软磁粉芯及其制备方法与应用与流程

本发明涉及金属软磁材料领域，具体而言，涉及一种软磁粉芯及其制备方法与应用。

背景技术：

1、软磁材料是一种重要的磁性功能材料，具有良好的电磁转换功能特性，制备的电子元器件广泛用于通讯、电力设备、信息技术、自动控制等领域。其中，金属软磁材料具有高饱和磁化强度、低矫顽力等特点，用途广泛，通过将金属软磁粉末表面绝缘包覆制备的金属软磁粉芯，损耗低、饱和磁化强度高、直流叠加特性优异。随着电子元器件向小型化、高频化、大电流、节能方面发展，对高品质金属软磁粉芯的特性要求越来越高。

2、铁硅软磁合金主要由铁、硅元素组成，不含其他贵重金属，成本低，且磁化强度高、直流叠加特性好，广泛应用于电抗器、扼流器、逆变器中。随着光伏、新能源、充电桩等应用场景朝着大电流方向发展，对其中升降压电感的直流偏置特性提出更高要求，同时应具备低损耗、高效率，因此需开发出高直流叠加特性、低损耗的铁硅材料及磁粉芯。

3、采用水/气雾化技术生产的软磁合金粉末，其良好的形貌有利于颗粒表面的绝缘包覆，使得磁粉芯具有更好的高频性能及耐大电流特性。由于雾化技术的限制，在球形粉末表面粘连部分超细的球形甚至异形的颗粒，该种颗粒的存在将不利于磁粉的绝缘包覆、流动性和性能的提升。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种软磁粉芯及其制备方法与应用，以解决现有技术中直流叠加特性不足、损耗较高的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种软磁粉芯的制备方法，该制备方法包括以下步骤：步骤s1，表面处理：将金属软磁粉末进行粒度分级，分别与球磨介质混合并在分散液或保护气氛下进行球磨，去除超细粉末，得到预处理软磁粉末；步骤s2，热处理：将预处理软磁粉末与防氧化剂混合，进行高温热处理，得到高温处理后软磁粉末；步骤s3，粉芯制备：将高温处理后软磁粉末进行绝缘包覆，模压成型，得到软磁粉芯。

3、进一步地，步骤s1包括：步骤s11，将金属软磁粉末进行粒度分级，得到不同级别粒度的软磁粉末；步骤s12，将各级别粒度的软磁粉末分别与球磨介质混合，并进行球磨，得到各球磨后软磁粉末；步骤s13，将各球磨后软磁粉末分别进行气流粒度分级，去除其中的超细粉末，得到分级后软磁粉末；步骤s14，将分级后软磁粉末按粒度进行配比，得到预处理软磁粉末；

4、优选的，步骤s11中，粒度分级目数分为+300目/-300目～+400目/-400目～+500目/-500目；可选的，步骤s14中，软磁粉末的粒度配比为+300目：-300目～+400目：-400目～+500目：-500目为1～8：1～5：1～6：1～6；

5、优选的，球磨介质为氧化锆球、氧化铝球和氧化硅球中的任意一种或多种，更优选的，球磨介质的粒径为0.5～1mm、1.5～3mm、3～4.5mm的小、中、大三种，更优选小、中、大三种粒径的球磨介质的重量比为1～5：1～3：1～7；

6、进一步优选，软磁粉末与球磨介质的质量比1：0.8～2。

7、进一步地，步骤s12中，球磨在分散液和/或者保护气氛下进行；

8、优选的，球磨后，分离出球磨介质和分散液，晾干，得到各球磨后软磁粉末；更优选的，分散液包括乙醇、丙酮、正丁醇和异丙醇中的任意一种或者多种；进一步优选分散液的用量为软磁粉末和球磨介质总量的0.5～5wt％；

