专利名称：一种制备合金软磁粉芯的方法
技术领域：
本发明涉及一种合金软磁粉芯的制造方法，具体的说，涉及一种具有优良高频特性的铁基非晶磁粉芯的制造方法。
背景技术：
自1960年美国Duwez教授发明了用快淬工艺制备非晶态合金以来，由于其独特的组织结构、高效的制备工艺、优异的材料性能和广阔的应用前景，一直受到材料科学工作者和产业界的特别关注。非晶磁粉芯是一种新型的复合电子材料，主要用于开关电源磁芯、共模电感、高频逆变器和零序互感器等。相对于传统的带材缠绕铁芯，铁基非晶磁粉芯具有高强度、高硬度、高耐蚀及较好的软磁性能等特点，且成本低廉，近年来逐渐成为研究和应用的热点。铁基非晶金属薄带，经过退火处理后带材容易变脆，然后粉碎成粉末，是理想的制备磁粉芯的原料。使用这种金属粉末可以以各种形式制备出SMPS (开关式电源)中的平滑扼流圈，适于各种应用，并且具有价格低廉、磁芯损耗较低、以及磁芯密实轻便的特点。但是现有金属粉末磁芯仅能用在较低的频率内，其应用在较高的频率内则受到限制。同时，在常规技术中，在制备软磁芯时在粉末颗粒间形成有绝缘层，从而使气隙均匀分布。由此，可使高频时急剧增加的涡电流损耗降到最小，并且可在整体上保持气隙，从而可实现在较大电流时具有极佳的直流电重叠特性。但是，在较高的频率时，常规技术具有导磁率降低的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种制备具有优良高频特性的合金软磁粉芯的方法。本发明提供的一种制备合金软磁粉芯的方法，包括如下步骤:
对铁基非晶金属薄带进行热处理，使其脆化易粉碎；
对所述脆化非晶金属薄带进行粉碎以得到非晶金属粉末；
对所述非晶金属粉末进行筛分，然后混合成由重量含量为50、0%的通过-20(Γ+270筛目的第一粉末和重量含量为1(Γ50%的通过-27(Γ+325筛目的第二粉末组成的粉末颗粒；将所述混合成的非晶金属粉末进行钝化和绝缘包覆处理，然后压制成型为磁芯；
对所述成型的磁芯进行退火处理，然后对磁芯表面进行喷涂绝缘处理。优化的，所述铁基非晶金属薄带热处理在20(T400°C下进行f 3小时。优化的，所述 混合均匀的非晶金属粉末进行钝化和绝缘包覆处理，包括如下步骤，将非晶金属粉末与0.r5wt%的磷酸液混合，搅拌直至干燥；绝缘包覆:将经过钝化处理的非晶金属粉末与2 10wt%的低熔点玻璃粉和f 5 wt %的环氧树脂混合，搅拌直至干燥。优化的，所述压制成型的压力采用HlSt/cm2。优化的，所述退火处理在30(T550°C下进行不超过6小时。
优化的，所述喷涂绝缘处理采用环氧树脂为处理剂。本发明提供的制备方法具有以下有益效果:1，通过粉末筛分和配比，磁粉芯得到了最佳物理特性和组成均匀性，并具有稳定的高频特性；2，通过热处理，使非晶金属带材不被氧化又易粉碎；3，通过粉末的钝化处理和绝缘包覆，获得了具有最小化涡流损耗和更高的高频磁导率的非晶金属粉末；4，通过压制成型和退火处理，得到了组织均匀、高强度、高致密度和高频磁导率的合金软磁粉芯。5，通过喷涂绝缘处理，提高软磁粉芯的耐蚀性和使用时间。
具体实施例方式下面根据本发明优选的实施方式对制备具有优良高频特性的铁基非晶磁粉芯的方法进行说明。其包括如下步骤:
