一种提升生坯与成品磁芯强度的铁硅软磁粉芯的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种提升生坯与成品磁芯强度的铁硅软磁粉芯的制备方法，属于铁硅软磁粉芯的制备技术领域。本发明专利技术首先用纳米氧化硅和纳米氧化铝的混合乙醇溶液对气雾化铁硅磁粉进行绝缘包覆，压制成生坯，再将生坯放入由硼酸钠、氢氧化钠、丙三醇、聚氨酯分散液和水配制成的反应强化液中浸泡，烘干，高温退火处理，得到铁硅软磁粉芯。所述铁硅软磁粉芯的生坯强度提高为130

【技术实现步骤摘要】
一种提升生坯与成品磁芯强度的铁硅软磁粉芯的制备方法


[0001]本专利技术属于铁硅软磁粉芯的制备
，更具体地说，它涉及一种提升生坯与成品磁芯强度的铁硅软磁粉芯的制备方法。

技术介绍

[0002]气雾化铁硅软磁粉芯以较高的饱和磁感应强度、良好的直流叠加特性和较高的电阻率广泛用于中大功率电力电子装备中。铁硅软磁粉芯的制备工艺一般分为绝缘包覆、压制成形和去应力退火三个部分。由于气雾化铁硅粉末球形度较高，在压制过程中存在不易成形的问题，且软磁粉芯的热处理不是高温烧结，仅是在不高的温度下进行去应力退火，由此导致铁硅软磁粉芯成形后的生坯与退火后的成品磁芯均存在强度低的问题。
[0003]为了在不影响软磁粉芯磁性能的前提下有效解决强度低的问题，目前粉芯行业在软磁粉芯制备过程中设置了一道浸润工序，即将退火后的软磁粉芯放入一定浓度的树脂溶液中浸泡一定时间，让树脂浸入粉芯内部的气隙之中，再通过低温烘烤使粉芯气隙内的树脂固化。该工序可以大幅提高软磁粉芯成品磁芯的强度，但也存在一些不足之处：第一、该工序所用浸润液的成分一般均为有机树脂，耐热性较差，在高温下会分解造成磁芯强度大幅降低，因此浸润工序目前只能设置在退火工序之后，由此造成只能提高软磁粉芯成品磁芯的强度，而无法解决软磁粉芯生坯强度差的问题；第二、由于浸润液中树脂占比较高，在烘烤过程中大量树脂会因体积膨胀而溢出粉芯表面，出现溢胶现象，从而对磁粉芯外观产生不良影响。由此可见，专利技术一种能同时提高软磁粉芯生坯强度与成品磁芯强度，且不会影响产品性能与外观良品率的方法具有重要意义。

