專利名稱：制備納米級金屬粉末的方法及用其制備高頻軟磁芯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備納米級晶粒金屬粉末的方法以及用其制備高頻軟磁芯的方法，特別涉及一種通過熱處理結(jié)晶、然后對利用快速凝固方法(RSP)制得的無定形薄帶進行碾壓而得到磁性粉末的制備方法，以及利用這種磁性粉末制備高頻軟磁芯的方法。
背景技術(shù)：
一般而言，用作常規(guī)高頻軟磁體的鐵基無定形軟磁體具有高飽和磁通密度(Bs)，但具有較低的導(dǎo)磁率、較大的磁性變形以及較差的高頻特性。鈷基無定形軟磁體的飽和磁通密度較低，并具有原料昂貴的缺點。如果是無定形軟磁合金，那么難于將其做成條帶形狀，而僅限于形成環(huán)形(toroidal shape)產(chǎn)品。由于鐵氧軟磁體具有較低的高頻損耗以及較小的飽和磁通密度，所以其難于制成密實的產(chǎn)品。由于無定形和鐵氧軟磁體的結(jié)晶溫度較低，所以二者在熱穩(wěn)定性方面的可靠性均較差。
通過纏繞利用快速凝固方法(RSP)制備的無定形薄帶，然后可用作軟磁芯。在這種情況下，軟磁芯地具有非常低的直流電重疊(direct-currentoverlapping)特性、非常低的高頻特性及較差的磁芯損耗，這是由于粉末磁芯產(chǎn)品具有通過在粉末顆粒間形成絕緣層而可均勻分布氣隙的作用，但是在由無定形薄帶纏繞的磁芯的情況下，就沒有氣隙。由此，為提高直流電重疊特性而利用無定形薄帶形成的磁芯具有較薄的間隙。在這種情況下，由于從間隙產(chǎn)生了漏通量，所以效率被降低并且電磁波將對其它的電子產(chǎn)品和人體產(chǎn)生影響。
在扼流圈中使用的用來抑制或消除電子噪聲的軟磁芯可按照下述方式制備，即，將陶瓷絕緣材料涂布在諸如純鐵、Fe-Si-Al合金(下文稱作“Sendust(鐵硅鋁磁合金)”)、Ni-Fe-Mo坡莫合金(下文稱作“MPP(鉬坡莫合金粉末)”)以及Ni-Fe坡莫合金(下文稱作“High Flux(高磁通量)”)的磁性金屬粉末上，然后將成形潤滑劑添加到經(jīng)涂布的金屬粉末上，然后進行壓力和熱處理，從而形成上述軟磁芯。
首先，純鐵粉末磁芯具有磁芯價格便宜的優(yōu)點。然而，其磁芯損耗相對較大。因此，當(dāng)在操作中磁芯過熱并且重疊有高直流(DC)電流時，其導(dǎo)磁率將被大大地降低。
同時，MPP磁芯在100kHz到1MHz的頻率范圍內(nèi)具有極佳的頻率特性，并且在各種金屬粉末中磁芯損耗最低。而且，MPP磁芯具有即使在較高直流電(DC)重疊下其導(dǎo)磁率降低也較小的優(yōu)點。但是，由于MPP磁芯非常昂貴，所以考慮到生產(chǎn)成本，它難于得到應(yīng)用。
高磁通量磁芯在100kHz到1MHz的頻率范圍內(nèi)具有極佳的頻率特性，并且磁芯損耗較低。而且，在所有金屬粉末磁芯中，高磁通量磁芯具有即使在較高直流電(DC)重疊下其導(dǎo)磁率降低也最小的優(yōu)點。
還有，與純鐵磁性相比，“Sendust”磁芯具有非常低的磁芯損耗值?！癝endust”磁芯的頻率特性與MPP和高磁通量磁芯的相當(dāng)，并且比MPP和高磁通量磁芯便宜接近一半。但是，與MPP和高磁通量磁芯相比，其在較大電流下的直流電(DC)重疊特性相對較低。作為結(jié)果，“Sendust”磁芯在不利條件下的使用中受到了限制。
鐵氧軟磁材料的優(yōu)點在于，其在500kHz或更高的頻率上具有良好的導(dǎo)磁率或較小的磁芯損耗，但其飽和磁通密度較小。因此，鐵氧軟磁體在制備密實和輕便產(chǎn)品方面受到了限制。
