專利名稱：一種鐵基復合磁粉芯的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種磁粉芯，尤其是涉及一種鐵基復合磁粉芯的制備方法。
背景技術：
磁粉芯可以廣泛應用于通訊、能源、汽車工業、家電產品、自動門控和電感器、濾波 器、互感器、逆變器等各種電子元器件的生產上，特別是在上個世紀九十年代，開關電源這一新產品被大量推廣使用。作為一種優良的電感磁芯，在各種開關電源模塊上，被大量用作濾波、穩流(扼流)、儲能等各種電感元件。隨著電子產品向小型化與高頻化方向的發展，要求磁器件在較寬的頻率下，具有恒定的磁導率，在高頻下，磁粉芯具有低的損耗，即要求磁粉芯在中聞頻下具有優良的動態性能和低的損耗。傳統的磁粉芯主要有鐵粉芯、坡莫合金粉芯、鐵鎳合金、鐵硅合金粉芯、鐵硅鋁合金粉芯等。鐵粉芯雖然價格低廉，但高頻特性和損耗特性不佳；鐵硅合金粉芯價格適中，直流疊加性能優異，但高頻損耗高；鐵硅鋁粉芯應用面廣，損耗低，頻率性能好，具有優良的性價比，但直流疊加性能不理想；鐵鎳合金磁粉芯具有最佳的直流偏磁特性，但價格較高，損耗也高；坡莫合金粉芯性能優越，但價格昂貴，高昂的價格限制了其應用范圍；鐵基非晶合金磁粉芯具有優良的性能，并且不含高成本金屬Ni、Mo等，具有很高的性價比。羰基鐵粉芯，屬低成本、低性能粉芯。這種材料具有相對較小的渦流損耗，特別適宜應用于頻率lOOKHz-lOOMHz范圍，是制造高頻功率扼流圈(特別是高頻諧振電感)、RF調諧電感芯體理想的材料。非晶納米晶軟磁材料是近期發展起來的一種環保型綠色材料，是傳統軟磁材料包括硅鋼、鐵氧體和坡莫合金等的替代產品，在理論研究和應用研究領域皆取得了顯著突破。非晶納米晶合金因其具有軟磁性能優異、成本低廉、工藝簡單等優點，為我國的傳統改造和高新技術迅速發展事業做出了卓越貢獻。現今，隨著電子設備、電子儀器向小型化、輕量化方向的發展，納米晶軟磁合金以其高磁導率、低高頻損耗和較高飽和磁感應強度等性能特點，突顯出其越來越大的優勢。當前，科技進步要求各種高性能的電子器件，由此對磁粉芯也提出了更高的要求。例如大功率器件要求磁芯具有高的磁感應強度，高的磁導率和低的損耗；高頻器件要求磁芯具有良好的頻響特性及低的損耗；高靈敏度器件要求磁芯具有盡可能高的磁導率；限流器件則要求磁芯具有盡可能寬的磁化場下具有恒定的磁導率。近年來，由于納米技術、機械合金化等技術的迅速發展，磁粉芯的研究出現了新的熱潮。國內的磁學工作者開展了許多機械合金化制備納米晶、非晶磁粉芯的研究。因此，軟磁粉芯今后仍將沿著聞Bs、聞U > 1 Tc、低PcJS He和高頻化、小型化、薄型化方向發展，以滿足磁性元件的日益薄膜化和小型化甚至集成化的趨勢。目前，人們研究的熱點大多放在單一的FeCuNbSiB粉體上，而關于使FeCuNbSiB粉體與其它粉體進行復合制備磁粉芯的報道則較少見。但從單一粉體上來考慮，其性能提高潛力較小。根據復合材料的理論，如果選用鐵磁性粉體與FeCuNbSiB兩種粉體進行復合來制備磁粉芯，可綜合兩種材料的優點來彌補單一材料的不足，從而更大地提高磁粉芯的軟磁性能。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種具有高的磁導率，低的損耗，良好的頻率特性，和溫度穩定性的鐵基復合磁粉芯的制備方法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種鐵基復合磁粉芯的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(I)配料按重量百分比稱取10% 90%的FeCuNbSiB非晶粉末和10% 90%的羰基鐵粉混合，所得混合粉體中加入混合粉體重量1% 30%的助劑混合，充分攪拌，使 粉體被充分包覆；(2)壓制成型將步驟(I)得到的混合物放入模具中，在30-60min施壓至100-500MPa，保壓3-10分，得到壓制成型的磁粉芯；(3)熱處理將步驟(2)所得磁粉芯在真空或者惰性氣體保護下進行熱處理，熱處理溫度為100-400°C，保溫時間為0. 5-3小時；(4)浸膠熱處理之后，將磁粉芯在絕緣膠中浸潰0-3小時；(5)浸漆包裹將絕緣膠固化后的磁粉芯，通過浸漆或噴涂的方法，在磁粉芯外層形成一層薄膜外殼，對磁粉芯進行包裝。所述的FeCuNbSiB非晶粉末包括100目、200目、300目、400目不同粒度的FeCuNbSiB非晶粉末，所述的助劑包括鈍化劑、絕緣劑和粘結劑。所述的鈍化劑為鉻酐，所述的絕緣劑為云母，所述的粘結劑為改性的有機硅樹脂，
