一种高出粉率低损耗26μ铁硅软磁粉心的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高出粉率低损耗26μ铁硅软磁粉心的制备方法，通过选用粒度小于180目的铁硅磁粉，以聚乙烯醇溶液对磁粉表面进行改性，选用高热稳定性的高岭土和凹凸棒土粉末作为包覆材料，制备出低磁导率26μ铁硅软磁粉心，包覆工艺对磁粉表面无化学腐蚀破坏作用，能够有效提升铁硅粉心的软磁性能，大幅提升出粉率至98％，降低粉心生产成本。降低粉心生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高出粉率低损耗26
μ
铁硅软磁粉心的制备方法


[0001]本专利技术属于软磁材料
，具体涉及一种高出粉率低损耗26μ铁硅软磁粉心的制备方法。

技术介绍

[0002]铁硅粉心成分一般为Fe
‑
(4.5wt.％～6.5wt.％)Si，饱和磁感应强度高达1.6T，有效磁导率为26
‑
90，具有较高的直流偏置性能。因此可以用于大电流、高功率领域的电力电子器件，如滤波器、电抗器等器件中。但是，铁硅磁粉心损耗较高，所以降低铁硅粉心损耗是目前的研究方向之一。
[0003]专利CN102306525A中公布了磁导率μ＝26的铁硅合金软磁材料及其制造方法，采用占铁硅合金粉末重量的2.3％～2.8％的磷酸以及占铁硅合金粉末重量的0.9％～1.2％的酚醛树脂对铁硅粉心进行绝缘包覆处理，制备出的26μ铁硅粉心产品，在100Oe条件下的直流偏置性能为87.0％，50kHz、100mT条件下的损耗为680mW/cm3。专利CN102314986A中公布的一种铁硅合金磁粉心及其制造方法中，同样采用磷酸和酚醛树脂绝缘包覆方案制备出了26μ铁硅粉心产品，在100Oe条件下的直流偏置性能提高到了94.8％，但是50kHz、100mT条件下的损耗高于680mW/cm3，甚至超过700mW/cm3。专利CN113035541A中公布了改性硅溶胶包覆铁硅粉末的方法及制造铁硅磁粉心的方法，方案中预先配置出磷酸溶液、磷酸二氢铝溶液、硅酸钠溶液，再将磷酸溶液、磷酸二氢铝溶液与水混合均匀制得钝化液，硅溶胶、硅酸钠溶液与水混合均匀制得改性硅溶胶包覆液，最后按照比例将钝化液和包覆液与铁硅粉料混合、加热、搅拌，实现对铁硅粉料的绝缘包覆过程。该方案能够提升铁硅粉心直流偏置性能，但是在100kHz、100mT条件下的损耗为3500mW/cm3，明显高于现有的粉心损耗水平。
[0004]通过现有专利分析可以看出，磷酸钝化方案作为一种简便、成熟方案，广泛应用于铁硅粉心的制备工艺中。并且，采用磷酸钝化方案能够有效提升粉心的强度，满足后续加工、装配的强度需求。但是，磷酸钝化方案，磷酸与铁硅颗粒反应形成的磷酸盐热稳定性较差，在后续的高温热处理过程中容易分解，导致绝缘效果变差，引起磁心损耗上升。因此，本专利选用聚乙烯醇包覆体系，通过引入高热稳定性的高岭土和凹凸棒土粉末作为包覆材料，有效降低铁硅粉心的损耗，并且能够大幅提高低磁导率铁硅粉心的出粉率。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对电子电力器件领域对软磁粉心性能提升需求，提供了一种高出粉率低损耗26μ铁硅软磁粉心的制备方法，采用聚乙烯醇溶液对铁硅磁粉表面进行改性，完全替代常用的磷酸等酸性试剂，采用高热稳定性氧化物对磁粉表面进行绝缘包覆，进一步提升铁硅粉心的软磁性能，工艺过程简便、可控，能够大幅提高出粉率，降低生产成本。
[0006]本专利技术高出粉率低损耗26μ铁硅软磁粉心的制备方法，以聚乙烯醇溶液对磁粉表面进行改性，采用高热稳定性的高岭土和凹凸棒土粉末作为包覆材料，制备出低磁导率26μ铁硅软磁粉心，包覆工艺对磁粉表面无化学腐蚀破坏作用，能够有效提升铁硅粉心的软磁
性能，并大幅提升出粉率。具体包括如下步骤：
[0007]步骤1：向铁硅磁粉中加入聚乙烯醇溶液，常温下搅拌均匀；
[0008]步骤2：向步骤1所得浆料中加入高岭土粉末、凹凸棒土粉末并常温搅拌，获得混合浆料；
[0009]步骤3：将混合浆料加热至80℃～140℃，并继续保温搅拌；待保温搅拌结束后，自然冷却至室温，过筛后得到干燥的粉末；
[0010]步骤4：向步骤3获得的干燥粉末加入脱模剂，混合均匀后，得到待成型的磁粉；
[0011]步骤5：用压机将步骤4制备的待成型磁粉压制成粉心毛坯件；
[0012]步骤6：在惰性气体保护下，将步骤5压制成型的粉心毛坯件在680℃～750℃进行保温，得到半成品磁粉心；
[0013]步骤7：向步骤6的半成品磁粉心表面喷涂一层绝缘、耐高温的环氧树脂涂层，获得金属软磁粉心成品。