因此，考慮到價格、磁芯損耗、直流電重疊特性以及磁芯大小，可以使用各種金屬粉末來以各種形式制備出SMPS(開關(guān)式電源)中的平滑扼流圈(smoothing choke coil)，從而用于各種應(yīng)用。但是，所有類型的現(xiàn)有金屬粉末磁芯僅能用在1MHz或更低的頻率內(nèi)，其應(yīng)用在1MHz或更高的頻率內(nèi)則受到限制。
這里，直流電重疊特性是相對于由弱交流電形成的波形的磁芯特性，此波形是在將電源的交流電輸入轉(zhuǎn)化成直流電時產(chǎn)生的，其上重疊有直流電。在直流電重疊在交流電上的情況下，磁芯的導(dǎo)磁率與直流電成比例地下降。這里，直流電重疊特性是按直流電重疊導(dǎo)磁率相對于直流電不重疊狀態(tài)下的導(dǎo)磁率的比例(μ％-百分導(dǎo)磁率)來評估的。
同時，在常規(guī)技術(shù)中，在制備軟磁芯時在粉末顆粒間形成有絕緣層從而使氣隙均勻分布。由此，可使高頻時急劇增加的渦電流損耗降到最小，并且可在整體上保持氣隙，從而可實現(xiàn)在較大電流時具有極佳的直流電重疊特性。但是，在1MHz或更高的頻帶內(nèi)，常規(guī)技術(shù)具有導(dǎo)磁率降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人認識到常規(guī)技術(shù)中的上述缺陷，并鑒于下面幾點實現(xiàn)了本發(fā)明-通過在納米級量級上對鐵基無定形金屬進行熱處理結(jié)晶化所得到的材料在高頻內(nèi)由于納米級晶粒的原因保持極佳的磁性特征；-通過在納米級量級上對鐵基無定形金屬進行熱處理結(jié)晶化所得到的材料，其飽和磁通密度是鐵氧體的四倍，從而制得密實了四分之一的產(chǎn)品，并且其飽和磁通密度高于鈷基無定形合金，其導(dǎo)磁率高于鐵基無定形金屬；-由于通過在納米級量級上對鐵基無定形金屬進行熱處理結(jié)晶化所得到的材料也是鐵基的具有高經(jīng)濟度的結(jié)晶合金，因此，在將該原料碾壓成粉末的情況下，其可提供極佳的熱穩(wěn)定性、可使高頻時的渦電流損耗達到最小、可降低處理成本、并且可被制成為復(fù)雜形狀的產(chǎn)品。
為解決上述問題，本發(fā)明一個目的是提供一種用于制備納米級晶粒金屬粉末以適于功率因數(shù)補償(power factor correction)的方法以及利用其制備高頻軟磁芯的方法，其中，在具有高飽和磁通密度的納米級晶粒磁性合金粉末中添加并涂布有絕緣材料，由此獲得具有最小化渦電流損耗并且在1MHz或更高的高頻上具有極佳導(dǎo)磁率的的納米級晶粒金屬粉末。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于制備納米級晶粒金屬粉末以適于功率因數(shù)補償?shù)姆椒ㄒ约袄闷渲苽涓哳l軟磁芯的方法，其中，所述納米級晶粒具有高飽和磁通密度、高導(dǎo)磁率、低矯頑力以及極佳的熱穩(wěn)定性，由此可制得致密輕便的磁芯產(chǎn)品。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種用于制備納米級晶粒金屬粉末以適于功率因數(shù)補償?shù)姆椒ㄒ约袄闷渲苽涓哳l軟磁芯的方法，其中，利用快速凝固方法(RSP)制得的無定形薄帶被碾壓成具有高組成均勻性和低氧化水平的金屬粉末，由此可實現(xiàn)高質(zhì)量和高可靠性的磁芯產(chǎn)品。
