CN101572151A

CN101572151A - 磁导率μ=60的铁硅合金复合磁粉芯制造方法

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Publication number: CN101572151A
Application number: CNA2009100959046A
Authority: CN
Inventors: 祁峰; 祁关泉; 姚中
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2029-02-19
Also published as: CN101572151B

Abstract

本发明涉及一种磁导率μ＝60的铁硅合金复合磁粉芯制造方法，包括以下步骤：a)取铁硅粉适量，其中si的含量为6.5％，余量为Fe，进行高速粉碎，粒度配比：其中－100～+250目颗粒料占34.5％，－250目颗粒料占65.5％；b)将制得的铁硅粉焙炒至温度达到50℃～150℃时加入浓度为0.2～3％的磷酸液进行表面处理，并加入硅胶，继续焙炒至干燥；c)焙炒冷却后加入润滑剂，制得铁硅粉混合物；d)压制成型；e)进行热处理30～90分钟；f)强化处理。本发明具有以下优点：1.采用价低的铁硅粉，大大降低了生产成本；2.具有良好的电感值，适当的品质因素，良好的功率损耗值；3.具有有高Bs(16000高斯)、较低的铁芯损耗和良好的直流偏磁场性能。

Description

磁导率μ=60的铁硅合金复合磁粉芯制造方法

技术领域

本发明属于软磁性材料制造领域，具体地属于磁导率μ＝60的铁硅合金复合磁粉芯制造方法。

背景技术

国际上新兴起了铁硅(Fe-Si)μ＝60合金复合磁粉芯，是电子材料发展高频化、小型化、低功耗化的结果，在磁性材料中是有高Bs(磁感应强度)、高直流迭加、低损耗化、大电流化等特征。

在全球性能源紧张的情况下，低损耗的发展越来越受到电器、节能行业的欢迎，它主要应用在开关电源电感器、UPS功率因素校正(PFC)电感器、大尺寸液晶显示电感器、汽车ABS***电感器等，是新一代的电子技术产品。

铁硅(Fe-Si)合金复合磁粉芯，按磁导率来分，可分为μ＝14，26，40，60，75，90，125，147；其磁芯结构有O型，E型，U型等，目前市场上最急需、最畅销的是μ＝60，该磁芯的开发、产业化是当前磁性材料发展的重要方向。原来Fe-Si合金磁粉芯，其中Si只能含3.0％以下。经几十年的努力，现已有新的突破。可达到6.5％，并出现粉末冶金新技术与新工艺，其饱和磁感应强度Bs达到16000高斯，有多种磁导率，为新材料开辟了新的应用领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种磁导率μ＝60的铁硅合金复合磁粉芯制造方法。采用该方法制造的磁粉芯具有高Bs(16000高斯)、较低的铁芯损耗和良好的直流偏磁场性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下步骤：

a)取铁硅粉适量，其中si的含量(重量百分比)为6.5％，余量为Fe，进行高速粉碎，分筛成-100～+250目、-250目颗粒料，粒度配比(重量百分比)：其中-100～+250目颗粒料占34.5％，-250目颗粒料占65.5％；

b)将制得的铁硅粉焙炒至温度达到50℃～150℃时加入浓度为0.2～3％(重量百分比)的磷酸液进行表面处理，加入量为：每千克铁硅粉中加入磷酸液10～90ml，并加入硅胶，加入量为：每千克铁硅粉中加入硅胶2～8克，继续焙炒至干燥；

c)焙炒冷却后加入润滑剂，加入量为每千克铁硅粉中加入润滑剂0.8～20克，制得铁硅粉混合物；

d)压制成型，压强：10～25吨/cm²；

e)热处理：温度300℃～600℃，向热处理炉内通入氩气或氮气，进行热处理30～90分钟；

f)强化处理：将成型的磁粉芯在烘箱中加热至40℃～100℃，保温10～60分钟，放在强化剂中浸20～90分钟，磁粉芯与强化剂的体积比1∶2～4，将浸好的磁粉芯在常温下放置45～90分钟，然后再在烘箱中加热至80℃～140℃，时间1.5～3小时，制得本产品。

所述的硅胶选用硅酮玻璃胶。

在步骤c)制得的铁硅粉混合物中加入陶瓷粉，加入量为每千克铁硅粉中加入陶瓷粉3～20克，陶瓷粉要先进行高速粉碎，粉粒达到-600目，并加入酒精作为稀释剂，陶瓷粉与酒精的体积比为1∶2。

所述强化剂由重量百分比为4～10％的单组份环氧树脂和90～98％的丙酮配制而成。

所述润滑剂为硫化钼、硬脂酸锌、硬脂酸镁中任选一种。

本发明相对现有技术具有以下优点：1、采用价低的铁硅粉，大大降低了生产成本；2、采用高速粉碎法，从而使粉末在产品中达到一定粒度，具有良好的电感值，适当的品质因素，良好的功率损耗值；

