程中產(chǎn)生的應(yīng)力；
[0026](3)本發(fā)明所述的磁芯經(jīng)雙層包覆而成，雙層包覆改善了絕緣效果，減少了高頻下占主導(dǎo)的渦流損耗，在l_500kHz范圍內(nèi)具有相對(duì)穩(wěn)定的磁導(dǎo)率，產(chǎn)品更宜于在高頻段使用；
[0027](4)本發(fā)明中采用的絕緣劑為無(wú)機(jī)非金屬材料高溫包覆材料，因其具有良好的熱穩(wěn)定性、電絕緣性以及抗氧化性，可提高熱處理溫度，一般在700?750°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理。在該溫度范圍內(nèi)，溫度越高，晶粒內(nèi)原子的熱運(yùn)動(dòng)使殘余內(nèi)應(yīng)力釋放得越充分，磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)阻力越小，磁導(dǎo)率提高越明顯；同時(shí)因絕緣包覆中含較少有機(jī)質(zhì)，不會(huì)破壞絕緣層，降低側(cè)導(dǎo)率。經(jīng)測(cè)試，用此溫度熱處理后保溫40-50min后樣品的磁性能最好，磁芯的功耗最小、磁導(dǎo)率和品質(zhì)因數(shù)最大。通過提高成型密度和熱處理溫度可制造出有效磁導(dǎo)率為 125、147、160的高磁導(dǎo)率鐵硅鋁磁芯。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步解釋。
[0029]—種鐵硅鋁磁芯的制備方法，包括以下步驟:
[0030](I)用真空感應(yīng)電爐按照成分及重量配比9.0-10.0 % Si,5.0-5.5 % Al,0.1-0.15% Ti,0.05-0.1% Ni,0.01-0.03% Cr，余量為Fe，在真空中進(jìn)行合金冶煉澆鑄成鑄錠。熔煉溫度為1450°C，合金熔化時(shí)間40min。
[0031](2)對(duì)鐵硅鋁合金鑄錠破碎后導(dǎo)入球磨機(jī)磨粉。采用高能球磨工藝，隨著機(jī)械力的增加，顆粒形狀發(fā)生變化，球形度開始破壞，出現(xiàn)扁平化跡象，球磨時(shí)間為60h，球料重量比為10: 1，經(jīng)過60h球磨后粉末幾乎完全扁平化。
[0032](3)經(jīng)過篩分取得粒徑平均為70-80 μ m(100-120目彡25% (wt % ), 120-200目15% (wt% ),200-325目51% (wt% )，余為325目)的粉末，再進(jìn)行純氫氣保護(hù)熱處理。將粉末預(yù)熱至50°C，用磷化液對(duì)鐵硅鋁合金粉進(jìn)行表面磷化處理30min，磷化液的組成為:0.5-1.0%磷酸、98.5?97.8%酒精和1.0?1.2%鉻酐的混合物，所述分?jǐn)?shù)為重量分?jǐn)?shù)，混合磷化液的用量為:混合磷化液占鐵硅鋁磁粉總重量的3-4%。
[0033](4)粉末在120°C溫度下烘干后，向其中添加的物質(zhì)及其所占磷化處理后的鐵硅鋁粉末的重量分?jǐn)?shù)為:硅脂0.2-0.8%、粒度為180-200nm加入量為1.2-2.3%的高電阻率的錳鋅鐵氧體粉料(Mn304:21-24%、ZnO:5-8%, Fe 203:70_73% )和平均粒度為 80_90nm的納米T120.1-0.3%、0.03%氧化鉻(以上均為重量分?jǐn)?shù))作為絕緣介質(zhì)，繼續(xù)焙炒后至干燥。將上述絕緣包覆后的鐵硅鋁粉末加入FK-155膠(0.15-0.22% )、內(nèi)潤(rùn)滑劑MoS2(0.6-1%)、潤(rùn)滑劑硬脂酸(0.2-0.3% )、硬脂酸鋇(0.2-0.3% );上述粉料充分混合均勻。
[0034](5)采用自動(dòng)干粉成型液壓機(jī)成型，壓制壓力為18t/cm2，壓制密度為6.0?6.1g/
3
cm ο