為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種通過利用經(jīng)快速凝固方法(RSP)制得的公知的無定形金屬薄帶來制備具有極佳高頻特性和費用便宜的無定形軟磁芯的方法，其中，公知的鐵基無定形合金包括作為基本成分的鐵、至少一種選自P、C、B、Si、Al、Ge的類金屬元素以及至少一種選自Nb、Cu、Hf、Zr和Ti的過渡金屬。最廣泛使用的合金是FeSiBNbCu基合金。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面所述，它提供的制備具有極佳高頻特性的無定形軟磁芯的方法包括如下步驟對利用快速凝固方法(RSP)制得的鐵基無定形金屬薄帶進行熱處理，然后將其轉(zhuǎn)變成納米級晶粒金屬薄帶；對所述納米級晶粒金屬薄帶進行碾壓以得到納米級晶粒金屬粉末；對所述納米級晶粒金屬粉末進行分類，然后混合成具有最佳均勻組成的粉末顆粒分布；將混合的納米級晶粒金屬粉末與粘結(jié)劑混合，然后成形為磁芯；以及對所述成形的磁芯進行退火，然后用絕緣樹脂涂布所述磁芯。
附圖簡要說明通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進行更詳細的說明可以使本發(fā)明上述的和其它目的及優(yōu)點更清楚，其中

圖1的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明所述的制備高頻軟磁芯的方法；圖2示出了在熱處理后通過透射電子顯微鏡得到的納米級晶粒薄帶的照片；圖3的曲線圖示出了頻率與本發(fā)明所述高頻軟磁芯的導(dǎo)磁率之間的關(guān)系；圖4的曲線圖示出了直流電(DC)重疊特性與本發(fā)明所述高頻軟磁芯的導(dǎo)磁率之間的關(guān)系；以及圖5的曲線圖示出了在納米級量級上對無定形金屬薄帶進行熱處理結(jié)晶化期間導(dǎo)磁率隨著熱處理溫度的變化而產(chǎn)生的變化。
具體實施例方式
下面將結(jié)合圖1到圖5對根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例所述的制備無定形軟磁芯的方法進行說明。
用于獲得納米級晶粒金屬粉末的鐵基無定形合金由這樣一種無定形合金制成，所述無定形合金包括作為基本成分的鐵、至少一種選自P、C、B、Si、Al和Ge的元素以及至少一種選自Nb、Cu、Hf、Zr和Ti的元素。通常得到廣泛使用的是FeSiBNbCu基合金或Fe-X-B基合金，其中X＝至少一種選自Nb、Cu、Hf、Zr和Ti的過渡金屬元素。
參照圖1，其中示出了根據(jù)本發(fā)明所述的制備高頻軟磁芯的方法。通過快速凝固方法(RSP)制得薄帶形式的合金(S1)。然后在400到600℃的溫度下在氮氣中對該無定形薄帶進行熱處理并在納米級量級上結(jié)晶0.2到1.5小時以得到納米級晶粒薄帶(S2)。圖2示出了在納米級結(jié)晶熱處理后通過透射電子顯微鏡觀察到的晶粒大小的照片。如圖2所示，當(dāng)晶粒大小為10到20nm時，可得到最適合的特性。當(dāng)晶粒大小超出10到20nm的范圍時，導(dǎo)磁率降低。
在進行納米級結(jié)晶熱處理中將溫度設(shè)置成400℃到600℃的原因是，納米級結(jié)晶在400℃或更低的溫度下不會發(fā)生，而在600℃或更高的溫度下，在制得納米級結(jié)晶核心后可能會出現(xiàn)結(jié)晶晶粒的生長。
還有，當(dāng)熱處理溫度較低時，納米級結(jié)晶熱處理所需的時間較長，而當(dāng)熱處理溫度較高時，納米級結(jié)晶熱處理所需的時間則較短。因此，當(dāng)熱處理溫度為400℃的下限值時，納米級結(jié)晶熱處理的時間優(yōu)選地為1.5小時，而當(dāng)熱處理溫度為600℃的上限值時，納米級結(jié)晶熱處理的時間優(yōu)選地為0.2小時，在得到納米級晶粒金屬薄帶之后，可通過在壓碎機中對該納米級晶粒金屬薄帶進行碾壓以得到納米級晶粒金屬粉末(步驟S3)。如果在碾壓中適當(dāng)設(shè)置碾壓條件，即，碾壓速度和碾壓時間，則可制得具有不同粉末顆粒、不同形狀、不規(guī)則原子排列態(tài)的各種類型的粉末。