3、制造的磁粉芯，磁导率μ为60，具有有高Bs(16000高斯)、较低的铁芯损耗和良好的直流偏磁场性能。

具体实施方式

实施例1：

取铁硅粉适量，其中si的含量(重量百分比)为6.5％，余量为Fe，进行高速粉碎，分筛成-100～+250目、-250目颗粒料，粒度配比(重量百分比)，其中-100～+250目颗粒料占34.5％，-250目颗粒料占65.5％；将制得的铁硅粉焙炒至温度达到80℃时加入浓度为0.2％(重量百分比)的磷酸液进行表面处理，加入量为：每千克铁硅粉中加入磷酸液10ml，并加入硅胶，加入量为：每千克铁硅粉中加入硅胶5克，继续焙炒至干燥；焙炒冷却后加入润滑剂，润滑剂采用硫化钼，加入量为每千克铁硅粉中加入硫化钼0.8克，制得铁硅粉混合物；按照内径、外径、高度的不同大小压制成环形磁粉芯，压强：23吨/cm²；进行热处理：热处理温度为300℃，向热处理炉内通入氩气(Ar)，进行热处理90分钟；强化处理：将成型的磁粉芯在烘箱中加热至60℃，保温40分钟，放在强化剂中浸30分钟，磁粉芯与强化剂的体积比1∶3，强化剂由重量百分比为6％的单组份环氧树脂和94％的丙酮直接混合配制而成，将浸好的磁粉芯在常温下放置60分钟，然后再在烘箱中加热至120℃，时间2小时，制得本产品。本实施例中硅胶选用硅酮玻璃胶，最好是单组份硅酮玻璃胶，室温固化，低模量硅酮玻璃胶，固化速度快，具有优异的耐气候性，在50～100℃的范围内，变化不大，选用硅酮玻璃胶，增加产品的润滑性，产品热处理后增加了电阻值。

实施例2：

取铁硅粉适量，其中si的含量(重量百分比)为6.5％，余量为Fe，进行高速粉碎，分筛成-100～+250目、-250目颗粒料，粒度配比(重量百分比)，其中-100～+250目颗粒料占34.5％，-250目颗粒料占65.5％；将制得的铁硅粉焙炒至温度达到100℃时加入浓度为1％(重量百分比)的磷酸液进行表面处理，加入量为：每千克铁硅粉中加入磷酸液50ml，并加入硅胶，本实施例中硅胶选用硅酮玻璃胶，加入量为：每千克铁硅粉中加入硅胶6克，继续焙炒至干燥；焙炒冷却后加入润滑剂，润滑剂采用硬脂酸锌，加入量为每千克铁硅粉中加入硬脂酸锌6克，制得铁硅粉混合物；为了达到电感要求，在制得铁硅粉混合物中再加入陶瓷粉，加入量为每千克铁硅粉中加入陶瓷粉12克，陶瓷粉要先进行高速粉碎，粉粒达到-600目，并加入酒精作为稀释剂，酒精的用量：陶瓷粉与酒精的体积比为1∶2，按照内径、外径、高度的不同大小压制成环形磁粉芯，压强：15吨/cm²；进行热处理：热处理温度为500℃，向热处理炉内通入氮气(N₂)，进行热处理60分钟；强化处理：将成型的磁粉芯在烘箱中加热至100℃，保温20分钟，放在强化剂中浸60分钟，磁粉芯与强化剂的体积比1∶4，强化剂由重量百分比为8％的单组份环氧树脂和92％的丙酮直接混合配制而成，将浸好的磁粉芯在常温下放置80分钟，然后再在烘箱中加热至120℃，时间1.5小时，制得本产品。

实施例3：

取铁硅粉适量，其中si的含量(重量百分比)为6.5％，余量为Fe，进行高速粉碎，分筛成-100～+250目、-250目颗粒料，粒度配比(重量百分比)，其中-100～+250目颗粒料占34.5％，-250目颗粒料占65.5％；将制得的铁硅粉焙炒至温度达到60℃时加入浓度为3％(重量百分比)的磷酸液进行表面处理，加入量为：每千克铁硅粉中加入磷酸液90ml，并加入硅胶，本实施例中硅胶选用硅酮玻璃胶，加入量为：每千克铁硅粉中加入硅胶3克，继续焙炒至干燥；焙炒冷却后加入润滑剂，润滑剂采用硬脂酸镁，加入量为每千克铁硅粉中加入硬脂酸镁5克，制得铁硅粉混合物；为了达到电感要求，在制得铁硅粉混合物中再加入陶瓷粉，加入量为每千克铁硅粉中加入陶瓷粉15克，陶瓷粉要先进行高速粉碎，粉粒达到-600目，并加入酒精作为稀释剂，酒精的用量：陶瓷粉与酒精的体积比为1∶2，按照内径、外径、高度的不同大小压制成环形磁粉芯，压强16吨/cm²；进行热处理：热处理温度为400℃，向热处理炉内通入氮气(N₂)，进行热处理50分钟；强化处理：将成型的磁粉芯在烘箱中加热至80℃，保温25分钟，放在强化剂中浸80分钟，磁粉芯与强化剂的体积比1∶2.5，强化剂由重量百分比为5％的单组份环氧树脂和95％的丙酮直接混合配制而成，将浸好的磁粉芯在常温下放置60分钟，然后再在烘箱中加热至120℃，时间2小时，制得本产品。

