專利名稱：一種制備合金軟磁粉芯的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種合金軟磁粉芯的制造方法，具體的說，涉及一種具有優(yōu)良高頻特性的鐵基非晶磁粉芯的制造方法。
背景技術：
自1960年美國Duwez教授發(fā)明了用快淬工藝制備非晶態(tài)合金以來，由于其獨特的組織結構、高效的制備工藝、優(yōu)異的材料性能和廣闊的應用前景，一直受到材料科學工作者和產業(yè)界的特別關注。非晶磁粉芯是一種新型的復合電子材料，主要用于開關電源磁芯、共模電感、高頻逆變器和零序互感器等。相對于傳統(tǒng)的帶材纏繞鐵芯，鐵基非晶磁粉芯具有高強度、高硬度、高耐蝕及較好的軟磁性能等特點，且成本低廉，近年來逐漸成為研究和應用的熱點。鐵基非晶金屬薄帶，經過退火處理后帶材容易變脆，然后粉碎成粉末，是理想的制備磁粉芯的原料。使用這種金屬粉末可以以各種形式制備出SMPS (開關式電源)中的平滑扼流圈，適于各種應用，并且具有價格低廉、磁芯損耗較低、以及磁芯密實輕便的特點。但是現(xiàn)有金屬粉末磁芯僅能用在較低的頻率內，其應用在較高的頻率內則受到限制。同時，在常規(guī)技術中，在制備軟磁芯時在粉末顆粒間形成有絕緣層，從而使氣隙均勻分布。由此，可使高頻時急劇增加的渦電流損耗降到最小，并且可在整體上保持氣隙，從而可實現(xiàn)在較大電流時具有極佳的直流電重疊特性。但是，在較高的頻率時，常規(guī)技術具有導磁率降低的問題。

發(fā)明內容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種制備具有優(yōu)良高頻特性的合金軟磁粉芯的方法。本發(fā)明提供的一種制備合金軟磁粉芯的方法，包括如下步驟:
對鐵基非晶金屬薄帶進行熱處理，使其脆化易粉碎；
對所述脆化非晶金屬薄帶進行粉碎以得到非晶金屬粉末；
對所述非晶金屬粉末進行篩分，然后混合成由重量含量為50、0%的通過-20(Γ+270篩目的第一粉末和重量含量為1(Γ50%的通過-27(Γ+325篩目的第二粉末組成的粉末顆粒；將所述混合成的非晶金屬粉末進行鈍化和絕緣包覆處理，然后壓制成型為磁芯；
對所述成型的磁芯進行退火處理，然后對磁芯表面進行噴涂絕緣處理。優(yōu)化的，所述鐵基非晶金屬薄帶熱處理在20(T400°C下進行f 3小時。優(yōu)化的，所述 混合均勻的非晶金屬粉末進行鈍化和絕緣包覆處理，包括如下步驟，將非晶金屬粉末與0.r5wt%的磷酸液混合，攪拌直至干燥；絕緣包覆:將經過鈍化處理的非晶金屬粉末與2 10wt%的低熔點玻璃粉和f 5 wt %的環(huán)氧樹脂混合，攪拌直至干燥。優(yōu)化的，所述壓制成型的壓力采用HlSt/cm2。優(yōu)化的，所述退火處理在30(T550°C下進行不超過6小時。
優(yōu)化的，所述噴涂絕緣處理采用環(huán)氧樹脂為處理劑。本發(fā)明提供的制備方法具有以下有益效果:1，通過粉末篩分和配比，磁粉芯得到了最佳物理特性和組成均勻性，并具有穩(wěn)定的高頻特性；2，通過熱處理，使非晶金屬帶材不被氧化又易粉碎；3，通過粉末的鈍化處理和絕緣包覆，獲得了具有最小化渦流損耗和更高的高頻磁導率的非晶金屬粉末；4，通過壓制成型和退火處理，得到了組織均勻、高強度、高致密度和高頻磁導率的合金軟磁粉芯。5，通過噴涂絕緣處理，提高軟磁粉芯的耐蝕性和使用時間。
具體實施例方式下面根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實施方式對制備具有優(yōu)良高頻特性的鐵基非晶磁粉芯的方法進行說明。其包括如下步驟:
