公开了一种低损耗铁硅磁粉芯的制备方法，包括以下步骤：合金熔炼、破碎、分筛、表面处理、绝缘包覆、加润滑剂、压制成型、热处理和表面涂层处理；其中，分筛过程中采用
‑
325目：
‑
250目：
‑r/>120目＝2：3：1的质量比进行粉料配比；热处理完成后对磁粉芯表面进行涂层处理。本专利技术的低损耗铁硅磁粉芯的主要成分为二元系铁硅合金并添加0.22～0.25％的铬元素和0.08～0.15％的钒，硅6.7～7.0％，余量为铁。本专利技术制备的铁硅磁粉芯，饱和磁通密度可以达到1.6T以上，其50kHz，500Gs体积比损耗Pcv可以低至125～135mW/cm3，该专利技术的铁硅磁粉芯具有高饱和磁通密度低损耗的优点。
[0005]CN 113299451A公开了一种FeNi纳米粒子/环氧树脂复合包覆的铁硅磁粉芯，其制备方法包括粉末混合步骤、改性步骤、绝缘包覆步骤、烘干步骤、模压成型步骤和真空退火处理步骤。该专利技术以铁硅粉末为主体，表面构建一层FeNi纳米颗粒/环氧树脂包覆层，所得铁硅磁粉芯与现有相关产品相比，具有磁损耗低、磁导率高、产品致密度高、成本较低等优点。
[0006]以上技术方案中均有对磁粉芯的低损耗进行了改善，但是CN 112530656A还存在成型压力过高、粉末粒度级配复杂的不足，对磁芯温升后损耗变化部分未涉及公开充分的问题，另外铁硅合金制粉使用到微量元素如铬、钒等贵金属、成本增加；无法解决铁硅生锈的技术问题，也未取得降低原材料成本的效果。CN 113299451A使用成本高的纳米FeNi材料、烘干处理需在真空环境等特性工艺，另外未充分说明FeNi材料在该专利技术中的作用、实施例中样品的磁导率并未显著提升；同时该专利技术所得磁粉芯损耗高于同行业标准、没有明显优势、也并未说明损耗随磁芯温度升高后的变化规律。
[0007]因此，如何改善磁芯随温度升高其损耗也增大的问题，是软磁合金材料和粉末冶金
亟需解决的。

技术实现思路

[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种铁硅磁粉芯及其制备方法与电感，通过增强钝化和绝缘效果，改善了磁粉芯的散热性能，有效的解决了铁硅合金类的磁粉芯损耗高且温升过快的问题。
[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铁硅磁粉芯的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0011](1)混合铁硅合金磁粉与表面处理剂，得到表面处理磁粉；
[0012](2)混合钝化剂、溶剂和步骤(1)所述表面处理磁粉，得到钝化磁粉；
[0013](3)对步骤(2)所述钝化磁粉进行有机绝缘粘结，得到粘结磁粉；
[0014](4)混合脱膜剂和步骤(3)所述粘结磁粉，得到混合磁粉料；
[0015](5)对步骤(4)所述混合磁粉料进行压制成型和退火处理，得到所述铁硅磁粉芯。
[0016]本专利技术提供的制备方法通过增强钝化和绝缘效果，将铁硅磁粉芯温升后损耗升高的趋势改变为损耗维持恒定甚至稍有降低，克服了叠加增大带来的温升损耗增加问题。
[0017]本专利技术提供的铁硅合金磁粉为本领域常规铁硅合金磁粉，不做具体限定。
[0018]优选地，步骤(1)所述铁硅合金磁粉的粒径范围为15～150μm，例如可以是15μm、50μm、100μm、125μm或150μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，步骤(1)所述铁硅合金磁粉中，粒径范围为75～150μm的质量占总质量40wt％以上，例如可以是40wt％、45wt％、50wt％、55wt％或65wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0020]优选地，步骤(1)所述铁硅合金磁粉中，粒径范围为15～35μm的质量占总质量30％以上，例如可以是30wt％、40wt％、45wt％、50wt％或55wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0021]本专利技术提供的铁硅合金磁粉的粒径范围增加了低成本材料的使用率。
[0022]优选地，步骤(1)所述表面处理剂包括有机铝气溶胶。
[0023]本专利技术提供的有机铝气溶胶可有效的改善铁硅合金磁粉的表面状态，有利于其进行钝化处理。