由于利用物理碾壓方法得到的金屬粉末與利用普通流體噴射方法得到的金屬粉末相比具有組成均勻性和低氧化水平的特點，所以使用本發(fā)明得到的金屬粉末而制得的產(chǎn)品具有極佳的均勻性。也就是說，根據(jù)本發(fā)明所述碾壓過程得到金屬粉末的方法解決了由于按常規(guī)流體噴射方法得到的粉末的均勻性降低而在大規(guī)模生產(chǎn)中引起產(chǎn)品劣化的問題。
之后，對經(jīng)碾壓過程得到的碾壓的納米級晶粒金屬粉末進行粉末分類過程，由此將粉末分成可通過-100～+140篩目和可通過-140～+200篩目的粉末，然后將它們混合成粉末顆粒，該粉末顆粒的分布是包括15～65％的通過-100～+140篩目的粉末和35～85％的通過-140～+200篩目的粉末(S4)。
上述粉末顆粒分布是可得到最佳物理特性和組成均勻性的粉末顆粒組成比。在優(yōu)選組成的情況下，該納米級晶粒金屬粉末呈現(xiàn)出約80～82％的最高密度。
將金屬粉末顆粒分布設(shè)為包括15～65％的通過-100～+140篩目的粉末和35～85％的通過-140～+200篩目的粉末的原因在于，如果通過-100～+140篩目的粉末為15％或更少，則不能得到125或更高的導(dǎo)磁率，如果通過-100～+140篩目的粉末為65％或更多，則由于在成形中會產(chǎn)生裂縫而不能得到標(biāo)定特征的磁芯。
然后，為了將如上所述制得的納米級晶粒金屬粉末制備成用于感應(yīng)器(inductor)中的軟磁芯，需將該金屬粉末與起到粘結(jié)劑和絕緣體作用的陶瓷(如MgO、V2O5)或1.5wt％～5wt％的低熔點玻璃混合起來(S5)，然后進行干燥。在粘結(jié)劑的含量為1.5wt％或更少的情況下，絕緣材料的量是不充足的，從而使10MHz和1V下的高頻導(dǎo)磁率下降。相反，在粘結(jié)劑的含量為5wt％或更多的情況下，絕緣材料的量是過量的，由此會使納米級晶粒金屬粉末的密度下降，進而使其高頻特性導(dǎo)磁率下降。
當(dāng)混合有低熔點的MgO、V2O5或玻璃時，為了干燥低熔點的MgO、V2O5或玻璃，干燥過程需使用溶劑。在干燥后，將大堆粉末磨碎，然后重新碾壓，從而將陶瓷涂布在金屬粉末上(S6)。
將選自Zn、ZnS和硬脂酸鹽的潤滑劑添加到經(jīng)涂布的粉末中，然后混合(S6)。之后，使用壓床在約14～18噸/cm2的成形壓力下形成環(huán)形(torodial)磁芯(S7)。使用潤滑劑是為了減小在粉末顆粒之間或成形體與模具之間的摩擦力。優(yōu)選地混合入2wt％或更少的常用Zn-硬脂酸鹽。
然后，對按上述內(nèi)容形成的環(huán)形磁芯進行熱處理，即，在300～500℃的空氣中進行0.2到3.8小時的退火，從而除掉殘存的張力和形變(S8)。在300℃或更低或者在500℃或更高的溫度條件下進行退火的情況下，不管熱處理時間怎樣也不能得到所需要的高頻導(dǎo)磁率。
此后，為防止水分和空氣對磁芯特性的影響，將聚酯或環(huán)氧樹脂涂布在磁芯的表面，從而制得納米級晶粒軟磁芯(S9)。這里，環(huán)氧樹脂涂層的厚度一般優(yōu)選地為50～200μm左右。
下面將通過實施例更詳細地說明本發(fā)明。
實施例1將利用快速凝固方法(RSP)制得的含有Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9組分的無定形薄帶在540℃的氮氣中熱處理40分鐘，以得到納米級晶粒薄帶。如圖2所示，結(jié)晶晶粒的大小為10到15nm。經(jīng)使用壓碎機碾壓該納米級晶粒薄帶后，通過對粉末顆粒進行分類和測量，以得到50％的通過-100～+140篩目的粉末以及50％的通過-140～+200篩目的粉末。