對鐵基非晶金屬薄帶在20(T400°C下進行f 3小時的熱處理，使其脆化易粉碎。熱處理溫度低于200°C，脆化不完全，不利于粉末粉碎；高于400°C，帶材出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，影響粉芯的磁性能。脆化處理后對非晶帶材進行粉碎，利用粉粹機主要經過粗破和細破兩步粉碎，以得到非晶金屬粉末；
對所述非晶金屬粉末進行篩分和配比，由此將粉末分成可通過-20(Γ+270篩目的粉末和可通過-27(Γ+325篩目的粉末，然后將它們混合成粉末顆粒，該粉末顆粒的配比分布是由重量含量為50、0%的通過-20(Γ+270篩目的粉末和重量含量為1(Γ50%的通過-27(Γ+325篩目的粉末組成。上述粉末顆粒分布是可得到最佳物理特性和組成均勻性的粉末顆粒組成。將所述混合成的非 晶金屬粉末進行鈍化和絕緣包覆處理，鈍化處理:將配比好的非晶金屬粉末倒入攪拌機內，攪拌混合均勻后，將起到鈍化效果的0.r5wt%的磷酸液加入到非晶金屬粉末中，混合均勻，勻速攪拌直至干燥；鈍化和絕緣包覆處理所述質量分數(shù)是指:所述磷酸、低熔點玻璃粉、環(huán)氧樹脂的質量分別占非晶金屬粉末質量的分數(shù)。添加鈍化劑可以有效的提高產品磁導率。本發(fā)明的方法不是將粉末浸泡在具有鈍化作用的溶液中，而是將一定量的鈍化劑和溶劑混合后，再加入非晶金屬粉末中攪拌，混合均勻后，攪拌直至干燥。本發(fā)明的方法能夠將所配制的鈍化劑均勻有效的全部添加在非晶金屬粉末上，同時便于考察不同添加量，對粉芯磁性能的影響。絕緣包覆:將經過鈍化處理、干燥后的非晶金屬粉末與起到絕緣粘結作用的低熔點玻璃粉和環(huán)氧樹脂混合，勻速攪拌直至干燥。粘結劑種類對粉芯的磁性能存在影響。同樣的，本發(fā)明粘結劑的添加也是將粘結劑加入非晶金屬粉末中攪拌，混合均勻后，攪拌直至干燥。本發(fā)明的方法能夠將所配制的粘結劑全部均勻有效的添加在非晶金屬粉末上，同時便于考察不同添加量，對粉芯磁性能的影響。無機粘結劑包覆在粉末表面會產生團聚，并且不能實現(xiàn)完全包覆，使用有機粘結劑優(yōu)于無機粘結劑。Γ5 Wt %的環(huán)氧樹脂可以在粉末顆粒表面形成潤滑膜，從而改善壓制時顆粒的位移，提高密度，使粉芯的高頻特性磁導率提高。粘結劑量不足，則難以發(fā)揮作用，粘結劑過量，則非磁性物質比例增大，使粉芯的高頻特性磁導率降低。
非晶金屬粉末經過鈍化處理和絕緣包覆后，需要經過80目的篩網(wǎng)重新篩分。收集80目以下的非晶金屬粉末顆粒進行壓制成型，而篩選出的80目以上的黏結顆粒則進行重新造粒。采用壓力HlSt/cm2對上述80目以下的非晶金屬粉末顆粒進行壓制成型，形成環(huán)形磁芯。良好的壓制成型工藝能夠保證粉芯具有較高的強度以及高的致密度，從而保證磁粉芯具有良好的性能。壓型的壓力通過影響磁粉芯的密度和粉末顆粒間的氣隙，對粉芯的性能產生影響。對所述成型的磁芯進行退火處理，即在30(T550°C下進行不超過6小時的熱處理。非晶金屬粉末經過高壓成型，在粉芯內部會產生大量的殘余應力，因此，在粉芯成型后為了提高磁性能，必需采用適宜的去應力退火工藝來均勻組織和消除或降低粉芯的殘余應力。退火處理后對磁芯表面進行噴涂絕緣處理。采用環(huán)氧樹脂為處理劑，將其均勻的噴涂在非晶磁粉芯表面，可有效的防止老化和腐蝕，提高軟磁粉芯的耐蝕性和使用時間。