采用本发明的制备方法可以试制成μ＝60的磁粉芯，规格有ф3.56、ф3.94、ф4.65、ф6.35、ф6.60、ф6.86、ф7.87、ф9.65、ф10.2、ф11.2、ф12.7、ф16.5、ф17.3、ф20.3、ф22.9、ф23.6、ф26.9、ф33.0、ф34.3、ф35.8ф39.9、ф46.7……ф77.8的磁粉芯(ф为外径，单位为mm)。

本发明的效果测量：频率f、电感L、品质因素Q值

(一)f、L、Q测量

1.ф＝33.0*19.9*10.7，30匝，L＝N²AL＝30²*61(μH)＝54.9μH，ф为外径，单位为mm

f(KHZ) 1 10 50 100 200 400 600 800 1000

L(μH) 56.2 56.0 56.0 55.9 55.8 55.6 55.4 55.3 55.1

Q 0.57 5.41 23.3 33.1 32.2 22.8 17.0 13.8 11.0

2.ф＝26.9*14.7*11.2，30匝，L＝N²AL＝30²*75(μH)＝67.5μH，ф为外径，单位为mm

f(KHZ) 1 10 50 100 200 400 600 800 1000

L(μH) 67.2 67.0 68.0 68.6 68.4 68.1 67.8 67.6 67.4

Q 1.31 12.3 40.7 45.9 37.0 23.6 17.3 14.2 12.0

(二)功率损耗测试

1.ф＝33.0*19.9*10.7 ф为外径，单位为mm

功率损耗密度，100KHZ 300高斯 15匝 pcv＝32.0mw/cm³

50KHZ 300高斯 15匝 pcv＝22.0mw/cm³

2.ф＝26.9*14.7*11.2 ф为外径，单位为mm

功率损耗密度，100KHZ 300高斯 15匝 pcv＝31.6mw/cm³

50KHZ 300高斯 15匝 pcv＝21.5mw/cm³

(三)直流迭加特性

ф＝33.0*19.9*10.7 30匝 50KHz ф为外径，单位为mm

直流 0A 5A 10A 15A

50KHz电感 58.8μH 52.7μH 48.8μH 45.4μH

百分比 100％ 89.6％ 83.0％ 77.2％

磁场(Oe) 0 27.7 55.4 83.8

ф＝26.9*14.7*11.2 30匝 50KHz ф为外径，单位为mm

直流 0A 5A 10A 15A

50KHz电感 69.6μH 61.0μH 58.6μH 52.2μH

百分比 100％ 87.6％ 81.3％ 75.0％

磁场(Oe) 0 14.6 29.2 34.9

Claims

1、磁导率μ＝60的铁硅合金复合磁粉芯制造方法，其特征在于包括以下步骤：

d)压制成型，压强：10～25吨/cm²；

f)强化处理：将成型的磁粉芯在烘箱中加热至40℃～100℃，保温10～60分钟，放在强化剂中浸20～90分钟，磁粉芯与强化剂的体积比为1∶2～4，将浸好的磁粉芯在常温下放置45～90分钟，然后再在烘箱中加热至80℃～140℃，时间1.5～3小时，制得本产品。

2、如权利要求1所述的铁硅合金复合磁粉芯制造方法，其特征在于：所述的硅胶选用硅酮玻璃胶。

3、如权利要求1或2所述的铁硅合金复合磁粉芯制造方法，其特征在于：在步骤c)制得的铁硅粉混合物中加入陶瓷粉，加入量为每千克铁硅粉中加入陶瓷粉3～20克，陶瓷粉要先进行高速粉碎，粉粒达到-600目，并加入酒精作为稀释剂，陶瓷粉与酒精的体积比为1∶2。

4、如权利要求1或2所述的铁硅合金复合磁粉芯制造方法，其特征在于：所述强化剂由重量百分比为4～10％的单组份环氧树脂和90～98％的丙酮配制而成。

5、如权利要求1或2所述的铁硅合金复合磁粉芯制造方法，其特征在于：所述润滑剂为硫化钼、硬脂酸锌、硬脂酸镁中任选一种。