本发明涉及磁性材料,尤其涉及一种铁基软磁非晶粉芯及其制备方法。
背景技术:
1、压粉磁芯是一种由带有绝缘涂层的磁性材料的粉末压制而成的软磁复合材料。由于其低损耗,可定制的形状及尺寸,和磁导率随频率变化较为稳定等优点,被广泛应用于开关电源、滤波器和dc-dc转换器等高频应用领域。目前常用的压粉磁芯包括铁粉芯,铁硅粉芯,铁硅铝粉芯,坡莫合金粉芯,铁氧体粉芯等。非晶粉芯由于其更优异的软磁性能,更高的热稳定性和更低的损耗,成为目前压粉磁芯的研究热点。
2、尽管非晶压粉磁芯在电子设备中有着诸多优点,例如低损耗、高饱和磁感应强度和优异的温度稳定性,但在实际应用中也面临一些关键问题。首先,原料非晶粉末的制备过程中存在挑战。目前使用的主要是fe-si-b、fe-si-b-cr等传统成分的非晶材料,这些材料在粉末制备过程中会出现冷却速度不足而产生的部分晶化现象。这种部分晶化的发生,导致最终磁芯的磁性能下降,无法完全达到设计要求。
3、另外,一些通过非晶条带粉碎制备的粉末,由于其形状尖锐和流动性差,也可能对最终产品的性能产生负面影响。这些粉末在填充和成型过程中可能导致不均匀的磁性能分布或结构不稳定。此外,非晶压粉磁芯的制造成本较高,这主要源于其制备过程中的复杂性和原材料的高成本。与传统的硅钢和铁氧体材料相比,非晶压粉磁芯的价格更为昂贵,这在某些市场上限制了其广泛应用的可能性。
4、综上所述,尽管非晶压粉磁芯具有明显的优势,其面临的粉末制备和成本控制方面的挑战仍需要进一步技术创新和工艺优化来解决。
技术实现思路
1、针对上述问题,本发明提供一种价格低廉、具有低矫顽力、高饱和磁通密度、并且高有效磁导率和低铁损的软磁性铁基非晶合金压粉磁芯及其制备方法。
2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:
3、一种非晶合金压粉磁芯,由软磁性粉末和绝缘性粘合材料进行固化成形而成。所述压粉磁芯的特征在于,软磁性粉末包含fe基非晶合金,合金的成分可表示为:fe100-x-y-a-b-c-d crx my sia bb cc pd oe,式中元素m由ni,co,mo,nb,mn和v中的至少一种元素组成,x,y,a,b,c和d分别表示各对应组分的重量百分比含量,其中0.5≤x≤5,0<y≤5,0.1≤a≤10.6,0.1≤b≤5.8,0.1≤c≤1.6,0.1≤d≤10,0<d≤0.5并且满足3≤a+b+c+d+e≤20。
4、又一方面,一种压粉磁芯的制造方法,其特征在于,通过对含有所述软磁性粉末和绝缘性粘合材料的组合物进行加压成型而得到成型体并对得到的所述成型体进行加热而得到的。其制备过程至少包括以下步骤:
5、混合工序,将磁性粉末和绝缘性粘合材料充分混合均匀,得到所述磁性粉末与绝缘性粘合材料的混合体;
6、烘干工序,将上述混合体根据绝缘性粘合材料的特性进行烘干处理;
7、成形工序,对上述烘干后混合粉末体进行加压成形而得到成型体;
8、烧结工序,对上述成型体进行烧结处理,从而得到具有一定强度的压粉磁芯。
9、相较于现有技术,本发明中的非晶合金成分通过精确的金属和非金属元素的组合,并引入少量氧元素,巧妙地提高了非晶形成能力。这一创新设计能够轻松制备出具备高度球形度的非晶粉末,而传统工艺中难以实现这一点。通过造粒工艺和热处理工艺,可以得到具有优异的软磁性能和高频特性的磁粉芯。
1.一种压粉磁芯,由软磁性粉末和绝缘性粘合材料进行固化成形而成。所述压粉磁芯的特征在于,软磁性粉末包含fe基非晶合金,合金的成分可表示为:fe100-x-y-a-b-c-dcrx my sia bb cc pd oe,式中元素m由ni,co,mo,nb,mn和v中的至少一种元素组成,x,y,a,b,c和d分别表示各对应组分的重量百分比含量,其中0.5≤x≤5,0<y≤5,0.1≤a≤10.6,0.1≤b≤5.8,0.1≤c≤1.6,0.1≤d≤10,0<d≤0.5并且满足3≤a+b+c+d+e≤20。
2.根据权利要求1所述的软磁性粉末,其粒径在1μm到150μm之间,平均粒径在10μm–50μm。
3.一种压粉磁芯的制造方法,其特征在于,通过对含有所述软磁性粉末和绝缘性粘合材料的组合物进行加压成型而得到成型体并对得到的所述成型体进行加热而得到的。其制备过程至少包括以下步骤:
4.根据权利要求3所述的压粉磁芯,绝缘性的粘合材料为绝缘性树脂类材料。
5.根据权利要求4所述的绝缘性树脂类材料,所述的树脂类材料至少含有环氧树脂,有机硅树脂,苯酚树脂,丙烯酸类树脂或者聚酰胺树脂中的一种。
6.根据权利要求3所述的压粉磁芯的制造方法,其中,所述成形工序的压强为500mpa-3000 mpa。
7.根据权利要求3所述的压粉磁芯的制造方法,其中,所述烧结工序包括在氧化性氛围下进行加热的烧结处理。
8.根据权利要求3和权利要求7所述的烧结处理中的最高到达温度为ts,权利要求1和权利要求2所述的非晶粉末的晶化温度tx1。所述ts与tx1满足如下的关系:
9.根据权利要求7和权利要求8所述的烧结处理,处理的时间为30~600分钟。
10.根据权利要求1所述一种压粉磁芯,其特征在于其低铁损:在100khz,100mt条件下,铁损为100~350mw/cm3。