[发明专利]一种耐高温热处理的金属软磁粉芯的制备方法

说明书

本发明提供一种耐高温热处理的金属软磁粉芯的制备方法，包括如下步骤：a)制备金属软磁粉末：采用气雾化法、水雾化法或机械破碎法制备得到粉末粒径为25μm～250μm的金属软磁粉末；b)绝缘包覆处理：将硅树脂、金属软磁粉末和脱模剂按质量比为0.5～5：100：0.2～1混合搅拌均匀，得混合粉末；c)压制成型：将步骤b)得到的混合粉末压制成型，得成型体；d)一次热处理：将步骤c)得到的成型体在200～500℃的条件下保温1～2h；e)二次热处理：将经过步骤d)处理的成型体在700～900℃的条件下保温1～2h。本发明的金属软磁粉芯，经过非氧化性气体氛围中高温热处理，内部应力得到充分释放，磁滞损耗减小。

技术领域

本发明属于磁性材料技术领域，具体涉及一种耐高温热处理的金属软磁粉芯的制备方法。

背景技术

软磁材料作为磁性材料的一种，具有低矫顽力和高磁导率。软磁材料易于磁化，也易于退磁，广泛用于电工设备和电子设备中。近年来，电力电子设备一直朝着高频化、小型化、高效率的方向发展，对磁性材料的性能也提出了更高的要求。

常见的软磁材料包括，金属软磁材料和铁氧体软磁材料。

金属软磁材料包括以硅钢片为代表的带材和金属软磁粉芯。由于材料电阻率较低，硅钢片等带材已逐渐跟不上电力电子设备的高频化发展。在高于30kHz的条件下使用，由于硅钢片损耗大幅增长，会产生巨大的热量，威胁电子设备的正常运行。

金属软磁粉芯是金属软磁粉末经过绝缘包覆、压制成型、高温热处理等一系列工艺制作而成的软磁材料。由于粉末表面包覆了绝缘物质，阻碍粉末了颗粒间的涡流，有效地降低了涡流损耗。与铁氧体软磁材料相比，金属软磁粉芯的饱和磁通密度高，更有利于实现元件的小型化；同时，金属软磁粉芯具有分布式气隙的特点，可以避免铁氧体材料因开气隙产生的噪音问题及其他不稳定因素。

与铁氧体相比，金属软磁粉芯的饱和磁通密度高，有利于实现小型化；另外由于其具有均匀分布气隙的特点，可以避免因开气隙产生的噪音问题，同时可以大幅减小因漏磁切割铜线产生的铜损。

为了更好的适应高频化、小型化和高效率的要求，需要提高金属软磁粉芯的密度并降低磁芯损耗。

金属软磁粉芯的损耗通常包括磁滞损耗和涡流损耗。磁滞损耗与频率成正比，涡流损耗与频率的平方成正比。为了保证在高频条件下正常使用，需要有效的降低磁滞损耗和涡流损耗。

压制成型会向磁芯内部引入应力，导致磁滞损耗增大；所以需要进行高温热处理，释放磁芯内部应力。通常需要进行600℃甚至700℃以上的热处理。涡流损耗可以由绝缘包覆控制。通过对金属粉末表面包覆绝缘层，可以抑制粉末之间的涡流，将涡流限制在粉末内部，这样可以大大降低磁芯的涡流损耗。但高温热处理容易破坏绝缘层，使绝缘效果变差，涡流损耗急速增大，总损耗也增大。

所以，需要在确保粉末绝缘性的前提下，实现高温热处理。

中国专利CN101089108A公开了“一种金属软磁粉芯用无机绝缘粘结剂及其制备方法”，其特征在于无机绝缘粘结剂由SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、云母粉及水混合而成，该方法不使用有机物，可以避免粉芯在使用过程中因发热导致的老化问题，同时可以提高粉芯的机械强度。但是该无机绝缘粘结剂仅以物理吸附的方式附着于粉末表面，在压制成型等过程中，容易产生绝缘剂在粉末表面分布不均匀的现象，降低粉末表面之间的接触电阻，绝缘效果受到影响。

中国专利CN104376949A公开了“一种有机-无机复合绝缘包覆Fe-Si-Al磁粉芯”，其特征在于使用云母粉末、环氧树脂、无水乙醇、正硅酸乙酯的混合溶液作为绝缘剂，制作的Fe-Si-Al磁粉芯损耗最低在275mW/cm³左右。该发明的热处理温度在500～700℃之间，虽然比传统的有机物耐热温度高，但还是不利于磁芯内部应力的完全释放。