技术实现思路

[0004]为了解决了铁硅软磁粉芯生坯和成品磁芯强度差的问题，本专利技术提供一种提升生坯与成品磁芯强度的铁硅软磁粉芯的制备方法。
[0005]本专利技术将气雾化铁硅粉末放入纳米氧化硅和纳米氧化铝的混合乙醇溶液中进行绝缘包覆，再将压制成形的铁硅软磁粉芯生坯放入硼酸钠、氢氧化钠、水、丙三醇和聚氨酯分散液制成的反应强化液中浸泡，烘干，然后再进行高温退火处理。
[0006]一种提升生坯与成品磁芯强度的铁硅软磁粉芯的制备操作步骤如下：（1）将1kg气雾化铁硅合金粉末和405
‑
714g混合乙醇溶液混合均匀，反应实现绝缘包覆，得到混合物；所述混合乙醇溶液由3
‑
6g纳米氧化硅、2
‑
8g纳米氧化铝和400
‑
700g乙醇混合均匀制成；将混合物烘干，过80目筛网，在1600
‑
2000MPa条件下，压制成环形生坯；所述环形生坯的拉断强度为130
‑
234N；（2）将5kg环形生坯放入2000
‑
3000g反应强化液中浸泡，浸泡时间为30
‑
70min、浸泡温度为60
‑
90℃，得到强化生坯；所述反应强化液由500
‑
1000g硼酸钠、1500
‑
2500g氢氧化钠、250
‑
750g丙三醇、300
‑
500g聚氨酯分散液和250
‑
2450g水混合均匀制成；
（3）将强化生坯进行退火处理，得到铁硅软磁粉芯；所述铁硅软磁粉芯的拉断强度为638
‑
762N。
[0007]进一步的技术方案如下：步骤（1）中，绝缘包覆反应时间为30
‑
90min；所述混合物的烘干温度为120
‑
160℃。
[0008]步骤（3）中，所述退火处理：在氮气气氛中，200℃
‑
300℃条件下保温30
‑
60min；升温至700
‑
900℃，保温40
‑
90min。
[0009]本专利技术的有益技术效果体现在以下方面：1、本专利技术没有采用单一通过有机树脂提高粉芯强度的传统工艺途径，而是同时利用磁粉颗粒表面的绝缘层与反应强化液反应生成的无机产物的高粘性和高热稳定性以及反应强化液中有机树脂的高粘性两方面优势来解决磁芯生坯和成品强度低的问题。具体而言，本专利技术首先在磁粉颗粒表面形成均匀致密的纳米氧化硅和纳米氧化铝绝缘层，然后让纳米氧化硅和纳米氧化铝与反应强化液中的硼酸钠与氢氧化钠反应，在磁粉表面生成高粘性的无机反应产物硅酸钠和偏铝酸钠，从而增强磁粉之间的连接强度，提高磁粉芯生坯的强度；其次，反应强化液中的聚氨酯分散液与作为溶剂的丙三醇和水，可以减缓氢氧化钠和硼酸钠的溶解速度，从而降低磁粉表面的纳米氧化物和反应强化液中硼酸钠与氢氧化钠的反应速度，避免了磁芯表面附近的磁粉颗粒因绝缘层剧烈反应，生成大量高粘性无机反应产物堵塞磁粉间气隙阻碍反应强化液经气隙充分浸润至磁芯内部的问题，从而在粉芯内部的磁粉表面也可获得均匀的高粘性无机反应产物，进而有效提高粉芯的整体强度；再次，两种高粘性无机反应产物为耐高温无机物，不会因高温退火而分解，因此可以有效避免退火后成品磁芯强度降低的问题；最后，反应强化液中加入适量的聚氨酯分散液，可以利用聚氨酯的高粘性增加铁硅软磁粉芯生坯的强度，但因为加入量不多且聚氨酯在后续高温热处理中会分解，所以可以在提高粉芯生坯强度的同时，完全避免常规有机树脂浸润工艺中存在的成品磁芯表面烘烤溢胶的问题。
[0010]表12、本专利技术方法所制得的铁硅软磁粉芯的强度提升效果显著，并且成本低，操作简单。表1为本专利技术实施例1制备的铁硅软磁粉芯与常规浸润增强工艺制备的相同磁导率级别（60
±
8%）的铁硅软磁粉芯的生坯强度以及成品磁芯的强度与磁性能的对比数据，生坯与成
品磁芯均为外径27mm、内径15mm、高度12mm的环形磁芯。可以看出，本专利技术可以显著提升铁硅软磁粉芯生坯与成品磁芯的拉断强度，但不会影响铁硅粉芯的磁电性能。
具体实施方式
[0011]下面将结合具体的实施例，对本专利技术作进一步的详细描述。
[0012]实施例1一种提升生坯与成品磁芯强度的铁硅软磁粉芯的制备操作步骤如下：（1）取1kg气雾化铁硅合金粉末和405g混合乙醇溶液混合均匀，反应30min实现绝缘包覆。混合乙醇溶液由3g纳米氧化硅、2g纳米氧化铝和400g乙醇混合均匀制成。将混合物在120℃进行烘干。再过80目筛网，并在1600MPa下压制成外径27mm、内径15mm、高度12mm的环形生坯。环形生坯的拉断强度为130N。
[0013]（2）取5kg环形生坯放入2000g反应强化液中，浸泡30min，得到强化生坯。浸泡过程中反应强化液温度为60℃。反应强化液由500g硼酸钠、1500g氢氧化钠、250g丙三醇、300g聚氨酯分散液
‑
80和2450g水混合均匀制成。
[0014]（3）将强化生坯进行退火处理，先在200℃保温30min，然后升温至700℃，保温90min，气氛为氮气；得到铁硅软磁粉芯。
[0015]实施例1制成的环状的铁硅软磁粉芯的外径27mm、内径15mm、高度12mm。成品环状的铁硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升生坯与成品磁芯强度的铁硅软磁粉芯的制备方法，其特征在于制备操作步骤如下：（1）将1kg气雾化铁硅合金粉末和405
‑
714g混合乙醇溶液混合均匀，反应实现绝缘包覆，得到混合物；所述混合乙醇溶液由3
‑
6g纳米氧化硅、2
‑
8g纳米氧化铝和400
‑
700g乙醇混合均匀制成；将混合物烘干，过80目筛网，在1600
‑
2000MPa条件下，压制成环形生坯；所述环形生坯的拉断强度为130
‑
234N；（2）将5kg环形生坯放入2000
‑
3000g反应强化液中浸泡，浸泡时间为30
‑
70min、浸泡温度为60
‑
90℃，得到强化生坯；所述反应强化液由500
‑
1000g硼酸钠、1500
‑
250...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博玮，杨富尧，吴鹏，邹中秋，马剑，韩钰，吴益明，
申请(专利权)人：安徽瑞德磁电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：