[0014]步骤1中，所述铁硅磁粉的原粉粒度≤180目，其成分按质量百分比构成为：Si4.5％～6.5％，余量为Fe。
[0015]步骤1中，所述聚乙烯醇溶液的添加质量为铁硅磁粉质量的9.0％～15.5％，聚乙烯醇溶液的浓度为8.0％～15.0％。
[0016]步骤1中，所述常温搅拌时间5分钟～15分钟，优选8分钟～12分钟。
[0017]步骤2中，所述高岭土粉末的粒度≤1500目，凹凸棒土粉末的粒度≤1000目；所述高岭土粉末的添加质量为铁硅磁粉质量的2.5％～5.5％，凹凸棒土粉末的添加质量是铁硅磁粉质量的3.0％～6.5％。
[0018]步骤2中，所述常温搅拌时间15分钟～40分钟，优选20分钟～30分钟。
[0019]步骤3中，所述保温搅拌时间30分钟～90分钟，优选40分钟～60分钟。
[0020]步骤4中，所述脱模剂选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、滑石粉、云母粉中的一种或多种。
[0021]步骤4中，所述脱模剂的添加质量是铁硅磁粉质量的0.3％～0.8％。
[0022]步骤5中，压制压强为1800MPa～2200MPa。
[0023]步骤6中，所述惰性气体为氢气、氩气或氮气等。
[0024]步骤6中，保温时间为90分钟～150分钟，优选100分钟～120分钟。
[0025]本专利技术制备的低磁导率铁硅软磁粉心的有效磁导率为26μ，并且粉料成品率高达98％。所述铁硅软磁粉心在100Oe条件下的粉心直流偏置性能高于95％，并且在50kHz、100mT条件下的体积损耗Pcv低于620mW/cm3。
[0026]本专利技术的有益效果体现在：
[0027]1、本专利技术采用聚乙烯醇溶液对铁硅粉末表面进行表面改性，相较于常规磷酸钝化方法，本方案对铁硅磁粉表面不产生化学腐蚀作用，因此能够有效提升铁硅粉心的软磁性能。
[0028]2、在制备低磁导率铁硅粉心过程中，常规方案是采用加大磷酸用量，调节粉心磁导率。而磷酸用量增加，一方面会严重腐蚀磁粉表面，另一方面会增加磁粉颗粒之间的黏性，造成绝缘粉料出粉率低、压制成型难脱模的问题。本方案公布的制备方法在制备低磁导率铁硅绝缘粉料的同时，能够有效降低颗粒之间的黏性，从而提高绝缘粉料出粉率，解决脱模难的问题。
[0029]3、本专利技术采用的高岭土和凹凸棒粉末作为绝缘包覆物，具有高热稳定的氧化物。在粉心退火过程中，仍然能够保证结构稳定性和优良的绝缘特性，从而能够进一步提升铁硅颗粒之间的绝缘效果和热稳定性，提升铁硅粉心的软磁性能。
[0030]4、本专利技术采用的高岭土、凹凸棒粉末也具有良好的粘结性能，能够保证金属磁粉心压制后毛坯件的成型强度。所以，本方案中取消了额外添加的粘接剂，从而进一步降低生产工艺成本。
[0031]5、本专利技术制备方法简便，工艺容易控制，成本低，制备出的低磁导率铁硅软磁粉心具备优良的软本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高出粉率低损耗26μ铁硅软磁粉心的制备方法，其特征在于：以聚乙烯醇溶液对磁粉表面进行改性，采用高热稳定性的高岭土和凹凸棒土粉末作为包覆材料，制备出低磁导率26μ铁硅软磁粉心，包覆工艺对磁粉表面无化学腐蚀破坏作用，能够有效提升铁硅粉心的软磁性能，并大幅提升出粉率。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：向铁硅磁粉中加入聚乙烯醇溶液，常温下搅拌均匀；步骤2：向步骤1所得浆料中加入高岭土粉末、凹凸棒土粉末并常温搅拌，获得混合浆料；步骤3：将混合浆料加热至80℃～140℃，并继续保温搅拌；待保温搅拌结束后，自然冷却至室温，过筛后得到干燥的粉末；步骤4：向步骤3获得的干燥粉末加入脱模剂，混合均匀后，得到待成型的磁粉；步骤5：用压机将步骤4制备的待成型磁粉压制成粉心毛坯件；步骤6：在惰性气体保护下，将步骤5压制成型的粉心毛坯件在680℃～750℃进行保温，得到半成品磁粉心；步骤7：向步骤6的半成品磁粉心表面喷涂一层绝缘、耐高温的环氧树脂涂层，获得金属软磁粉心成品。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述铁硅磁粉的原粉粒度≤180目，其成分按质量百分比构成为：Si4.5％～6.5％，余量为Fe。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤凤林，杜晓东，李亚，
申请(专利权)人：扬州领创新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：