9、优选的，保护气氛包括氮气、氩气、氦气和氖气中的任意一种或者多种；

10、进一步优选的，球磨时间为0.5～20h。

11、进一步地，超细粉末为1微米或以下的粉末。

12、进一步地，金属软磁粉末为铁硅和铁硅铝中的一种或多种，优选的，铁硅和铁硅铝的重量比为1:10～10:1；

13、优选的，铁硅中含铁90～95wt％，硅3～10wt％，铝0～1.2wt％，镍0～0.6wt％，钛0～0.5wt％，钴0～0.5wt％，锰0～1wt％；

14、优选的，铁硅铝中含铁78～90wt％，硅6～12wt％，铝1～8wt％，镍0～0.5wt％，钛0～0.8wt％，钴0～0.5wt％，锰0～0.8wt％。

15、进一步地，防氧化剂为硅树脂；

16、优选的，步骤s2中，热处理的温度为650℃～850℃；更优选的，热处理的时间为8～15h；

17、进一步优选的，热处理在氮气、氢气和氩气中的任意一种或者多种的气氛下进行。

18、进一步地，步骤s3包括：步骤s31，利用有机硅化合物对高温处理后的软磁粉末进行绝缘包覆，得到包覆磁粉；步骤s32，将包覆磁粉与粘结剂混合，在有脱模剂的条件下模压成型，得到成型软磁粉芯；步骤s33，将成型软磁粉芯进行热处理，得到软磁粉芯；

19、优选的，粘结剂包括酚醛树脂、环氧树脂或硅树脂中的任意一种或者多种；

20、优选的，脱模剂包括硬脂酸锌、硬脂酸率、石墨烯中的任意一种或者多种；

21、优选的，模压成型的压力在1000～3000mpa，更优选的热处理的温度为500℃～800℃；

22、可选的，步骤s31中，在绝缘包覆之前，将高温处理后的软磁粉末进行磷酸钝化。

23、进一步地，步骤s31中，在水中加入模板剂和碱，混合均匀后加入有机硅化合物，搅拌一段时间，得到混合液，将混合液干燥，得到包覆磁粉；

24、优选的，模板剂包括十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氟化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基碘化铵中的任意一种或者多种；

25、优选的，碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的任意一种或者多种，和/或有机硅化合物包括正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯中的任意一种或者多种；

26、优选的，干燥的温度为100～200℃。

27、根据本发明的另一方面，提供了一种软磁粉芯，该软磁粉芯采用上述任一种的制备方法得到。

28、根据本发明的又一方面，提供了一种上述的软磁粉芯的应用，软磁粉芯用于光伏、新能源、充电桩的逆变器。

29、应用本发明的技术方案，通过对软磁粉末进行表面处理，使其软磁粉末具有较为规则的表面形貌，进一步通过去除金属软磁粉末中的超细颗粒，优化了合金软磁粉末的形貌特征，去除粘结于软磁粉末表面的超细的球形、异形颗粒，改善了粉末的绝缘包覆特性。将经过表面处理、热处理以及绝缘包覆后的软磁粉末模压而成的软磁粉芯，具有高直流叠加特性的同时兼具高频下低损耗。

技术特征：

1.一种软磁粉芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1包括：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s12中，所述球磨在分散液和/或者保护气氛下进行；

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述超细粉末为1微米或以下的粉末。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属软磁粉末为铁硅和铁硅铝中的一种或多种，优选的，所述铁硅和所述铁硅铝的重量比为1:10～10:1；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述防氧化剂为硅树脂；

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s3包括：

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s31中，在水中加入模板剂和碱，混合均匀后加入有机硅化合物，搅拌一段时间，得到混合液，将混合液干燥，得到所述包覆磁粉；

9.一种软磁粉芯，其特征在于，所述软磁粉芯采用权利要求1至8任一项所述的制备方法得到。

10.一种如权利要求9所述的软磁粉芯的应用，其特征在于，所述软磁粉芯用于光伏、新能源、充电桩的逆变器。

技术总结
本发明提供了一种软磁粉芯及其制备方法与应用。该制备方法以下步骤：步骤S1，表面处理：将金属软磁粉末进行粒度分级，分别与球磨介质混合并在分散液或保护气氛下进行球磨，去除超细粉末，得到预处理软磁粉末；步骤S2，热处理：将预处理软磁粉末与防氧化剂混合，进行高温热处理，得到高温处理后软磁粉末；步骤S3，粉芯制备：将高温处理后软磁粉末进行绝缘包覆，模压成型，得到软磁粉芯。应用本发明的技术方案，通过对软磁粉末进行表面处理，使其软磁粉末具有较为规则的表面形貌，进一步通过去除金属软磁粉末中的超细颗粒，优化了合金软磁粉末的形貌特征，去除粘结于软磁粉末表面的超细的球形、异形颗粒，改善了粉末的绝缘包覆特性。

技术研发人员：蔡岭文,张宁,董江群,包大新
受保护的技术使用者：横店集团东磁股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27