包括聚酰亞胺。步驟⑵所述的磁粉芯的形狀包括環形、E型、U型或T型。步驟(3)所述的惰性氣體包括氬氣或氦氣。步驟(4)所述的絕緣膠為環氧樹脂。與現有技術相比，本發明采用兩種鐵基磁性材料的復合，能夠彌補單一材料的不足，在中高頻下具有優良的動態性能和低的損耗。采用聚酰亞胺為粘結劑，可以承受400°C以上的高溫，可以改善傳統粘結劑不能滿足較高溫度下使用的限制，而且無毒，不會對人體和環境產生危害。工業上破損的非晶帶材可以粉碎為磁粉，成為制備本發明磁粉芯的原料，降低損失，提高材料的利用率。制備的磁粉芯具有高的磁導率，低的損耗，良好的頻率特性，和溫度穩定性。本發明生產的磁粉芯可以廣泛應用于通訊、能源、汽車工業、家電產品、自動門控和電感器、濾波器、互感器、逆變器等各種電子元器件的生產上。
圖I本發明磁粉芯制備工藝路線圖；圖2本發明磁粉芯壓制成型模具的俯視圖；圖3本發明磁粉芯壓制成型模具的A-A剖面視圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例I :如圖I磁粉芯制造工藝流程，采用IOwt %的FeCuNbSiB非晶粉末+90wt%的羰基鐵粉混合，加入混合粉體質量3%的鉻酐、云母、改性的有機硅樹脂，充分混合，使粉體表面完全包覆。將得到的粉體在模具中壓制成020X12X6的環形，成型壓力100-500MPa。模具的俯視圖如圖2，A-A剖視圖如圖3所示，包括壓頭I、模套2、加入的混合粉末3、芯桿4、底座5。將底座5、模套2、芯桿4裝配好，然后加入混合粉末3，將整套模具放在壓機上，在30min施加壓力至lOOMPa，保壓3_10分鐘后取出成型的磁粉芯。在氬氣保護下400°C進行熱處理，保溫時間I小時。熱處理后的磁粉芯在環氧樹脂中浸潰一小時，絕緣固化后，在磁粉芯外層刷一層Imm厚的環氧樹脂，等完全固化后，對磁粉芯進行包裝。實施例2 根據圖I磁粉芯制造工藝流程，采用30被％的FeCuNbSiB非晶粉末+70wt%的羰基鐵粉混合，加入混合粉體質量I %的鉻酐、I %的云母和I %的改性的有機硅樹脂，充分混合，使粉體表面完全包覆。將得到的粉體在模具中壓制成020X12X6的環形，成型壓力100-500Mpa。模具的俯視圖如圖2，剖視圖A-A如圖3所示，包括壓頭I、模套2、加入的混合粉末3、芯桿4、底座5。將底座5、模套2、芯桿4裝配好，然后加入混合粉末3，將整套模具放在壓機上，在60min施加壓力至500MPa，保壓3_10分鐘后取出成型的磁粉芯。在氬氣保護下400°C進行熱處理，保溫時間I小時。熱處理后的磁粉芯在環氧樹脂中浸潰一小時，絕緣固化后，在磁粉芯外層刷一層Imm厚的環氧樹脂，等完全固化后，對磁粉芯進行包裝。實施例3 根據圖I磁粉芯制造工藝流程，采用50被％的FeCuNbSiB非晶粉末+50wt%的羰基鐵粉混合，加入混合粉體質量3 %的鉻酐、云母、改性的有機硅樹脂，充分混合，使粉體表面完全包覆。將得到的粉體在模具中壓制成020X12X6的環形，成型壓力100-500Mpa。模具的俯視圖如圖2，剖視圖A-A如圖3所示，包括壓頭I、模套2、加入的混合粉末3、芯桿4、底座5。將底座5、模套2、芯桿4裝配好，然后加入混合粉末3，將整套模具放在壓機上，施加壓力100-500MPa，保壓3-10分鐘后取出成型的磁粉芯。在氬氣保護下400°C進行熱處理，保溫時間I小時。熱處理后的磁粉芯在環氧樹脂中浸潰一小時，絕緣固化后，在磁粉芯外層刷一層Imm厚的環氧樹脂，等完全固化后，對磁粉芯進行包裝。