[0035](6)壓制成品后進(jìn)行熱處理。將壓制好的磁芯置于爐中退火，通氮?dú)庖欢螘r(shí)間將爐內(nèi)氧氣排凈，然后在持續(xù)的氮?dú)鈿夥諣t中升溫，升溫速率是4.5°C/min，升溫至730°C時(shí)，保溫40-50min。保溫時(shí)間達(dá)到后，立刻取出磁芯，用鼓風(fēng)機(jī)速冷，然后將退火之后的磁芯放置烘箱中加熱，烘箱溫度設(shè)定為70°C，加熱50min。
[0036](7)將環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑和丙酮混合均勻制成丙酮樹脂，將加熱之后的磁芯放入該溶液中，直至磁芯表面沒有氣泡為止，取出，放置于烘箱中，烘干為止。將固化好的磁芯，用絕緣性高的環(huán)氧樹脂添加酚醛類樹脂進(jìn)行表面噴涂，在涂層上做打碼標(biāo)記，區(qū)分不同用途和工藝的磁環(huán)。
[0037]對(duì)所制備的鐵硅鋁磁芯進(jìn)行性能測(cè)試，所得數(shù)據(jù)如下:
[0038](I) 10kHz時(shí)，磁芯的磁導(dǎo)率μ = 90 ;
[0039](2)在高頻特性方面，l-500kHz頻率范圍內(nèi)磁芯的有效磁導(dǎo)率具有較好的穩(wěn)定性，有效磁導(dǎo)率變化率小于45% ;直流偏磁場(chǎng)下磁導(dǎo)率降低到50%時(shí)的直流偏磁場(chǎng)7000A/m ；
[0040](3)直流疊加特性:10kHz時(shí)，磁芯在100e磁場(chǎng)強(qiáng)度下，初始磁導(dǎo)率系數(shù)=0.43 ；
[0041](4)磁芯的體積比損耗 Pcv(100kHz，0.05T) = 211.3Mw/cm3；
[0042](5)飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度1.05T ;
[0043](6)磁芯溫度系數(shù)a L= 0.399X 10 3V '(-55??150°C )，制品具有良好的溫度穩(wěn)定性；
[0044](7)最高使用頻率850kHz ;最大工作溫度200°C。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鐵硅鋁磁芯制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)鑄錠熔煉:將鐵硅鋁合金澆筑成鑄錠，鑄錠在1450°c以上熔煉40-60min； (2)制粉:將步驟(1)熔煉破碎后的合金導(dǎo)入球磨機(jī)磨粉，至顆粒呈扁平化為止； (3)表面磷化處理:對(duì)粉末進(jìn)行氫氣保護(hù)熱處理，將粉末預(yù)熱至50-80°C，進(jìn)行表面磷化處理； (4)絕緣包覆:將磷化處理后的粉末烘干，向其中加入硅脂、錳鋅鐵氧體粉料、二氧化鈦、氧化鉻后干燥處理；然后加入FK-155膠、內(nèi)潤(rùn)滑劑MoS2、潤(rùn)滑劑硬脂酸、硬脂酸鋇，充分混合均勻； 所述錳鋅鐵氧體粉料中各組分及重量分?jǐn)?shù)為:Mn304:21-24 %、ZnO:5_8%、Fe 203:70-73% ； (5)壓制成型:將步驟(4)處理后的材料壓制成鐵硅鋁磁芯； (6)退火處理:將壓制成型的鐵硅鋁磁芯在氮?dú)夥諊逻M(jìn)行退火處理； (7)表面涂層:將退火處理后的鐵硅鋁磁芯置于丙酮樹脂中浸潤(rùn)，至鐵硅鋁磁芯表面沒有氣泡為止，后烘干；用環(huán)氧樹脂添加酚醛樹脂在鐵硅鋁磁芯表面進(jìn)行噴涂。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵硅鋁磁芯制備方法，其特征在于，步驟(1)中鐵硅鋁合金中各組分及其重量分?jǐn)?shù)為:9.0-10.0% S1、5.0-5.5% Α1、0.1-0.15% T1、0.05-0.1% N1、0.01-0.03% Cr，余量為 Fe。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵硅鋁磁芯制備方法，其特征在于，步驟(2)中球磨時(shí)間為60h，球料重量比為10: 1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵硅鋁磁芯制備方法，其特征在于，步驟(3)中，對(duì)步驟(2)制粉獲得的粉末進(jìn)行篩分處理獲得平均粒徑為70-80um的粉末后再進(jìn)行氫氣保護(hù)熱處理。