[发明专利]一种各向异性FeSiAl磁芯的制备方法及产品

说明书

技术领域

本发明属于磁性材料的制备技术领域，具体涉及一种各向异性FeSiAl磁芯的制备方法及产品。

背景技术

电子及信息技术的飞速发展对磁性元件性能提出了更高要求，磁性元件的小型化、高频化和功率化已成为发展趋势，而磁芯材料是磁性元件的关键。目前，常用的磁芯材料主要为铁粉芯、坡莫合金粉芯、铁硅粉芯和铁硅铝粉芯。近年来，铁硅、铁硅铝粉芯由于其低损耗(约为铁芯的80％)、高磁导率(26～125H/m)等独特优势，已经逐步替代铁粉芯，广泛应用于各种滤波电路及谐振回路的电感磁芯及计算机开关电源滤波电感器。然而，铁硅、铁硅铝粉芯在高频工作时，会因涡流效应产生大量的焦耳热。因此，降低磁粉的导电性和进一步减少高频工作状态下造成的能量损耗十分重要。

“CN101226805A”公布了一种磁导率μ＝60H/m的铁硅铝磁粉芯的制造方法，所得铁硅铝磁粉芯具有较低的磁芯损耗和良好的耐直流偏置特性。“CN101090019A”公布了一种高磁导率FeSiAl磁粉芯的制造方法，同时具有较高的磁导率和较低的磁芯损耗。但以上两种FeSiAl磁粉芯的制造方法均采用球形或无规则颗粒状FeSiAl磁粉，虽然抗电流饱和能力强，但工作频率均低于1MHz，制约着磁粉芯的进一步发展和应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种各向异性FeSiAl磁芯的制备方法及产品，以解决现有磁芯工作频率低、高磁芯损耗、耐直流偏置特性差等问题。

本发明提供的这种各向异性FeSiAl磁芯的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用砂磨机对FeSiAl铸锭破碎粉进行扁平化处理，获得片状FeSiAl磁粉；

(2)利用溶胶-凝胶工艺在片状FeSiAl磁粉表面包覆SiO₂绝缘材料；

(3)将包覆后的FeSiAl与粘结剂均匀混合，制备出涂布浆料并涂布于基板上，然后置于磁场中进行取向；

(4)将取向后的涂布片进行热压致密处理，并在一定温度下固化；

(5)对固化后涂布片进行冲压成型，获得各向异性FeSiAl磁芯。

所述步骤(1)FeSiAl铸锭破碎粉中各组分质量百分含量为：Si 9～10％，Al 5～6％，余量为Fe，各组分质量百分比和为100％；所述片状FeSiAl磁粉粒径为20～120μm，厚度为0.2～1.2μm；所述砂磨机转速为850～900r/min，研磨时间为8～10h。

所述步骤(2)中SiO₂绝缘材料是利用正硅酸乙酯水解获得。

所述步骤(3)中粘结剂为硅类树脂。优选的，所述硅类树脂为甲基苯基硅树脂、环氧改性有机硅树脂、有机硅聚酯树脂、氨基硅树脂中一种或一种以上，硅类树脂的添加量为片状FeSiAl磁粉重量的50～60％。

所述步骤(3)中基板为涂有硅油的PET薄膜；所述取向方式为水平取向，利用片状FeSiAl磁粉的形状各向异性，在磁场作用下，片状磁粉将一致水平取向排布。

所述步骤(4)中热压致密处理是在平板硫化机下进行，热板温度120～140℃，压力10～12MPa，热压处理时间为2～3h；所述固化温度为200～220℃，固化时间为2～3h。

所述步骤(5)中冲压成型是将涂布片冲压成圆环。

本发明与现有FeSiAl磁芯的制备方法相比，具有如下突出优点：

1、本发明利用片状FeSiAl磁粉形状各向异性可突破Snoek极限，制备的各向异性磁芯在保持较大的抗电流饱和能力同时，可具有更高的工作频率(大于1MHz)，能实现磁性元件小型化、高频化、功率化；

2、本发明采用SiO₂包覆片状FeSiAl，并利用有机硅树脂作为粘结剂，所制得软磁复合材料不仅具有良好的绝缘性能，且具有良好的耐热性能，可长时间耐受300℃高温而性能保持稳定；

3、本发明制得的各向异性FeSiAl磁芯在1MHz处仍能保持高磁导率(140H/m以上)和低损耗值，具有良好的耐直流偏置特性；

4、本发明所述的各向异性FeSiAl磁芯的制备工艺条件温和，操作便捷，效率高，利于批量生产。

附图说明

图1为本发明各向异性FeSiAl磁芯的SEM图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明实验方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1