然后，將制得的納米級晶粒粉末與3wt％的低熔點玻璃混合，然后干燥。干燥后，使用球磨對所述混合有低熔點玻璃的大堆粉末再次碾壓，然后將0.5wt％的Zn-硬脂酸鹽添加到經(jīng)碾壓的粉末中并與其混合。此后，使用成芯模具在16噸/cm2的成形壓力下將混合有Zn-硬脂酸鹽的粉末成形，從而制得環(huán)形磁芯。
此后，將磁芯成形體在450℃的溫度下退火30分鐘，然后將環(huán)氧樹脂涂布在磁芯的表面，其厚度為100μm。然后測量高頻特性和直流電重疊特性，并表明在下面的表1以及圖3和圖4中。
根據(jù)頻率的導(dǎo)磁率評估如下。
將漆包銅導(dǎo)線纏繞30圈，然后使用精密LCR測量儀對從1kHz到10MHz的漆包銅導(dǎo)線纏繞30圈的電感L(μH)進行測量。然后，通過環(huán)形磁芯的關(guān)系得到導(dǎo)磁率(μ)，即，L＝(0.4πμN2A×10-2)/l。在這里，N代表圈數(shù)，A代表磁芯的截面積，l代表磁路的平均長度。測量條件為交流(AC)電壓為1V，在直流電(DC)不重疊的狀態(tài)下，即IDC＝0A。
此外，改變直流值，可測量導(dǎo)磁率的變化，并可測試直流電(DC)重疊特性。這里，測量條件為頻率為100kHz，交流(AC)電壓為1V。
另外，在表1中，Magnetics公司的“Sendust”和市場上可得到的“HighFlux”和“MPP”分別被作為常規(guī)原料1至3，用以與本發(fā)明的原料相比。在表1中，比較了本發(fā)明的原料與常規(guī)原料在100kHz和10MHz頻率處的導(dǎo)磁率以及在50Oe時的直流電(DC)重疊特性。常規(guī)原料的測量值可從各公司提供的目錄所記載的值中得到。
表1

如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明制得的高頻感應(yīng)器磁芯通常比利用常規(guī)方法制得的“Sendust”、“High Flux”和“MPP”呈現(xiàn)出更高的導(dǎo)磁率。
如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明制得的被稱為納米粉末磁芯的感應(yīng)器磁芯的直流電(DC)重疊特性比“High Flux”磁芯的低，但通常也表現(xiàn)出較高的值。
從上面的結(jié)果可以看出，通過使用納米級晶粒金屬粉末可制得具有極佳高頻特性和較大直流電(DC)重疊特性的軟磁芯。
實施例2在實施例2中，薄帶的導(dǎo)磁率和結(jié)晶晶粒的大小得到了測量，其中，晶粒是在380到620℃的溫度下在氮氣中通過納米級結(jié)晶和熱處理無定形金屬薄帶0.2到2小時而得到的。圖5表明隨著熱處理溫度變化的導(dǎo)磁率變化，表2示出了根據(jù)熱處理溫度和熱處理時間的結(jié)晶晶粒的大小。
在圖5中，根據(jù)最適合的時間對導(dǎo)磁率進行了比較，該導(dǎo)磁率是薄帶狀態(tài)下的導(dǎo)磁率。僅有當(dāng)薄帶狀態(tài)的導(dǎo)磁率為15000或更高時，形成磁芯后在100kHz和1V下才會體現(xiàn)出125或更高的導(dǎo)磁率。
從圖5中可看出，在400到600℃的范圍內(nèi)體現(xiàn)出15000或更高的導(dǎo)磁率，而在400℃或更低或者在600℃或更高的溫度下則沒有體現(xiàn)出這樣的導(dǎo)磁率。
表2


如表2所示，當(dāng)熱處理溫度為420、540、600℃時，可得到大小為10～20nm的結(jié)晶晶粒。如果在380℃下熱處理薄帶2小時，則可得到大小為8～15nm的結(jié)晶晶粒，其也表現(xiàn)出非常低的結(jié)晶晶粒比。如果在620℃下熱處理薄帶0.12小時，則可得到大小為15～25nm的結(jié)晶晶粒。