下面通過實施例進一步說明本發(fā)明。本發(fā)明的實施例采用的鐵基非晶金屬薄帶是利用平流鑄造方法制得的，其成分為Fe78Si9B13，厚度為26 32um，帶寬為142_ ;本發(fā)明的實施例制得的磁粉芯規(guī)格采用Φ47.2X24X18 (mm)。本發(fā)明測量了各實施例和對比例的高頻特性:使用精密LCR測量儀測量其電感，然后根據(jù)L= (0.4 Ji μ N2AXKT2)/7導出磁導率，其中N代表圈數(shù)，A代表磁芯的截面積，7代表磁路的平均長度，測量條件為:交流電壓為IV，頻率為1MHz，初級匝數(shù)30圈，次級3圈。測量磁導率隨頻率升高的變化，測量條件為:交流電壓為IV，頻率為IOOKHz 1MHz，初級匝數(shù)30圈，次級3圈。實施例1
本實施例的制備合金軟磁粉芯的方法包括如下步驟:
對利用平流鑄造方法制得的鐵基非晶金屬薄帶在290°C下進行2.5小時的熱處理，使其脆化易粉碎。對所述脆化非晶金屬薄帶進行粉碎，利用粉粹機主要經過粗破和細破兩步粉碎，以得到非晶金屬粉末；
對所述非晶金屬粉末進行篩分和配比，由此將粉末分成可通過-20(Γ+270篩目的粉末和可通過-27(Γ+325篩目的粉末，然后將它們混合成粉末顆粒，該粉末顆粒的配比分布是由重量含量為60%的通過-20(Γ+270篩目的粉末和重量含量為40%的通過_27(Γ+325篩目的粉末組成。將所述混合成的非晶金屬粉末進行鈍化和絕緣包覆處理，鈍化處理:將配比好的非晶金屬粉末倒入攪拌機內，攪拌混合均勻后，將起到鈍化效果的2wt%的磷酸液加入到非晶金屬粉末中，混合均勻，勻速攪拌直至干燥；絕緣包覆:將經過鈍化處理、干燥后的非晶金屬粉末與起到絕緣粘結作用的2wt%低熔點玻璃粉和2%環(huán)氧樹脂溶液混合，勻速攪拌直至干燥。非晶金屬粉末經過鈍化處理和絕緣包覆后，需要經過80目的篩網(wǎng)重新篩分，收集80目以下的非晶金屬粉末顆粒進行壓制成型。采用19t/cm2對上述80目以下的非晶金屬粉末顆粒進行壓制成型，形成環(huán)形磁芯。對所述成型的磁芯進行退火處理，即在425°C下進行3小時的熱處理。退火處理后對磁芯表面進行噴涂絕緣處理。采用環(huán)氧樹脂為處理劑，將其均勻的噴涂在非晶磁粉芯表面，
觀察制得的磁粉芯的表面組成狀況， 測定制得的磁粉芯的磁性能，把磁導率記錄在表I中。實施例2
本實施例與實施例1的區(qū)別在于:經過篩分配比混合成的非晶金屬粉末顆粒中，通過-20(Γ+270篩目粉末的重量含量為65%，通過-27(Γ+325篩目粉末的重量含量為35%。觀察制得的磁粉芯的表面組成狀況，測定制得的磁粉芯的磁性能，把磁導率記錄在表I中。實施例3
本實施例與實施例1的區(qū)別在于:經過篩分配比混合成的非晶金屬粉末顆粒中，通過-20(Γ+270篩目粉末的重量含量為75%，通過-27(Γ+325篩目粉末的重量含量為25%。觀察制得的磁粉芯的表面組成狀況，測定制得的磁粉芯的磁性能，把磁導率記錄在表I中。

對比例I
本對比例的制備合金軟磁粉芯的方法包括如下步驟:
對利用平流鑄造方法制得的鐵基非晶金屬薄帶在290°C下進行2.5小時的熱處理，使其脆化易粉碎。對所述脆化非晶金屬薄帶進行粉碎，利用粉粹機主要經過粗破和細破兩步粉碎，以得到非晶金屬粉末；
對所述非晶金屬粉末進行篩分和配比，由此將粉末分成可通過-20(Γ+270篩目的粉末和可通過-27(Γ+325篩目的粉末，然后將它們混合成粉末顆粒，該粉末顆粒的配比分布是由重量含量為40%的通過-20(Γ+270篩目的粉末和重量含量為60%的通過_27(Γ+325篩目的粉末組成。將所述混合成的非晶金屬粉末進行鈍化和絕緣包覆處理，鈍化處理:將配比好的非晶金屬粉末倒入攪拌機內，攪拌混合均勻后，將起到鈍化效果的2wt%的磷酸液加入到非晶金屬粉末中，混合均勻，勻速攪拌直至干燥；絕緣包覆:將經過鈍化處理、干燥后的非晶金屬粉末與起到絕緣粘結作用的2wt%低熔點玻璃粉和2%環(huán)氧樹脂溶液混合，勻速攪拌直至干燥。非晶金屬粉末經過鈍化處理和絕緣包覆后，需要經過80目的篩網(wǎng)重新篩分。收集80目以下的非晶金屬粉末顆粒進行壓制成型，