对铁基非晶金属薄带在20(T400°C下进行f 3小时的热处理，使其脆化易粉碎。热处理温度低于200°C，脆化不完全，不利于粉末粉碎；高于400°C，带材出现氧化现象，影响粉芯的磁性能。脆化处理后对非晶带材进行粉碎，利用粉粹机主要经过粗破和细破两步粉碎，以得到非晶金属粉末；
对所述非晶金属粉末进行筛分和配比，由此将粉末分成可通过-20(Γ+270筛目的粉末和可通过-27(Γ+325筛目的粉末，然后将它们混合成粉末颗粒，该粉末颗粒的配比分布是由重量含量为50、0%的通过-20(Γ+270筛目的粉末和重量含量为1(Γ50%的通过-27(Γ+325筛目的粉末组成。上述粉末颗粒分布是可得到最佳物理特性和组成均匀性的粉末颗粒组成。将所述混合成的非 晶金属粉末进行钝化和绝缘包覆处理，钝化处理:将配比好的非晶金属粉末倒入搅拌机内，搅拌混合均匀后，将起到钝化效果的0.r5wt%的磷酸液加入到非晶金属粉末中，混合均匀，匀速搅拌直至干燥；钝化和绝缘包覆处理所述质量分数是指:所述磷酸、低熔点玻璃粉、环氧树脂的质量分别占非晶金属粉末质量的分数。添加钝化剂可以有效的提高产品磁导率。本发明的方法不是将粉末浸泡在具有钝化作用的溶液中，而是将一定量的钝化剂和溶剂混合后，再加入非晶金属粉末中搅拌，混合均匀后，搅拌直至干燥。本发明的方法能够将所配制的钝化剂均匀有效的全部添加在非晶金属粉末上，同时便于考察不同添加量，对粉芯磁性能的影响。绝缘包覆:将经过钝化处理、干燥后的非晶金属粉末与起到绝缘粘结作用的低熔点玻璃粉和环氧树脂混合，匀速搅拌直至干燥。粘结剂种类对粉芯的磁性能存在影响。同样的，本发明粘结剂的添加也是将粘结剂加入非晶金属粉末中搅拌，混合均匀后，搅拌直至干燥。本发明的方法能够将所配制的粘结剂全部均匀有效的添加在非晶金属粉末上，同时便于考察不同添加量，对粉芯磁性能的影响。无机粘结剂包覆在粉末表面会产生团聚，并且不能实现完全包覆，使用有机粘结剂优于无机粘结剂。Γ5 Wt %的环氧树脂可以在粉末颗粒表面形成润滑膜，从而改善压制时颗粒的位移，提高密度，使粉芯的高频特性磁导率提高。粘结剂量不足，则难以发挥作用，粘结剂过量，则非磁性物质比例增大，使粉芯的高频特性磁导率降低。
非晶金属粉末经过钝化处理和绝缘包覆后，需要经过80目的筛网重新筛分。收集80目以下的非晶金属粉末颗粒进行压制成型，而筛选出的80目以上的黏结颗粒则进行重新造粒。采用压力HlSt/cm2对上述80目以下的非晶金属粉末颗粒进行压制成型，形成环形磁芯。良好的压制成型工艺能够保证粉芯具有较高的强度以及高的致密度，从而保证磁粉芯具有良好的性能。压型的压力通过影响磁粉芯的密度和粉末颗粒间的气隙，对粉芯的性能产生影响。对所述成型的磁芯进行退火处理，即在30(T550°C下进行不超过6小时的热处理。非晶金属粉末经过高压成型，在粉芯内部会产生大量的残余应力，因此，在粉芯成型后为了提高磁性能，必需采用适宜的去应力退火工艺来均匀组织和消除或降低粉芯的残余应力。退火处理后对磁芯表面进行喷涂绝缘处理。采用环氧树脂为处理剂，将其均匀的喷涂在非晶磁粉芯表面，可有效的防止老化和腐蚀，提高软磁粉芯的耐蚀性和使用时间。
