[发明专利]一种μ75复合磁粉芯的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及软磁材料及粉末冶金领域，特别是一种μ75复合磁粉芯的制造方法，这种软磁材料不仅适用于制作大电流功率电感、PFC电路电感、DC/DC转换器及光伏逆变器等。

背景技术

随着电力电子设备的高频化、小型化、高功率密度化，传统的硅钢片在逐渐失去优势，铁基磁粉芯是性价比相对比较合理的选择。其中，非晶磁粉芯是结合功耗优势和直流叠加特性的理想材料，但因在材料、粉芯工艺、可靠性等多方面的原因，一直没有被大批量应用。传统的磁粉芯由于无法平衡损耗和直流偏置特性、成本，但其工艺相对较为成熟，可靠性和稳定性也经过了时间的验证。因此，如果能在传统磁粉芯的基础上，对目前工艺较为成熟的传统磁粉芯进行研究，在保持较低成本、较高直流偏置能力的前提下，尽可能多的降低磁粉芯的高频损耗成了当前研究的热点和难点。简单的机械复合，没有办法使得磁粉芯特性有较好的综合性能。通过对复合粉末材料特性的研究，适当的改变复合粉末中粉末的表面形貌，合理的包覆工艺，形成完整的包覆层，以及一定的热处理工艺，制备的复合磁粉芯，性能接近于非晶磁粉芯，同时成本低于非晶磁粉芯。

发明内容

本发明的目的提供一种符合低压大电流、高功率密度、高频化的要求，且生产成本低、稳定性好的μ75复合磁粉芯的制造方法。

本发明技术方案是一种μ75复合磁粉芯制造方法，采用的合金粉末为机械破碎铁硅铝、气雾化铁硅铝、气雾化铁硅、气雾化铁镍、气雾化铁镍钼中的两种或两种以上合金粉末复合而成，各合金粉末通过相互间性能的互补，使得制备的复合粉芯性能接近市售非晶磁粉芯，其制造步骤如下：

步骤一、粉末复合：合金粉末中，低成本粉末的比例≥50%，仍然能保持较高的直流偏置能力和较低的损耗；

步骤二、钝化：由于是几种合金粉末复合，每种粉末对应钝化工艺的要求不同，通过调整钝化工艺，在复合粉末中添加抗氧化材料，解决不同粉末钝化工艺要求不同的问题，磷化液加入的比例为0.1%～1%，并用5%～10%的去离子水稀释；

步骤三、绝缘包覆：向烘干的粉末中依次添加0.5%～1.0%的氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁中的一种或几种、0.5%～2%的硅酸钠，5%～10%去离子水。混合均匀并烘干，0.3%～0.8%的硬脂酸类作润滑剂；

步骤四、模压成型：磁粉芯的成型压力取1600～2100MPa，成型后倒角；

步骤五、热处理：成型后的磁粉芯在600～800℃的氮气或氩气环境中保温30～90min；

步骤六、磁粉芯表面涂层。

优选的，所述低成本的粉末占比超过50%，通过添加抗氧化材料解决钝化工艺问题，并通过调整水玻璃硅酸钠的加入量，调整包覆材料的成膜性和机械强度，制备的复合粉芯性能接近市售非晶磁粉芯。

优选的，所述磁粉芯的物理特性及磁性能：

（1）100kHz，1V时，磁粉芯的磁导率μe=75；

（2）直流叠加特性：100kHz,25℃，磁粉芯在1000e磁场强度下，初始磁导率的系数≥0.45；

（3）磁粉芯的功率损耗PCV（50kHz，1000Gs）≤400mW/cm³。

本发明的有益效果：

1、本发明通过对复合粉末的适当处理，合金颗粒表面易均匀包覆，所得磁粉芯具有较低的涡流损耗和良好的直流叠加特性。

2、现有制备方法中，通常采用氧化硅、氧化铝、氧化镁等氧化物以及硅酸钠的等无机材料做包覆粘结，所得复合粉芯稳定、可靠，因此，成本低、安全性强、便于生产。

3、本发明的磁导率μ75复合磁粉芯的物理性能和磁性能优良。100kHz，1V时，磁粉芯的磁导率μ=75；100kHz，25℃时，磁粉芯在1000e下，初始磁导率的系数≥0.45；磁粉芯的功率损耗PCV（50kHz，1000Gs）≤400mW/cm³；较好的平衡了成本、功耗、直流偏置、稳定性、可靠性等经济及技术指标。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明方案，现结合具体实施方式对本发明技术方案作进一步具体说明。

实施例1：