實施例4:根據圖I磁粉芯制造工藝流程，采用70被％的FeCuNbSiB非晶粉末+30wt%的羰基鐵粉混合，加入混合粉體質量3%的鉻酐、云母、改性的有機硅樹脂，充分混合，使粉體表面完全包覆。將得到的粉體在模具中壓制成020X12X6的環形，成型壓力100-500Mpa。模具的俯視圖如圖2，剖視圖A-A如圖3所示，包括壓頭I、模套2、加入的混合粉末3、芯桿4、底座5。將底座5、模套2、芯桿4裝配好，然后加入混合粉末3，將整套模具放在壓機上，施加壓力100-500MPa，保壓3-10分鐘后取出成型的磁粉芯。在氬氣保護下400°C進行熱處理，保溫時間I小時。熱處理后的磁粉芯在環氧樹脂中浸潰一小時，絕緣固化后，在磁粉芯外層刷一層Imm厚的環氧樹脂，等完全固化后，對磁粉芯進行包裝。
實施例5 根據圖I磁粉芯制造工藝流程，采用90被％的FeCuNbSiB非晶粉末+IOwt %的羰基鐵粉混合，加入混合粉體質量3 %的鉻酐、云母、改性的有機硅樹脂，充分混合，使粉體表面完全包覆。將得到的粉體在模具中壓制成020X12X6的環形，成型壓力100-500Mpa。模具的俯視圖如圖2，剖視圖A-A如圖3所示，包括壓頭I、模套2、加入的混合粉末3、芯桿4、底座5。將底座5、模套2、芯桿4裝配好，然后加入混合粉末3，將整套模具放在壓機上，施加壓力100-500MPa，保壓3-10分鐘后取出成型的磁粉芯。在氬氣保護下400°C進行熱處理，保溫時間I小時。熱處理后的磁粉芯在環氧樹脂中浸潰一小時，絕緣固化后，在磁粉芯外層刷一層Imm厚的環氧樹脂，等完全固化后，對磁粉芯進行包裝。實施例6 根據圖I磁粉芯制造工藝流程，采用IOwt %的FeCuNbSiB非晶粉末+90wt%的羰基鐵粉混合，加入混合粉體質量0. 5%的絡野、0. 2*%的5■母和0. 3%的改性的有機娃樹脂，充分混合，使粉體表面完全包覆。將得到的粉體在模具中壓制成020X12X6的環形，成型壓力100-500Mpa。模具的俯視圖如圖2，剖視圖A-A如圖3所示，包括壓頭I、模套2、加入的混合粉末3、芯桿4、底座5。將底座5、模套2、芯桿4裝配好，然后加入混合粉末3，將整套模具放在壓機上，施加壓力100-500MPa，保壓3-10分鐘后取出成型的磁粉芯。在氬氣保護下400°C進行熱處理，保溫時間I小時。熱處理后的磁粉芯在環氧樹脂中浸潰一小時，絕緣固化后，在磁粉芯外層刷一層Imm厚的環氧樹脂，等完全固化后，對磁粉芯進行包裝。實施例7 根據圖I磁粉芯制造工藝流程，采用IOwt %的FeCuNbSiB非晶粉末+90wt%的羰基鐵粉混合，加入混合粉體質量5%的鉻酐、2%的云母和I %的改性的有機硅樹脂，充分混合，使粉體表面完全包覆。將得到的粉體在模具中壓制成020X12X6的環形，成型壓力100-500Mpa。模具的俯視圖如圖2，剖視圖A-A如圖3所示，包括壓頭I、模套2、加入的混合粉末3、芯桿4、底座5。將底座5、模套2、芯桿4裝配好，然后加入混合粉末3，將整套模具放在壓機上，施加壓力100-500MPa，保壓3-10分鐘后取出成型的磁粉芯。在氬氣保護下400°C進行熱處理，保溫時間I小時。熱處理后的磁粉芯在環氧樹脂中浸潰一小時，絕緣固化后，在磁粉芯外層刷一層Imm厚的環氧樹脂，等完全固化后，對磁粉芯進行包裝。實施例8 根據圖I磁粉芯制造工藝流程，采用IOwt %的FeCuNbSiB非晶粉末+90wt%的羰基鐵粉混合，加入混合粉體質量1%的鉻酐、2%的云母和3%的改性的有機硅樹脂，充分混合，使粉體表面完全包覆。將得到的粉體在模具中壓制成020X12X6的環形，成型壓力100-500Mpa。模具的俯視圖如圖2，剖視圖A-A如圖3所示，包括壓頭I、模套2、加入的混合粉末3、芯桿4、底座5。將底座5、模套2、芯桿4裝配好，然后加入混合粉末3，將整套模具放在壓機上，施加壓力100-500MPa，保壓3-10分鐘后取出成型的磁粉芯。在氬氣保護下400°C進行熱處理，保溫時間I小時。熱處理后的磁粉芯在環氧樹脂中浸潰一小時，絕緣固化后，在磁粉芯外層刷一層Imm厚的環氧樹脂，等完全固化后，對磁粉芯進行包裝。