采用19t/cm2對上述80目以下的非晶金屬粉末顆粒進行壓制成型，形成環(huán)形磁芯。對所述成型的磁芯進行退火處理，即在425°C下進行3小時的熱處理。退火處理后對磁芯表面進行噴涂絕緣處理。采用環(huán)氧樹脂為處理劑，將其均勻的噴涂在非晶磁粉芯表面，
觀察制得的磁粉芯的表面組成狀況，測定制得的磁粉芯的磁性能，把磁導率記錄在表I中。對比例2
本對比例與對比例I的區(qū)別在于:經過篩分配比混合成的非晶金屬粉末顆粒中，通過-20(Γ+270篩目粉末的重量含量為100%，通過-27(Γ+325目粉末的重量含量為0%。觀察制得的磁粉芯的表面組成狀況，測定制得的磁粉芯的磁性能，把磁導率記錄在表I中。表I
權利要求
1.一種制備合金軟磁粉芯的方法，包括如下步驟: 對鐵基非晶金屬薄帶進行熱處理，使其脆化易粉碎； 對所述脆化非晶金屬薄帶進行粉碎以得到非晶金屬粉末； 對所述非晶金屬粉末進行篩分，然后混合成由重量含量為50、0%的通過-20(Γ+270篩目的第一粉末和重量含量為1(Γ50%的通過-27(Γ+325篩目的第二粉末組成的粉末顆粒； 將所述混合成的非晶金屬粉末進行鈍化和絕緣包覆處理，然后壓制成型為磁芯； 對所述成型的磁芯進行退火處理，然后對磁芯表面進行噴涂絕緣處理。
2.如權利要求1所述的一種制備合金軟磁粉芯的方法，其特征在于:所述鐵基非晶金屬薄帶熱處理在20(T400°C下進行f 3小時。
3.如權利要求1所述的一種制備合金軟磁粉芯的方法，其特征在于:所述混合均勻的非晶金屬粉末進行鈍化和絕緣包覆處理，包括如下步驟，將非晶金屬粉末與0.r5wt%的磷酸液混合，攪拌直至干燥；絕緣包覆:將經過鈍化處理的非晶金屬粉末與2 10wt%的低熔點玻璃粉和廣5 wt %的環(huán)氧樹脂混合，攪拌直至干燥。
4.如權利要求1所述的一種制備合金軟磁粉芯的方法，其特征在于:所述壓制成型的壓力采用14 28t/cm2。
5.如權利要求1所述的一種制備合金軟磁粉芯的方法，其特征在于:所述退火處理在30(T550°C下進行不超過6小時。
6.如權利要求1 5所述的任何一種制備合金軟磁粉芯的方法,其特征在于:所述噴涂絕緣處理采用環(huán)氧樹脂為處理`劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合金軟磁粉芯的制造方法，其包括如下步驟對鐵基非晶金屬薄帶進行熱處理，使其脆化易粉碎；對所述脆化非晶金屬薄帶進行粉碎以得到非晶金屬粉末；對所述非晶金屬粉末進行篩分，然后混合成由重量含量為50~90%的通過-200~+270篩目的第一粉末和重量含量為10~50%的通過-270~+325篩目的第二粉末組成的粉末顆粒；將所述混合成的非晶金屬粉末進行鈍化和絕緣包覆處理，然后壓制成型為磁芯；對所述成型的磁芯進行退火處理，然后對磁芯表面進行噴涂絕緣處理。
文檔編號B22F3/02GK103107014SQ201310018768
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權日2013年1月18日
發(fā)明者李曉雨, 王亞娜, 紀杰, 江志濱 申請人:青島云路新能源科技有限公司