下面通过实施例进一步说明本发明。本发明的实施例采用的铁基非晶金属薄带是利用平流铸造方法制得的，其成分为Fe78Si9B13，厚度为26 32um，带宽为142_ ;本发明的实施例制得的磁粉芯规格采用Φ47.2X24X18 (mm)。本发明测量了各实施例和对比例的高频特性:使用精密LCR测量仪测量其电感，然后根据L= (0.4 Ji μ N2AXKT2)/7导出磁导率，其中N代表圈数，A代表磁芯的截面积，7代表磁路的平均长度，测量条件为:交流电压为IV，频率为1MHz，初级匝数30圈，次级3圈。测量磁导率随频率升高的变化，测量条件为:交流电压为IV，频率为IOOKHz 1MHz，初级匝数30圈，次级3圈。实施例1
本实施例的制备合金软磁粉芯的方法包括如下步骤:
对利用平流铸造方法制得的铁基非晶金属薄带在290°C下进行2.5小时的热处理，使其脆化易粉碎。对所述脆化非晶金属薄带进行粉碎，利用粉粹机主要经过粗破和细破两步粉碎，以得到非晶金属粉末；
对所述非晶金属粉末进行筛分和配比，由此将粉末分成可通过-20(Γ+270筛目的粉末和可通过-27(Γ+325筛目的粉末，然后将它们混合成粉末颗粒，该粉末颗粒的配比分布是由重量含量为60%的通过-20(Γ+270筛目的粉末和重量含量为40%的通过_27(Γ+325筛目的粉末组成。将所述混合成的非晶金属粉末进行钝化和绝缘包覆处理，钝化处理:将配比好的非晶金属粉末倒入搅拌机内，搅拌混合均匀后，将起到钝化效果的2wt%的磷酸液加入到非晶金属粉末中，混合均匀，匀速搅拌直至干燥；绝缘包覆:将经过钝化处理、干燥后的非晶金属粉末与起到绝缘粘结作用的2wt%低熔点玻璃粉和2%环氧树脂溶液混合，匀速搅拌直至干燥。非晶金属粉末经过钝化处理和绝缘包覆后，需要经过80目的筛网重新筛分，收集80目以下的非晶金属粉末颗粒进行压制成型。采用19t/cm2对上述80目以下的非晶金属粉末颗粒进行压制成型，形成环形磁芯。对所述成型的磁芯进行退火处理，即在425°C下进行3小时的热处理。退火处理后对磁芯表面进行喷涂绝缘处理。采用环氧树脂为处理剂，将其均匀的喷涂在非晶磁粉芯表面，
观察制得的磁粉芯的表面组成状况， 测定制得的磁粉芯的磁性能，把磁导率记录在表I中。实施例2
本实施例与实施例1的区别在于:经过筛分配比混合成的非晶金属粉末颗粒中，通过-20(Γ+270筛目粉末的重量含量为65%，通过-27(Γ+325筛目粉末的重量含量为35%。观察制得的磁粉芯的表面组成状况，测定制得的磁粉芯的磁性能，把磁导率记录在表I中。实施例3
本实施例与实施例1的区别在于:经过筛分配比混合成的非晶金属粉末颗粒中，通过-20(Γ+270筛目粉末的重量含量为75%，通过-27(Γ+325筛目粉末的重量含量为25%。观察制得的磁粉芯的表面组成状况，测定制得的磁粉芯的磁性能，把磁导率记录在表I中。
对比例I
本对比例的制备合金软磁粉芯的方法包括如下步骤:
对利用平流铸造方法制得的铁基非晶金属薄带在290°C下进行2.5小时的热处理，使其脆化易粉碎。对所述脆化非晶金属薄带进行粉碎，利用粉粹机主要经过粗破和细破两步粉碎，以得到非晶金属粉末；
对所述非晶金属粉末进行筛分和配比，由此将粉末分成可通过-20(Γ+270筛目的粉末和可通过-27(Γ+325筛目的粉末，然后将它们混合成粉末颗粒，该粉末颗粒的配比分布是由重量含量为40%的通过-20(Γ+270筛目的粉末和重量含量为60%的通过_27(Γ+325筛目的粉末组成。将所述混合成的非晶金属粉末进行钝化和绝缘包覆处理，钝化处理:将配比好的非晶金属粉末倒入搅拌机内，搅拌混合均匀后，将起到钝化效果的2wt%的磷酸液加入到非晶金属粉末中，混合均匀，匀速搅拌直至干燥；绝缘包覆:将经过钝化处理、干燥后的非晶金属粉末与起到绝缘粘结作用的2wt%低熔点玻璃粉和2%环氧树脂溶液混合，匀速搅拌直至干燥。非晶金属粉末经过钝化处理和绝缘包覆后，需要经过80目的筛网重新筛分。收集80目以下的非晶金属粉末颗粒进行压制成型，