由此，為制得大小為10～20nm范圍內(nèi)并具有極佳導(dǎo)磁率的結(jié)晶晶粒，熱處理溫度的范圍優(yōu)選地為400到600℃。
實施例3按與實施例1相同的方式制得無定形薄帶。在納米級金屬粉末的粉末顆粒中，通過-100～+140篩目的粉末為70％，通過-140～+200篩目的粉末為30％。當(dāng)通過擠壓成形機形成磁芯時，形成磁芯后，在磁芯的表面會出現(xiàn)裂縫。由此，在經(jīng)過熱處理后，磁芯會破裂。
如果通過-100～+140篩目的粉末為65％或更多，那么從改變金屬粉末的粉末顆粒分布的實驗可以看到，在成形過程中會出現(xiàn)裂縫，并且不能得到具有所需特性的磁芯。
實施例4按與實施例1相同的方式制得無定形薄帶。在用作無定形金屬粉末的粉末顆粒中，通過-100～+140篩目的粉末為10％，通過-140～+200篩目的粉末為90％。當(dāng)在涂布后對磁性特征進行評估時，在100kHz時的導(dǎo)磁率為105，其與50％的通過-100～+140篩目的粉末和50％的通過-140～+200篩目的粉末的實施例1中的磁芯相比下降了16％。
如果使用15％或更少的通過-100～+140篩目的粉末，那么從改變金屬粉末的粉末顆粒分布的實驗中可以看到，將不能得到125或更高的導(dǎo)磁率。
實施例5按與實施例1相同的方式制得無定形薄帶。其中以重量百分數(shù)為單位的用作粘結(jié)劑的低熔點玻璃的含量分別為1.3％、1.5％、4.5％和5.5％。
在其中通過加入1.3wt％的低熔點玻璃而制得磁芯的情況下，其在10MHz和1V下的高頻導(dǎo)磁率為100左右。同時，在其中通過加入5.5wt％的低熔點玻璃而制得磁芯的情況下，其在10MHz和1V下的高頻導(dǎo)磁率為95左右。這是當(dāng)在加入過量的低熔點玻璃而導(dǎo)致納米級晶粒金屬粉末的密度減小時所發(fā)生的現(xiàn)象。
此外，在其中通過加入1.5wt％至4wt％的粘結(jié)劑而制得磁芯的情況下，沒有出現(xiàn)大的問題。
實施例6按與實施例1相同的方式制得無定形薄帶。在進行退火過程時，熱處理溫度被改變?yōu)?90、300、400、500和510℃，并且熱處理時間被從10分鐘改變?yōu)?小時。表3表明了在相同溫度下具有最高導(dǎo)磁率的熱處理時間的變化，以及導(dǎo)磁率隨最高熱處理時間的變化。
表3

從表3中可以看出，在300、400和500℃可以實現(xiàn)105或更高的導(dǎo)磁率。而在290和510℃則不能實現(xiàn)105或更高的導(dǎo)磁率。也就是說，退火過程優(yōu)選地在300℃或更高以及500℃或更低的溫度下進行。
如上所述，通過使用含有貴重元素的鐵基無定形金屬薄帶制得本發(fā)明的軟磁芯，就可以因軟磁芯包括納米級晶粒而提供不同于常規(guī)磁芯的成本競爭力和在1MHz時極佳的高頻特性。這是由于鐵基納米級晶粒合金具有高飽和磁通密度、高導(dǎo)磁率、低矯頑力以及極佳的熱穩(wěn)定性，由此可制得致密輕便的磁芯產(chǎn)品。
而且，與通過常規(guī)流體噴射方法制得的粉末相比，本發(fā)明中通過對利用快速凝固方法(RSP)制得的固化薄帶進行碾壓得到的納米級晶粒金屬粉末具有較高的組成均勻性和較低的氧化水平，這意味著納米級晶粒金屬粉末可用于需要高質(zhì)量和高可靠性的產(chǎn)品。進一步而言，具有極佳高頻特性的納米級晶粒軟磁芯可廣泛地應(yīng)用于需要高頻特性、緊密性、輕便性、高質(zhì)量和高可靠性的開關(guān)式電源(SMPS)、DC轉(zhuǎn)換器以及噪聲過濾器中。