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鐵硅鋁磁芯制備方法，其特征在于，所述平均粒徑為70-80um的粉末中100-120目彡25%，120-200目15%，200-325目51%，余量為325目，上述單位均為重量分?jǐn)?shù)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵硅鋁磁芯制備方法，其特征在于，步驟(3)中磷化條件為:室溫條件下采用質(zhì)量濃度為0.5-1.0%磷酸、98.5?97.8%酒精、1?1.2%鉻酐的混合液磷化處理15_30min。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵硅鋁磁芯制備方法，其特征在于，步驟(4)中，加入的物質(zhì)及其所占磷化處理后的粉末的重量分?jǐn)?shù)為:將磷化處理后的粉末烘干，向其中加入硅脂0.2-0.8%、平均粒度為180-200nm的錳鋅鐵氧體粉料1.2-2.3 %、平均粒度為80_90nm 二氧化鈦0.1-0.3%、氧化鉻0.03%，后干燥處理;后加入FK-155膠0.15-0.22%、內(nèi)潤(rùn)滑劑MoS20.6-1.0%、潤(rùn)滑劑硬脂酸0.2-0.3%、硬脂酸鋇0.2-0.3%，充分混合均勻。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵硅鋁磁芯制備方法，其特征在于，步驟(5)采用自動(dòng)干粉成型液壓機(jī)成型，壓制壓力為18?20t/cm2，壓制密度為6.0?6.lg/cm3。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵硅鋁磁芯制備方法，其特征在于，步驟￠)中退火處理?xiàng)l件為:通氮?dú)鈱t內(nèi)氧氣排凈，在氮?dú)夥諊猩郎?，升溫速率?.5-5.5°C /min，升溫至700-750°C后保溫40-50min ;后取出鐵硅鋁磁芯，用鼓風(fēng)機(jī)速冷，后將鐵硅鋁磁芯放置烘箱中加熱，在溫度為70°C下加熱50-70min。10.一種權(quán)利要求1-9任一權(quán)利要求所述的鐵硅鋁磁芯制備方法所用磁芯無(wú)機(jī)復(fù)合絕緣包覆材料，其特征在于，包含的組份及重量配比為:硅脂:錳鋅鐵氧體粉料:二氧化鈦:氧化鉻=2-8:12-23:1-3:0.3。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鐵硅鋁磁芯制備方法及所用磁芯無(wú)機(jī)復(fù)合絕緣包覆材料，屬于鐵硅鋁磁性材料領(lǐng)域，用以解決現(xiàn)有磁芯渦流損耗高、且磁芯多使用有機(jī)包覆材料所導(dǎo)致的在成型過程中應(yīng)力難于消除、材料絕緣性能差、熱處理等加熱過程中有機(jī)物揮發(fā)量大等問題。本發(fā)明所述的鐵硅鋁磁芯的制備方法，包括鑄錠熔煉、制粉、表面磷化處理、絕緣包覆、壓制成型、退火處理及表面涂層步驟，所制備的鐵硅鋁磁芯渦流損耗低、磁導(dǎo)率溫度系數(shù)小、溫度穩(wěn)定性好、直流疊加特性高、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高、高頻特性佳，適合電子器件的高頻化、小型化、大功率及抗電磁干擾的要求。
【IPC分類】H01F41/02, B22F3/24, H01F1/147, B22F1/00, C22C33/04
【公開號(hào)】CN105304308
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510795239
【發(fā)明人】李慎芳, 諸葛福杰, 林金榮
【申請(qǐng)人】臨沂銀鳳電子科技股份有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月18日