采用19t/cm2对上述80目以下的非晶金属粉末颗粒进行压制成型，形成环形磁芯。对所述成型的磁芯进行退火处理，即在425°C下进行3小时的热处理。退火处理后对磁芯表面进行喷涂绝缘处理。采用环氧树脂为处理剂，将其均匀的喷涂在非晶磁粉芯表面，
观察制得的磁粉芯的表面组成状况，测定制得的磁粉芯的磁性能，把磁导率记录在表I中。对比例2
本对比例与对比例I的区别在于:经过筛分配比混合成的非晶金属粉末颗粒中，通过-20(Γ+270筛目粉末的重量含量为100%，通过-27(Γ+325目粉末的重量含量为0%。观察制得的磁粉芯的表面组成状况，测定制得的磁粉芯的磁性能，把磁导率记录在表I中。表I
权利要求
1.一种制备合金软磁粉芯的方法，包括如下步骤: 对铁基非晶金属薄带进行热处理，使其脆化易粉碎； 对所述脆化非晶金属薄带进行粉碎以得到非晶金属粉末； 对所述非晶金属粉末进行筛分，然后混合成由重量含量为50、0%的通过-20(Γ+270筛目的第一粉末和重量含量为1(Γ50%的通过-27(Γ+325筛目的第二粉末组成的粉末颗粒； 将所述混合成的非晶金属粉末进行钝化和绝缘包覆处理，然后压制成型为磁芯； 对所述成型的磁芯进行退火处理，然后对磁芯表面进行喷涂绝缘处理。
2.如权利要求1所述的一种制备合金软磁粉芯的方法，其特征在于:所述铁基非晶金属薄带热处理在20(T400°C下进行f 3小时。
3.如权利要求1所述的一种制备合金软磁粉芯的方法，其特征在于:所述混合均匀的非晶金属粉末进行钝化和绝缘包覆处理，包括如下步骤，将非晶金属粉末与0.r5wt%的磷酸液混合，搅拌直至干燥；绝缘包覆:将经过钝化处理的非晶金属粉末与2 10wt%的低熔点玻璃粉和广5 wt %的环氧树脂混合，搅拌直至干燥。
4.如权利要求1所述的一种制备合金软磁粉芯的方法，其特征在于:所述压制成型的压力采用14 28t/cm2。
5.如权利要求1所述的一种制备合金软磁粉芯的方法，其特征在于:所述退火处理在30(T550°C下进行不超过6小时。
6.如权利要求1 5所述的任何一种制备合金软磁粉芯的方法,其特征在于:所述喷涂绝缘处理采用环氧树脂为处理`剂。
全文摘要
本发明涉及一种合金软磁粉芯的制造方法，其包括如下步骤对铁基非晶金属薄带进行热处理，使其脆化易粉碎；对所述脆化非晶金属薄带进行粉碎以得到非晶金属粉末；对所述非晶金属粉末进行筛分，然后混合成由重量含量为50~90%的通过-200~+270筛目的第一粉末和重量含量为10~50%的通过-270~+325筛目的第二粉末组成的粉末颗粒；将所述混合成的非晶金属粉末进行钝化和绝缘包覆处理，然后压制成型为磁芯；对所述成型的磁芯进行退火处理，然后对磁芯表面进行喷涂绝缘处理。
文档编号B22F3/02GK103107014SQ201310018768
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者李晓雨, 王亚娜, 纪杰, 江志滨 申请人:青岛云路新能源科技有限公司