[发明专利]低损耗铁硅磁粉芯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属粉末的制备方法，尤其涉及一种铁硅磁粉芯的制备方法。

背景技术

金属软磁粉芯是指由微米量级的铁磁性粉末和绝缘介质经过压制而形成的一类金属复合材料,在磁粉颗粒之间存在着一些分布式的气隙。电力电子器件不断向高频化、节能化、高效化、小型化的发展趋势是金属软磁粉芯出现的重要原因。而金属软磁材料、铁氧体软磁材料以及非晶纳米晶软磁材料均无法同时满足电力电子器件的这些发展需求。

硅钢片的缺点是在高频下涡流损耗大,并且产生很大的噪音；铁氧体软磁材料的缺点是饱和磁通密度小,且热稳定性差；非晶纳米晶软磁材料在高频下涡流损耗大,饱和磁通密度较低,噪音较大,在大电流下较容易饱和。而金属软磁粉芯综合了上述软磁材料的优点,在高频下的涡流损耗较低,还具有饱和磁通密度较高和直流偏置性能优良等特性。

金属软磁粉芯被广泛用于光伏逆变器、电抗器、开关电源、UPS电源等现代电力电子装置中,作为PFC电感、输出滤波电感、谐振电感、EMI电感和反激变压器等器件的铁芯。随着光伏逆变器与高频开关电源等高端电力电子器件的发展及电器行业对电磁兼容要求的提高,金属软磁粉芯产业获得了快速发展,其市场需求不断增大。目前广泛应用于该领域的金属磁粉芯主要是铁硅磁粉芯，铁硅磁粉芯虽然成本低，直流叠加性能高，但损耗较高(在f＝100kHz，Bm＝100mT时，Pcv≈2100mW/cm3)，发热比较严重，不利于器件节能高效化。中国专利CN102303115A中在铁硅材料中添加微量的Nb和V元素可以抑制铁硅合金的氧化，防止氧化物夹杂在晶粒内部，减小矫顽力，降低磁芯的磁滞损耗，但是微量的Nb和V元素的掺入对铁硅合金的电阻率影响较小，涡流损耗较高，因此铁硅磁粉芯的整体损耗偏高。

中国专利CN103824669A、CN103839642A、CN103839644A分别通过在铁硅合金基础上添加镍元素制得不同磁导率的铁硅镍磁粉芯，虽然直流叠加性能比较优异，但是损耗在f＝100kHz，Bm＝100mT时，Pcv≈1000mW/cm3，对于器件使用要求还有较大差距。

综上所述，由于目前铁硅金属磁粉芯的损耗较大，影响了其使用范围，因此有必要进一步降低铁硅磁粉芯的功率损耗以满足器件的使用要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种低损耗铁硅磁粉芯的制备方法。

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种有效磁导率为μ60的低损耗铁硅磁粉芯的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种低损耗铁硅磁粉芯的制备方法，其特征在于包括以下步骤:

①选取不同粒度的铁硅粉末按照设定的比例进行混合，得到粉末A；

②将磷酸丙酮溶液放入粉末A中进行粉末颗粒表面处理，不断搅拌直至丙酮挥发完全，得到粉末B；

③将适量云母粉加入到粉末B中，并搅拌均匀。

④将适量的DC-805(请提供详细的中文名)丙酮溶液对搅拌均匀后的粉末B进行绝缘包覆处理，烘干处理；

⑤将润滑剂加入到烘干后的粉末中进行润滑处理；然后置于模具中进行室温模压成型，制得磁环毛坯；

⑥在保护气氛中对磁环毛坯进行退火处理，得到磁粉芯，将磁粉芯从退火炉中取出后放入淬火介质中进行快速冷却至室温；

⑦将冷却后的磁粉芯进行表面环氧树脂涂覆处理，制得铁硅磁粉芯。

作为优选，步骤①所述的铁硅粉末用泰勒网筛进行分级后按照+200目：-200～+300目：-300～+400目＝0.3:19:18:62.7的重量比进行粒度配比混合得到粉末A。

作为优选，步骤②中所述磷酸加入量为粉末A重量的0.3～1％，丙酮加入量为粉末A(应该是A，没有C)重量的5～20％。

作为优选，步骤③中所述云母粉的加入量为粉末A重量的0.5～2％。

作为优选，步骤④中所述的DC-805硅酮树脂的加入量为粉末A重量的0.2～1％，丙酮加入量为粉末A重量的10～20％。

作为优选，步骤⑤中所述的润滑剂为硬脂酸盐、二硫化钼、六方氮化硼、硬脂酸铝等一种或几种。

作为优选，步骤⑤中所述的润滑剂添加量为粉末质量的0.2-1.5％。

作为优选，步骤⑤中所述室温模压成型压力为1800～2000MPa，保压时间5～10s。

作为优选，步骤⑥中退火温度为700～760℃，保温时间为30～60min。