如上所述，結(jié)合特定的優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明。然而，本發(fā)明不限于上面的實施例，對于本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員而言可以做出各種修飾和變化而不會脫離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種制備具有極佳高頻特性的無定形軟磁芯的方法，包括如下步驟對利用快速凝固方法(RSP)制得的鐵基無定形金屬薄帶進行熱處理，然后將其轉(zhuǎn)變成納米級晶粒金屬薄帶；對所述納米級晶粒金屬薄帶進行碾壓以得到納米級晶粒金屬粉末；對所述納米級晶粒金屬粉末進行分類，然后混合成具有最佳均勻組成的粉末顆粒分布；將混合的納米級晶粒金屬粉末與粘結(jié)劑混合，然后成形為磁芯；以及對所述成形的磁芯進行退火，然后用絕緣樹脂涂布所述磁芯。
2.如權(quán)利要求1所述的制備軟磁芯的方法，其特征在于，所述納米級結(jié)晶熱處理在400～600℃下在氮氣中進行0.2～2小時。
3.如權(quán)利要求1所述的制備軟磁芯的方法，其特征在于，粉末顆粒分布由15～65％的通過-100～+140篩目的第一粉末和35～85％的通過-140～+200篩目的第二粉末組成。
4.如權(quán)利要求1所述的制備軟磁芯的方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑包括1.5到5wt％的低熔點玻璃。
5.如權(quán)利要求1所述的制備軟磁芯的方法，其特征在于，所述退火過程在300～500℃的溫度下在空氣中進行0.2到3.8小時。
6.一種制備納米級晶粒金屬粉末以在具有極佳高頻特性的軟磁芯中使用的方法，包括如下步驟對利用快速凝固方法(RSP)制得的鐵基無定形金屬薄帶進行熱處理，然后將其轉(zhuǎn)變成納米級晶粒金屬薄帶；對所述納米級晶粒金屬薄帶進行碾壓以得到納米級晶粒金屬粉末；對所述納米級晶粒金屬粉末進行分類，然后混合成具有最佳均勻組成的粉末顆粒分布，所述粉末顆粒分布包括15～65％的通過-100～+140篩目的第一粉末和35～85％的通過-140～+200篩目的第二粉末。
7.如權(quán)利要求6所述的制備納米級晶粒金屬粉末的方法，其特征在于，用于制得所述納米級晶粒金屬粉末的所述鐵基無定形金屬薄帶由作為基本成分的鐵、至少一種選自P、C、B、Si、Al和Ge的元素以及至少一種選自Nb、Cu、Hf、Zr和Ti的元素組成。
8.如權(quán)利要求7所述的制備納米級晶粒金屬粉末的方法，其特征在于，所述無定形金屬薄帶的納米級結(jié)晶熱處理在400～600℃下在氮氣中進行0.2～2小時。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種通過對利用快速凝固方法(RSP)制得的無定形薄帶進行熱處理和結(jié)晶并對其進行碾壓而得到納米級無定形軟磁粉末的方法。具有極佳高頻特性的無定形軟磁芯通過如下步驟獲得對利用RSP制得的鐵基無定形金屬薄帶進行熱處理，然后將其轉(zhuǎn)變成納米級晶粒金屬薄帶；對該納米級晶粒金屬薄帶進行碾壓以得到納米級晶粒金屬粉末；對該納米級晶粒金屬粉末進行分類，然后混合成具有最佳均勻組成的粉末顆粒分布；將混合的納米級晶粒金屬粉末與粘結(jié)劑混合，然后成形為磁芯；以及對成形的磁芯進行退火，然后用絕緣樹脂涂布該磁芯。
文檔編號B22F9/04GK1579682SQ20031010234
公開日2005年2月16日 申請日期2003年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月14日
發(fā)明者宋容卨, 金希鎮(zhèn) 申請人:阿莫先思電子電器有限公司