實施例9:根據圖I磁粉芯制造工藝流程，采用IOwt %的FeCuNbSiB非晶粉末+90wt %的羰基鐵粉混合，加入混合粉體質量10%的鉻酐、10%的云母和10%的聚酰亞胺，充分混合，使粉體表面完全包覆，將得到的粉體在模具中壓制成020X12X6的環形，成型壓力100-500Mpa。模具的俯視圖如圖2，剖視圖A-A如圖3所示，包括壓頭I、模套2、加入的混合粉末3、芯桿4、底座5。將底座5、模套2、芯桿4裝配好，然后加入混合粉末3，將整套模具放在壓機上，施加壓力100-500MPa，保壓3-10分鐘后取出成型的磁粉芯，在氬氣保護下400°C進行熱處理，保溫時間I小時，熱處理后的磁粉芯在環氧樹脂中浸潰一小時，絕緣固化后，在磁粉芯外層刷一層Imm厚的環氧樹脂，等完全固化后，對磁粉芯進行包裝。實施例10 采用50wt%的市售FeCuNbSiB非晶粉末+50wt%的羰基鐵粉混合，加入混合粉體質量8 %的鉻酐、5 %的云母和3 %的聚酰亞胺，充分混合，使粉體表面完全包覆，將得到的 粉體在模具中壓制成E形，成型壓力100-500Mpa。施加壓力100_500MPa，保壓3_10分鐘后取出成型的磁粉芯，在氦氣保護下300°C進行熱處理，保溫時間I小時，熱處理后的磁粉芯在環氧樹脂中浸潰3小時，絕緣固化后，在磁粉芯外層刷一層Imm厚的環氧樹脂，等完全固化后，對磁粉芯進行包裝。
權利要求
1.一種鐵基復合磁粉芯的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)配料按重量百分比稱取10% 90%的FeCuNbSiB非晶粉末和10% 90%的羰基鉄粉混合，所得混合粉體中加入混合粉體重量I % 30%的助劑混合，充分攪拌，使粉體被充分包覆； (2)壓制成型將步驟(I)得到的混合物放入模具中，在30-60min施壓至100_500MPa，保壓3-10分，得到壓制成型的磁粉芯； (3)熱處理將步驟(2)所得磁粉芯在真空或者惰性氣體保護下進行熱處理，熱處理溫度為100-400°C，保溫時間為O. 5-3小時； (4)浸膠熱處理之后，將磁粉芯在絕緣膠中浸潰0-3小時； (5)浸漆包裹將絕緣膠固化后的磁粉芯，通過浸漆或噴涂的方法，在磁粉芯外層形成ー層薄膜外殼，對磁粉芯進行包裝。
2.根據權利要求I所述的ー種鐵基復合磁粉芯的制備方法，其特征在于，所述的FeCuNbSiB非晶粉末包括100目、200目、300目、400目不同粒度的FeCuNbSiB非晶粉末，所述的助劑包括鈍化劑、絕緣劑和粘結劑。
3.根據權利要求2所述的ー種鐵基復合磁粉芯的制備方法，其特征在干，所述的鈍化劑為鉻酐，所述的絕緣劑為云母，所述的粘結劑為改性的有機硅樹脂，包括聚酰亞胺。
4.根據權利要求I所述的ー種鐵基復合磁粉芯的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的磁粉芯的形狀包括環形、E型、U型或T型。
5.根據權利要求I所述的ー種鐵基復合磁粉芯的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述的惰性氣體包括氬氣或氦氣。
6.根據權利要求I所述的ー種鐵基復合磁粉芯的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述的絕緣膠為環氧樹脂。
全文摘要
本發明涉及一種鐵基復合磁粉芯的制備方法，該方法包括以下步驟(1)配料；(2)壓制成型；(3)熱處理；(4)浸膠；(5)浸漆包裹。與現有技術相比，本發明方法所得鐵基復合磁粉芯具有高的磁導率，低的損耗，良好的頻率特性，和溫度穩定性等優點。
文檔編號B22F3/03GK102637518SQ201110391858
公開日2012年8月15日 申請日期2011年11月30日 優先權日2011年11月30日
發明者嚴彪, 鄭鑫 申請人:同濟大學