[0024]优选地，步骤(1)所述表面处理剂的质量为铁硅合金磁粉的0.5～1.5wt％，例如可以是0.5wt％、0.8wt％、1wt％、1.2wt％或1.5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0025]优选地，步骤(1)所述混合后还包括烘干。
[0026]优选地，所述烘干的温度为75～85℃，例如可以是75℃、78℃、80℃、82℃或85℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0027]优选地，步骤(2)所述钝化剂包括水溶性无机材料，优选为磷酸和/或磷酸二氢铝。
[0028]优选地，步骤(2)所述钝化剂的质量为所述铁硅合金磁粉的0.15～2.5wt％，例如
可以是0.15wt％、0.5wt％、0.8wt％、1wt％、1.2wt％、1.5wt％、2wt％或2.5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0029]优选地，步骤(2)所述溶剂包括去离子水。
[0030]优选地，步骤(2)所述溶剂的质量为钝化剂的1.5～3倍，例如可以是1.5倍、1.8倍、2倍、2.5倍或3倍，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0031]优选地，步骤(2)所述混合后还包括干燥。
[0032]优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁硅磁粉芯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)混合铁硅合金磁粉与表面处理剂，得到表面处理磁粉；(2)混合钝化剂、溶剂和步骤(1)所述表面处理磁粉，得到钝化磁粉；(3)对步骤(2)所述钝化磁粉进行有机绝缘粘结，得到粘结磁粉；(4)混合脱膜剂和步骤(3)所述粘结磁粉，得到混合磁粉料；(5)对步骤(4)所述混合磁粉料进行压制成型和退火处理，得到所述铁硅磁粉芯。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述铁硅合金磁粉的粒径范围为15～150μm；优选地，步骤(1)所述铁硅合金磁粉中，粒径范围为75～150μm的质量占总质量40wt％以上；优选地，步骤(1)所述铁硅合金磁粉中，粒径范围为15～35μm的质量占总质量30％以上；优选地，步骤(1)所述表面处理剂包括有机铝气溶胶；优选地，步骤(1)所述表面处理剂的质量为铁硅合金磁粉的0.5～1.5wt％；优选地，步骤(1)所述混合后还包括烘干；优选地，所述烘干的温度为75～85℃。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述钝化剂包括水溶性无机材料，优选为磷酸和/或磷酸二氢铝；优选地，步骤(2)所述钝化剂的质量为所述铁硅合金磁粉的0.15～2.5wt％；优选地，步骤(2)所述溶剂包括去离子水；优选地，步骤(2)所述溶剂的质量为钝化剂的1.5～3倍；优选地，步骤(2)所述混合后还包括干燥。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述有机绝缘粘结前还包括混合硅烷偶联剂与步骤(2)所述钝化磁粉；优选地，所述硅烷偶联剂的质量为所述铁硅合金磁粉的0.15～0.5wt％；优选地，步骤(3)所述有机绝缘粘结的方式为：混合粘结剂溶液与步骤(2)所述钝化磁粉，干燥并过筛；优选地，所述粘结剂溶液中的粘结剂包括有机硅树脂；优选地，所述粘结剂溶液中的溶剂包括丙酮；优选地，所述粘结剂溶液中粘结剂的质量为所述铁硅合金磁粉的0.3～1.5wt％；优选地，所述粘结剂溶液中溶剂的质量为粘结剂的1～5倍；优选地，所述过筛的目数为80～200目。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述脱膜剂包括硬脂酸锌；优选地，步骤(4)所述脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂军武，杜阳忠，王素平，陈千，王春，
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：