[发明专利]高导纳米晶磁芯及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种纳米磁芯及制备方法，特别是涉及一种高导纳米晶磁芯及其制备方法。

背景技术：

在电源电器开关设备中磁芯是其主要元配件之一，其在很大程度上决定着开关电源的质量与节能降耗的功效。开关电源是现在生活中离不开的用电设备。如材料工程、电子学领域的开关电源用PFC功率因素校正，磁性器件等。从家庭用的灯饰、空调、电视、电脑电源等到办公室打印复印机等等。随着国内外能源日益紧张，环境污染问题日益严重，对用电设备节能降耗的要求越来越高，也就对其电源使用效率的要求越来越高。

在现有的开关电源中存在两类主要问题：一是不同负载时效率无法均衡；用电设备不会24小时都在额定功率满负荷运行，有部分时间处于待机状态。而主动式PFC设计时会针对50％以上负载做主要设计，导致轻载时电源的效率低下。如何来调整轻载时负载阻抗，使PFC作用在轻重载时均能有效发挥作用，提高能效。二是断续工作模式下的主动式PFC或者感性负载上有交变的大电流，都会导致开关器件容易受到损伤，开关损耗加大，无功功耗增加，降低整机的效率。如何来提出的器件，能有效提高瞬变感抗，降低瞬态电流，起到软开关的作用。从而能有效降低开关损耗，提高能效。

因此，如何来提供一种开关电源中存在两类主要问题的开关电源的设备，即磁芯，是当前现实中需要面对和解决的问题。能有效降低开关损耗，提高能效，实现环保节能功效。

发明内容：

本发明是提供一种高导纳米晶磁芯及其制备方法，其是由纳米晶合金粉末颗粒和金属卷绕磁芯带材混合制成，制备的纳米晶磁芯能有效提高瞬变感抗，降低瞬态电流，起到软开关的作用。从而能有效降低开关损耗，提高能效。

本发明提供一种高导纳米晶磁芯，其是由如下质量组分组成:纳米晶合金粉末颗粒80-99％，余量为金属软磁带卷绕磁芯材；控制所述纳米晶合金粉末颗粒大小为-100至-500目，所述金属软磁带卷绕磁芯材为厚度15-500微米的金属带。

本发明所述一种高导纳米晶磁芯，优选是所述纳米晶合金粉末颗粒形状为球形或片状；所述金属软磁带材为铁基非晶、钴基非晶、铁基纳米晶、铁硅、铁镍带材之一种或几种。本发明另一目的是一种高导纳米晶磁芯的制备方法，是以纳米晶合金粉末颗粒为原料，其包括以下方法步骤：

1)纳米晶合金粉末颗粒除湿包覆处理，先将颗粒大小为-100至-500目的纳米晶合金粉末颗粒用除湿剂进行除湿处理，然后与绝缘包覆剂混合处理，控制混合处理温度为15-130℃，混合处理时间为5-80分钟，为处理纳米晶合金粉末颗粒；

2)金属软磁带卷绕磁芯材热处理，将厚度为15-500微米的金属带，置于硅酸钠或硅酸钾溶液中浸泡，然后在50℃-200℃温度下，保温固化处理、冷却，为热处理金属软磁带卷绕磁芯材；

3)制纳米晶磁芯粗品，将1)步处理纳米晶合金粉末颗粒和2)步热处理金属软磁带卷绕磁芯材混合为混合物，控制混合物中处理纳米晶合金粉末颗粒质量比为80-99％，余量为热处理金属软磁带卷绕磁芯材，将混合物置于所需的形状、大小模具中，加压成型，为纳米晶磁芯粗品，控制成型压力为10-30T/cm²，控制加压时间为1-30秒；

4)制纳米晶磁粉芯处理产品，将上步纳米晶磁芯粗品置于热处理装置中，于真空或惰性气体保护条件下进行预处理，控制预处理温度为100℃-300℃，压力为0.1Pa-0.001Pa，预处理时间为10-80分钟；为纳米晶磁芯处理产品；

5)制纳米晶磁芯产品，将纳米晶磁芯处理产品于热处理装置中进行高温烧结处理，控制高温烧结环境为惰性气体或真空状态下进行，控制高温烧结温度为300℃-450℃，烧结时间为10-80分钟，于此温度下恒温保持不大于120分钟，冷却，最后倒角涂层，即为纳米晶磁芯产品。

本发明所述的制备方法，优选的，是1)步所述绝缘包覆剂为如下质量比组分硅酸钠5-8、硅酸钾30、正硅酸乙酯20-22、硬脂酸锌10-12硅酮树脂10-12、云母5-8、高岭土20-22混合组成。

本发明所述的制备方法，优选的，是1)步经除湿处理的纳米晶合金粉末颗粒与绝缘包覆剂混合，控制所述绝缘包覆剂加入量为纳米晶合金粉末颗粒质量的0.5-8Wt％。

本发明所述的制备方法，优选的，是1)步所述除湿剂为质量浓度为1-2Wt％无机酸和/或1-2Wt％的硅酸盐溶液的混合液；所述硅酸盐为硅酸钠和/或硅酸钾。

本发明所述无机酸为磷酸或硫酸或盐酸，亦或磷酸和硫酸，磷酸和盐酸的混合。